焊(han)接(jie)(jie)變(bian)形(xing)產生(sheng)的原因 焊(han)接(jie)(jie)變(bian)形(xing)控制與矯正

一、定義

鋼構件(jian)在未(wei)受荷載(zai)前(qian)，由于施焊(han)電弧(hu)高溫(wen)引(yin)起的變(bian)形為焊(han)接變(bian)形。包括縮短、角(jiao)度(du)改變(bian)、彎(wan)曲(qu)變(bian)形等。

二、影響

焊接(jie)變(bian)形對(dui)結(jie)構(gou)安裝精度有很大影(ying)響，過大的變(bian)形將顯著降低結(jie)構(gou)的承(cheng)載(zai)能力；

三、原因

對所有熔(rong)化式(shi)焊(han)(han)接(jie)(jie)，在(zai)焊(han)(han)縫及其熱影響(xiang)區都存在(zai)較大的(de)殘余(yu)(yu)應(ying)力(li)，殘余(yu)(yu)應(ying)力(li)的(de)存在(zai)會導致焊(han)(han)接(jie)(jie)構件的(de)變形、開裂(lie)并(bing)降(jiang)低其承載力(li)；同(tong)時，在(zai)焊(han)(han)縫的(de)焊(han)(han)趾部位還(huan)存在(zai)凹坑(keng)、余(yu)(yu)高、咬邊造成的(de)應(ying)力(li)集中；而焊(han)(han)趾出的(de)熔(rong)渣缺陷(xian)、微裂(lie)紋又(you)形成了(le)裂(lie)紋的(de)提前萌生(sheng)源(yuan)。由于(yu)受殘余(yu)(yu)拉應(ying)力(li)、應(ying)力(li)集中和(he)裂(lie)紋萌生(sheng)源(yuan)的(de)影響(xiang)，焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)疲勞壽命大大降(jiang)低。

殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)都(dou)集中(zhong)在(zai)焊(han)縫(feng)(feng)附(fu)近，當(dang)焊(han)接(jie)(jie)殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)與承載的(de)(de)(de)工作應(ying)(ying)(ying)力(li)疊加，其(qi)(qi)數值(zhi)(zhi)超(chao)過材(cai)料的(de)(de)(de)屈服極限(xian)(xian)時，工件就會(hui)再焊(han)縫(feng)(feng)附(fu)近產(chan)生焊(han)接(jie)(jie)變形，斷(duan)裂(lie)等現(xian)象。研究殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)影響不僅考慮其(qi)(qi)數值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)大小(xiao)，而殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)方(fang)向也(ye)是重要因素，用(yong)盲孔法殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)檢測儀(yi)可以對焊(han)接(jie)(jie)殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)大小(xiao)和方(fang)向進行測量。在(zai)分析殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)影響時，即使(shi)焊(han)接(jie)(jie)構件的(de)(de)(de)殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)值(zhi)(zhi)遠(yuan)遠(yuan)低于其(qi)(qi)材(cai)料的(de)(de)(de)屈服極限(xian)(xian)，但(dan)如果存(cun)在(zai)嚴(yan)重的(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)集中(zhong)，那么焊(han)接(jie)(jie)構件在(zai)其(qi)(qi)運輸和使(shi)用(yong)過程中(zhong)也(ye)會(hui)因殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)釋(shi)放而發(fa)生永久性的(de)(de)(de)塑性變形。

四、防止方法

通(tong)過消(xiao)除(chu)焊縫及其(qi)熱影(ying)響區殘余應(ying)力，解(jie)決應(ying)力集中的(de)問題，可以(yi)達到防止焊接(jie)變形的(de)目的(de)。

消(xiao)除(chu)(chu)(chu)(chu)殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)方法很(hen)多，如(ru)自(zi)然(ran)時(shi)效(xiao)、熱時(shi)效(xiao)、振動(dong)時(shi)效(xiao)等(deng)，但自(zi)然(ran)時(shi)效(xiao)周(zhou)期(qi)太長，已(yi)不(bu)適合現在(zai)市場(chang)經濟的(de)(de)快速要求；熱時(shi)效(xiao)不(bu)僅消(xiao)耗大量的(de)(de)能(neng)源、占(zhan)用場(chang)地和較大的(de)(de)設備資金投入，而且(qie)消(xiao)除(chu)(chu)(chu)(chu)殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)效(xiao)果(guo)也(ye)(ye)因爐況的(de)(de)不(bu)同(tong)有很(hen)大的(de)(de)差(cha)異，其對殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)消(xiao)除(chu)(chu)(chu)(chu)率(lv)一(yi)(yi)般在(zai)40～80%之間(jian)；振動(dong)時(shi)效(xiao)雖然(ran)使用方便，但其應(ying)(ying)力(li)(li)消(xiao)除(chu)(chu)(chu)(chu)率(lv)一(yi)(yi)般在(zai)30～50%。豪克能(neng)消(xiao)除(chu)(chu)(chu)(chu)應(ying)(ying)力(li)(li)是(shi)最徹底消(xiao)除(chu)(chu)(chu)(chu)焊(han)接(jie)應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)方法，它(ta)不(bu)僅使殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)消(xiao)除(chu)(chu)(chu)(chu)率(lv)達到80～100%，而且(qie)還能(neng)產生理(li)想的(de)(de)壓應(ying)(ying)力(li)(li)，這對焊(han)接(jie)構件的(de)(de)抗(kang)(kang)疲(pi)勞性能(neng)和抗(kang)(kang)應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕性能(neng)也(ye)(ye)大有益處。

豪克(ke)能(neng)消除焊接應(ying)(ying)力，防止(zhi)焊接變(bian)形(xing)的(de)(de)原(yuan)理是(shi)利用大(da)功率(lv)(lv)的(de)(de)豪克(ke)能(neng)推動(dong)沖(chong)擊(ji)工(gong)具以(yi)每秒二萬次以(yi)上的(de)(de)頻率(lv)(lv)沖(chong)擊(ji)金屬物(wu)體表面，由(you)于豪克(ke)能(neng)的(de)(de)高頻、高效和聚焦下的(de)(de)大(da)能(neng)量，使金屬表層產(chan)生較大(da)的(de)(de)壓縮塑性變(bian)形(xing)；同(tong)時豪克(ke)能(neng)沖(chong)擊(ji)波改變(bian)了原(yuan)有的(de)(de)應(ying)(ying)力場，產(chan)生一定(ding)數值的(de)(de)壓應(ying)(ying)力，并使被沖(chong)擊(ji)部(bu)位得以(yi)強化，防止(zhi)焊接變(bian)形(xing)和焊縫開裂(lie)。

振動時效防止焊接變(bian)形的原理：振動時效是(shi)利用工(gong)件(jian)的共振，給工(gong)件(jian)施加附(fu)加交(jiao)變(bian)應(ying)力或變(bian)形，當附(fu)加交(jiao)變(bian)應(ying)力與殘(can)余應(ying)力疊加，通過材料內摩擦吸收(shou)能量，達到或超過材料的某一閥值時，工(gong)件(jian)發(fa)生微觀或宏觀粘(zhan)彈(dan)塑性力學變(bian)化，從而降(jiang)低和均化工(gong)件(jian)內部(bu)的殘(can)余應(ying)力，并使(shi)其尺寸(cun)精度達到穩定。

五、減小方法

減小變形的主要方法有，

（1）選擇合理的焊接順序；

（2）盡可能用(yong)對(dui)稱焊(han)縫(feng)（如工字形截面(mian)）；

（3）采(cai)用反變形法

焊接過程中控制變(bian)形的主要措施：

1、采用反變形

2、采用小錘錘擊中間焊道(dao)

3、采(cai)用合理(li)的焊接順序

4、利用(yong)工卡具剛性固定

5、分析(xi)回彈常數。

六、矯正

焊接變形的矯正

機械矯正

1、機械矯正法

采用壓力機、矯(jiao)(jiao)正機或手工捶擊等機械方法(fa)產生新的塑性變形, 以使原(yuan)開縮短的部分得以延伸, 達到矯(jiao)(jiao)正變形的目的。其(qi)中多輥(gun)平板(ban)機適用于薄板(ban)拼焊件的矯(jiao)(jiao)正。利用窄(zhai)輪碾(nian)壓焊縫(feng)及其(qi)兩側(ce)使之(zhi)延伸來(lai)消除變形, 用于焊縫(feng)比較規范的薄殼結構(gou)。機械矯(jiao)(jiao)正法(fa)對塑性差的高強鋼應慎用。

火焰矯正

2、火焰矯正法

利用(yong)火焰(yan)加熱(re)時產生的局(ju)部壓縮塑性變(bian)形, 使較長(chang)的金(jin)屬在冷(leng)卻后縮短來(lai)消除變(bian)形。本法簡單, 機動靈活, 適用(yong)面廣(guang)。在使用(yong)時應(ying)控(kong)制溫度和(he)(he)加熱(re)位置。對低碳鋼和(he)(he)普通低合金(jin)鋼常采用(yong)600~800℃的加熱(re)溫度。由于需再次加熱(re), 對合金(jin)鋼等慎用(yong)。