焊接(jie)變形(xing)產生的(de)原因 焊接(jie)變形(xing)控制與(yu)矯正

一、定義

鋼(gang)構件在未受荷載(zai)前，由(you)于施(shi)焊(han)電(dian)弧高溫引起的(de)變形為焊(han)接變形。包(bao)括縮短、角度改變、彎曲變形等。

二、影響

焊接(jie)變形對結構安(an)裝精度有很大(da)影響，過大(da)的變形將顯著降低結構的承載(zai)能力(li)；

三、原因

對所有熔化式(shi)焊(han)接(jie)，在(zai)(zai)(zai)焊(han)縫及(ji)其(qi)熱影響區都存在(zai)(zai)(zai)較大(da)的(de)殘(can)余應力(li)，殘(can)余應力(li)的(de)存在(zai)(zai)(zai)會(hui)導致焊(han)接(jie)構件的(de)變形、開裂并降(jiang)(jiang)低(di)其(qi)承載力(li)；同(tong)時，在(zai)(zai)(zai)焊(han)縫的(de)焊(han)趾部位還存在(zai)(zai)(zai)凹(ao)坑、余高(gao)、咬邊造成的(de)應力(li)集中；而焊(han)趾出的(de)熔渣缺陷、微裂紋(wen)(wen)又(you)形成了裂紋(wen)(wen)的(de)提(ti)前(qian)萌(meng)生源。由于受殘(can)余拉應力(li)、應力(li)集中和裂紋(wen)(wen)萌(meng)生源的(de)影響，焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)疲勞壽命(ming)大(da)大(da)降(jiang)(jiang)低(di)。

殘(can)余(yu)(yu)(yu)應力(li)都集(ji)中(zhong)在(zai)焊縫附近，當焊接(jie)殘(can)余(yu)(yu)(yu)應力(li)與承載的(de)(de)(de)工(gong)作應力(li)疊(die)加(jia)，其(qi)(qi)數值(zhi)(zhi)超過材料的(de)(de)(de)屈服極(ji)限時(shi)，工(gong)件就會再焊縫附近產(chan)生(sheng)焊接(jie)變(bian)形，斷裂等現象(xiang)。研究殘(can)余(yu)(yu)(yu)應力(li)的(de)(de)(de)影響不(bu)僅考(kao)慮(lv)其(qi)(qi)數值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)大小，而(er)殘(can)余(yu)(yu)(yu)應力(li)的(de)(de)(de)方(fang)向也(ye)是重要(yao)因素，用盲孔法殘(can)余(yu)(yu)(yu)應力(li)檢測儀可(ke)以對焊接(jie)殘(can)余(yu)(yu)(yu)應力(li)值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)大小和方(fang)向進行(xing)測量。在(zai)分析殘(can)余(yu)(yu)(yu)應力(li)的(de)(de)(de)影響時(shi)，即使焊接(jie)構(gou)(gou)件的(de)(de)(de)殘(can)余(yu)(yu)(yu)應力(li)值(zhi)(zhi)遠遠低于其(qi)(qi)材料的(de)(de)(de)屈服極(ji)限，但如果存(cun)在(zai)嚴重的(de)(de)(de)應力(li)集(ji)中(zhong)，那么(me)焊接(jie)構(gou)(gou)件在(zai)其(qi)(qi)運輸和使用過程(cheng)中(zhong)也(ye)會因殘(can)余(yu)(yu)(yu)應力(li)的(de)(de)(de)釋放(fang)而(er)發(fa)生(sheng)永(yong)久性的(de)(de)(de)塑性變(bian)形。

四、防止方法

通過消除焊(han)縫及其熱影響(xiang)區殘余應(ying)力(li)(li)，解決應(ying)力(li)(li)集(ji)中的(de)(de)問題，可以(yi)達(da)到防止焊(han)接變形的(de)(de)目的(de)(de)。

消(xiao)(xiao)(xiao)除殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)方法很多，如(ru)自(zi)然(ran)時(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)、熱時(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)、振動時(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)等，但自(zi)然(ran)時(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)周期太(tai)長，已不適(shi)合現(xian)在市場經(jing)濟的(de)(de)(de)快速要求；熱時(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)不僅消(xiao)(xiao)(xiao)耗大(da)(da)量的(de)(de)(de)能(neng)源、占用(yong)(yong)場地和(he)較大(da)(da)的(de)(de)(de)設備資金投(tou)入，而且消(xiao)(xiao)(xiao)除殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)也因(yin)爐(lu)況的(de)(de)(de)不同(tong)有很大(da)(da)的(de)(de)(de)差異(yi)，其對殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)除率一般在40～80%之間(jian)；振動時(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)雖然(ran)使用(yong)(yong)方便，但其應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)消(xiao)(xiao)(xiao)除率一般在30～50%。豪克能(neng)消(xiao)(xiao)(xiao)除應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)是(shi)最徹底(di)消(xiao)(xiao)(xiao)除焊(han)接應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)方法，它不僅使殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)除率達到80～100%，而且還(huan)能(neng)產生理想的(de)(de)(de)壓應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)，這對焊(han)接構件的(de)(de)(de)抗疲勞性(xing)能(neng)和(he)抗應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐蝕性(xing)能(neng)也大(da)(da)有益處。

豪克能(neng)(neng)(neng)消(xiao)除(chu)焊(han)接應(ying)(ying)力，防止(zhi)焊(han)接變(bian)形(xing)的(de)(de)(de)原理是(shi)利用(yong)大(da)功率(lv)(lv)的(de)(de)(de)豪克能(neng)(neng)(neng)推動(dong)沖(chong)擊(ji)工(gong)具以(yi)每秒(miao)二萬次以(yi)上的(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)沖(chong)擊(ji)金屬物體表(biao)面，由于豪克能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)高頻、高效和聚焦下(xia)的(de)(de)(de)大(da)能(neng)(neng)(neng)量，使金屬表(biao)層(ceng)產生(sheng)較大(da)的(de)(de)(de)壓縮塑性變(bian)形(xing)；同時豪克能(neng)(neng)(neng)沖(chong)擊(ji)波改(gai)變(bian)了原有的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力場，產生(sheng)一(yi)定數值(zhi)的(de)(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(han)接變(bian)形(xing)和焊(han)縫開裂。

振動時效(xiao)防止焊接變形的(de)原理：振動時效(xiao)是利用(yong)工(gong)件(jian)(jian)的(de)共振，給工(gong)件(jian)(jian)施加附(fu)加交變應(ying)力(li)或變形，當附(fu)加交變應(ying)力(li)與殘余應(ying)力(li)疊(die)加，通過材(cai)料(liao)內摩(mo)擦吸(xi)收能(neng)量(liang)，達到或超過材(cai)料(liao)的(de)某一閥值時，工(gong)件(jian)(jian)發生(sheng)微觀或宏觀粘彈塑(su)性力(li)學(xue)變化，從而降低和均(jun)化工(gong)件(jian)(jian)內部的(de)殘余應(ying)力(li)，并(bing)使其尺寸精(jing)度達到穩定。

五、減小方法

減小變(bian)形的主(zhu)要方法有，

（1）選擇合理(li)的焊接(jie)順序；

（2）盡(jin)可能用(yong)對稱焊(han)縫(feng)（如工字形(xing)截面）；

（3）采用反變(bian)形法

焊(han)接(jie)過程中控制變形的主要措(cuo)施：

1、采用反變形

2、采用小錘錘擊中間焊道

3、采用合理的焊接順序

4、利(li)用(yong)工(gong)卡具(ju)剛性固定

5、分析回彈常(chang)數。

六、矯正

焊接變形的矯正

機械矯正

1、機械矯正法

采用(yong)壓(ya)力(li)機(ji)(ji)(ji)、矯(jiao)正(zheng)機(ji)(ji)(ji)或(huo)手(shou)工捶擊等機(ji)(ji)(ji)械方法(fa)產生新的(de)塑(su)性(xing)變(bian)形(xing), 以使(shi)(shi)原開縮短的(de)部分得(de)以延伸, 達到矯(jiao)正(zheng)變(bian)形(xing)的(de)目的(de)。其中多輥平板(ban)(ban)機(ji)(ji)(ji)適用(yong)于薄板(ban)(ban)拼焊件的(de)矯(jiao)正(zheng)。利(li)用(yong)窄輪碾壓(ya)焊縫(feng)及其兩側使(shi)(shi)之(zhi)延伸來消除變(bian)形(xing), 用(yong)于焊縫(feng)比較規范的(de)薄殼結構(gou)。機(ji)(ji)(ji)械矯(jiao)正(zheng)法(fa)對塑(su)性(xing)差的(de)高(gao)強鋼(gang)應慎(shen)用(yong)。

火焰矯正

2、火焰矯正法

利用(yong)火焰加熱時(shi)產(chan)生的(de)(de)局部壓縮塑性變形, 使較長的(de)(de)金(jin)屬(shu)在(zai)冷卻后縮短(duan)來消除變形。本法簡單, 機動靈活, 適用(yong)面(mian)廣。在(zai)使用(yong)時(shi)應(ying)控制溫(wen)度和加熱位(wei)置。對(dui)低碳(tan)鋼和普(pu)通低合金(jin)鋼常采用(yong)600~800℃的(de)(de)加熱溫(wen)度。由于需再次(ci)加熱, 對(dui)合金(jin)鋼等(deng)慎用(yong)。