焊接變(bian)形(xing)產生的(de)原(yuan)因 焊接變(bian)形(xing)控制與矯(jiao)正

一、定義

鋼構件在(zai)未(wei)受荷載前，由(you)于施焊(han)電弧高溫(wen)引起的變形為(wei)焊(han)接變形。包括縮短、角度改變、彎曲變形等。

二、影響

焊接(jie)變形(xing)對結構(gou)安裝(zhuang)精度(du)有很大影(ying)響(xiang)，過(guo)大的變形(xing)將(jiang)顯(xian)著降(jiang)低結構(gou)的承載(zai)能力；

三、原因

對(dui)所有熔化式焊(han)(han)(han)接，在焊(han)(han)(han)縫及其熱(re)影響區都存在較大的殘余應力，殘余應力的存在會導致焊(han)(han)(han)接構件(jian)的變形、開裂(lie)并降低(di)其承(cheng)載力；同時，在焊(han)(han)(han)縫的焊(han)(han)(han)趾部位還存在凹坑、余高(gao)、咬邊造成的應力集中；而焊(han)(han)(han)趾出(chu)的熔渣缺陷、微裂(lie)紋(wen)(wen)又形成了裂(lie)紋(wen)(wen)的提前萌(meng)生源。由于(yu)受殘余拉應力、應力集中和裂(lie)紋(wen)(wen)萌(meng)生源的影響，焊(han)(han)(han)接接頭的疲勞壽命大大降低(di)。

殘(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力都集中在(zai)焊(han)縫(feng)附近(jin)，當(dang)焊(han)接(jie)(jie)殘(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力與承載的(de)(de)(de)(de)(de)工作應(ying)(ying)力疊加，其(qi)數(shu)值(zhi)超過材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)屈服(fu)極限時，工件就會(hui)再焊(han)縫(feng)附近(jin)產生焊(han)接(jie)(jie)變形(xing)，斷裂等現象。研究(jiu)殘(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力的(de)(de)(de)(de)(de)影響不僅考慮(lv)其(qi)數(shu)值(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)大小，而殘(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力的(de)(de)(de)(de)(de)方向(xiang)也是重要因素(su)，用(yong)盲孔法(fa)殘(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力檢測儀可(ke)以(yi)對焊(han)接(jie)(jie)殘(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力值(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)大小和方向(xiang)進行測量(liang)。在(zai)分析殘(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力的(de)(de)(de)(de)(de)影響時，即(ji)使焊(han)接(jie)(jie)構件的(de)(de)(de)(de)(de)殘(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力值(zhi)遠(yuan)遠(yuan)低于(yu)其(qi)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)屈服(fu)極限，但(dan)如果存在(zai)嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力集中，那么焊(han)接(jie)(jie)構件在(zai)其(qi)運輸和使用(yong)過程(cheng)中也會(hui)因殘(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力的(de)(de)(de)(de)(de)釋放而發生永久(jiu)性的(de)(de)(de)(de)(de)塑性變形(xing)。

四、防止方法

通過消除焊(han)(han)縫(feng)及其熱影響區(qu)殘余應力(li)，解決應力(li)集(ji)中的(de)問題(ti)，可(ke)以達到(dao)防止焊(han)(han)接(jie)變形的(de)目的(de)。

消(xiao)除(chu)(chu)殘(can)(can)余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力的(de)(de)方法很(hen)多，如自(zi)然時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)、熱時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)、振動時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)等，但自(zi)然時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)周期太(tai)長(chang)，已不適(shi)合現在市場經濟的(de)(de)快速要求；熱時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)不僅(jin)消(xiao)耗(hao)大量的(de)(de)能(neng)源、占用(yong)場地和較大的(de)(de)設(she)備資金投入，而且消(xiao)除(chu)(chu)殘(can)(can)余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力的(de)(de)效(xiao)(xiao)果也(ye)因爐況的(de)(de)不同(tong)有(you)很(hen)大的(de)(de)差異，其對殘(can)(can)余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力的(de)(de)消(xiao)除(chu)(chu)率(lv)一般(ban)在40～80%之間(jian)；振動時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)雖然使用(yong)方便，但其應(ying)(ying)(ying)力消(xiao)除(chu)(chu)率(lv)一般(ban)在30～50%。豪克(ke)能(neng)消(xiao)除(chu)(chu)應(ying)(ying)(ying)力是最徹底消(xiao)除(chu)(chu)焊接應(ying)(ying)(ying)力的(de)(de)方法，它(ta)不僅(jin)使殘(can)(can)余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力的(de)(de)消(xiao)除(chu)(chu)率(lv)達(da)到80～100%，而且還能(neng)產生理想的(de)(de)壓應(ying)(ying)(ying)力，這對焊接構件(jian)的(de)(de)抗(kang)疲勞性能(neng)和抗(kang)應(ying)(ying)(ying)力腐蝕性能(neng)也(ye)大有(you)益(yi)處。

豪(hao)克能(neng)(neng)(neng)消除焊接應力(li)，防(fang)止焊接變(bian)(bian)形(xing)(xing)的原(yuan)理(li)是(shi)利用大(da)功率的豪(hao)克能(neng)(neng)(neng)推動(dong)沖(chong)擊(ji)工具以(yi)每秒二萬次以(yi)上的頻(pin)率沖(chong)擊(ji)金屬(shu)物體表面(mian)，由于豪(hao)克能(neng)(neng)(neng)的高頻(pin)、高效和聚焦下的大(da)能(neng)(neng)(neng)量(liang)，使金屬(shu)表層產生較(jiao)大(da)的壓縮塑性變(bian)(bian)形(xing)(xing)；同時豪(hao)克能(neng)(neng)(neng)沖(chong)擊(ji)波(bo)改變(bian)(bian)了原(yuan)有的應力(li)場，產生一定數值的壓應力(li)，并使被沖(chong)擊(ji)部(bu)位得(de)以(yi)強化，防(fang)止焊接變(bian)(bian)形(xing)(xing)和焊縫開裂。

振(zhen)動時效(xiao)防止焊(han)接變(bian)形(xing)的原理：振(zhen)動時效(xiao)是利(li)用工件(jian)的共振(zhen)，給工件(jian)施加(jia)(jia)附加(jia)(jia)交(jiao)變(bian)應力(li)或變(bian)形(xing)，當附加(jia)(jia)交(jiao)變(bian)應力(li)與殘余應力(li)疊加(jia)(jia)，通(tong)過材料內摩擦吸收能量，達到或超過材料的某(mou)一(yi)閥值時，工件(jian)發生(sheng)微觀或宏觀粘彈塑性力(li)學變(bian)化(hua)，從(cong)而降低和均化(hua)工件(jian)內部的殘余應力(li)，并(bing)使其尺寸精度達到穩(wen)定。

五、減小方法

減小變形(xing)的主要方(fang)法有，

（1）選擇合理的焊(han)接順序；

（2）盡可能用對稱(cheng)焊縫（如工字形截(jie)面）；

（3）采用(yong)反變形法

焊接過(guo)程中(zhong)控制(zhi)變形的主要措施：

1、采用反變形

2、采用小錘(chui)錘(chui)擊中間焊道

3、采用合理的焊接順序

4、利用工卡具剛性固定

5、分析回彈常數。

六、矯正

焊接變形的矯正

機械矯正

1、機械矯正法

采(cai)用(yong)壓力機(ji)(ji)、矯正(zheng)機(ji)(ji)或(huo)手工捶擊等(deng)機(ji)(ji)械方法產生新的(de)塑性變(bian)形, 以(yi)使(shi)(shi)原(yuan)開縮短(duan)的(de)部(bu)分得以(yi)延伸, 達到矯正(zheng)變(bian)形的(de)目的(de)。其(qi)(qi)中多輥平板(ban)機(ji)(ji)適(shi)用(yong)于(yu)薄板(ban)拼焊(han)件的(de)矯正(zheng)。利(li)用(yong)窄輪碾(nian)壓焊(han)縫(feng)及(ji)其(qi)(qi)兩側使(shi)(shi)之延伸來(lai)消除(chu)變(bian)形, 用(yong)于(yu)焊(han)縫(feng)比較(jiao)規范的(de)薄殼結構(gou)。機(ji)(ji)械矯正(zheng)法對塑性差的(de)高強鋼(gang)應慎用(yong)。

火焰矯正

2、火焰矯正法

利用(yong)火焰加熱(re)時產生的局部壓縮塑(su)性(xing)變形, 使較長的金屬在冷(leng)卻后(hou)縮短來消除變形。本法簡(jian)單, 機(ji)動靈活, 適(shi)用(yong)面廣。在使用(yong)時應(ying)控制溫(wen)(wen)度(du)(du)和(he)加熱(re)位置。對低(di)碳(tan)鋼和(he)普通低(di)合金鋼常采用(yong)600~800℃的加熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)。由于(yu)需再次加熱(re), 對合金鋼等(deng)慎用(yong)。