一,控制焊接殘餘應力的措施有以下幾個方面:
1,采用合理的焊接順序和方向
(1)先焊收縮量較大的焊縫,使焊縫能較自由地收縮,以最大限度地減少焊接應力。
(2)先焊錯開的短焊縫,後焊直通長焊縫。
(3)先焊工作時受力較大的焊縫,使内應力合理分布。
2,降低局部剛度
焊接封閉焊縫或其剛度較大的焊縫時,可以采取反變形法來降低結構的局部剛度。
3,錘擊焊縫區法
利用錘擊焊縫來減小焊接應力是行之有效的方法。當焊縫金屬冷卻時,由于焊縫的收縮而産生應力,錘擊焊縫區,應力可減小1/2~1/4。錘擊時溫度應維持在100-150℃之間或在400℃以上,避免在200-300℃之間進行,因為此時金屬處于藍脆階段,錘擊焊縫容易斷裂。多層焊時,除第一層和最後一層焊縫外,每層都要錘擊。第一層不錘擊是為了避免根部裂紋,最後一層是為了防止由于錘擊而引起的冷作硬化。
4,預熱法
焊接溫差越大,殘餘應力也越大。因為焊前預熱可降低溫差和減慢冷卻速度,所以可減少焊接應力。
5,加熱減應區法
在焊接或補焊剛度很大的焊件時,選擇構件的适當部位,進行加熱使之伸長,然後再進行焊接。這樣焊接,殘餘應力可大大減小。這個加熱部位叫做“減應區”。“減應區”原是阻礙焊接區自由收縮的部位,加熱了該部位,使它與焊接區近于均勻的冷卻和收縮,以減小内應力。
6,焊前預處理
除預熱外,還包括預加載處理和預碾壓處理,其操作和原理與預拉伸相似。
7,振動焊接
根據振源不同分為低頻振動焊接(低于200Hz)和高頻振動焊接(高于1000Hz),他是通過在焊接過程中不同構件附加不同參數的機械振動,達到提高焊接接頭力學性能、改善焊縫組織以及減小殘餘應力的目的。
8,随焊電磁感應
它是通過在焊接熱源後方同步跟蹤電磁感應加熱來控制接頭的冷卻過程,該工藝主要适用于控制焊縫熔合區的裂紋,特别是冷裂紋的形成和擴展。
二,消除焊接殘餘應力的方法有以下幾個方面:
1,整體高溫回火(消除應力退火)
這個方法将整個焊接結構加熱到一定溫度,然,後保溫一段時間,再冷卻。同一種材料,回火溫度越高,時間越長,應力就消除得越徹底。通過整體高溫回火可以将80%-90%的殘餘應力消除掉。缺點是當焊接結構的體積較大時,需要用容積較大的回火爐,增加了設備的投資費用。
2,局部高溫回火
隻對焊縫及其附近的局部區域進行加熱以消除應力。消除應力的效果不如整體高溫回火,但方法設備簡單。常用于比較簡單的、拘束度較小的焊接結構。
3,機械拉伸法
産生焊接殘餘應力的根本原因是焊件焊後産生了壓縮殘餘變形。因此,焊後對焊件進行加載拉伸,産生拉伸塑性變形,它的方向和壓縮殘餘變形相反,結果使得壓縮殘餘變形減小,因而殘餘應力也随之減小。
4,溫差拉伸法(低溫消除應力法)
基本原理與機械拉伸法相同。具體方法是在焊縫兩側加熱到150~200℃,然後用水冷卻使焊縫區域受到拉伸塑性變形,從而消除焊縫縱向的殘餘應力。常用于焊縫比較規則、厚度不大(<40mm)的闆、殼結構。
5,振動法
對焊縫區域施加振動載荷,使振源與結構發生穩定的共振,利用穩定共振産生變載應力,使焊縫區域産生塑性變形,以達到消除焊接殘餘應力的目的。振動法消除碳素鋼、不鏽鋼的内應力可以得到較好效果。
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