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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 焊接變形的產(chǎn)生和防止 [打印本頁]

作者: songxichen 時間: 2010-6-6 07:50
標(biāo)題: 焊接變形的產(chǎn)生和防止
由于手工電弧焊自身的焊接特點(diǎn)必然引起其焊接變形較大,，如不對其變形的原因進(jìn)行分析并針對其成因提出有效的對策,，必將給生產(chǎn)帶來極大的危害,。

作者: loverymo 時間: 2010-6-7 10:24
學(xué)習(xí)~~~謝謝分享~�,。。,。,。。,。,。,。,。。,。,。�

作者: 131415 時間: 2010-6-18 11:51
焊接變形的產(chǎn)生和防止
手工電弧焊接過程中的變形成因及對策
在工業(yè)生產(chǎn)中,，焊接作業(yè)特別是手工電弧焊作業(yè)作為制造,、修理的一種重要的工藝方法得到越來越廣泛的運(yùn)用。同時,，由于手工電弧焊自身的焊接特點(diǎn)必然引起其焊接變形較大,，如不對其變形的原因進(jìn)行分析并針對其成因提出有效的對策,，必將給生產(chǎn)帶來極大的危害。
一,、手工電弧焊接過程中的變形成因
我們知道,，手工電弧焊接過程中的焊接電弧由在兩個電極之間的氣體介質(zhì)中產(chǎn)生持久的放電現(xiàn)象所產(chǎn)生的。
電弧的產(chǎn)生是先將兩電極相互接觸而形成短路,，由于接觸電阻和短路電流產(chǎn)生電流熱效應(yīng)的結(jié)果,，使兩電極間的接觸點(diǎn)達(dá)到白熱狀態(tài)，然后將兩電極拉開,，兩電極間的空氣間隙強(qiáng)烈地受熱,，空氣熱作用后形成電離化；與此同時,，陰極上有高速度的電子飛出,，撞擊空氣中的分子和原子，將其中的電子撞擊出來,，產(chǎn)生了離子和自由電子,。在電場的作用下，陽離子向陰極碰撞,；陰離子和自由電子向陽極碰撞,。這樣碰撞的結(jié)果，在兩電極間產(chǎn)生了高熱,，并且放射強(qiáng)光,。
電弧是由陰極區(qū)（位于陰極）、弧柱（其長度差不多等于電弧長度）和陽極區(qū)（位于陽極）三部分所組成,。陰極區(qū)和陽極區(qū)的溫度,，主要取決于電極的材料。一般地,，隨電極材料而異,，陰極區(qū)的溫度大約為2400K—3500K，而陽極區(qū)大約為2600K—4200K,，中間弧柱部分的溫度最高,，約為5000K—8000K。
焊接接頭包括焊縫和熱影響區(qū)兩部分金屬,。焊縫金屬是由熔池中的液態(tài)金屬迅速冷卻,、凝固結(jié)晶而成，其中心點(diǎn)溫度可達(dá)2500℃以上,�,？拷缚p的基本金屬在電弧的高溫作用下，內(nèi)部組織發(fā)生變化,，這一區(qū)域稱為熱影響區(qū),。焊縫處的溫度很高,，而稍稍向外則溫度迅速下降，熱影響區(qū)主要由不完全熔化區(qū),、過熱區(qū),、正火區(qū)、不完全正火區(qū),、再結(jié)晶區(qū)和藍(lán)脆區(qū)等段組成,，熱影響區(qū)的寬度在8—30 mm范圍內(nèi)，其溫度從底到高大約在500 ℃--1500℃之間,。
金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部由于焊接時不均勻的加熱和冷卻產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力叫焊接應(yīng)力,。由于焊接應(yīng)力造成的變形叫焊接變形。
在焊接過程中,，不均勻的加熱,，使得焊縫及其附近的溫度很高，而遠(yuǎn)處大部分金屬不受熱,，其溫度還是室內(nèi)溫度,。這樣，不受熱的冷金屬部分便阻礙了焊縫及近縫區(qū)金屬的膨脹和收縮,；因而,，冷卻后，焊縫就產(chǎn)生了不同程度的收縮和內(nèi)應(yīng)力（縱向和橫向）,，就造成了焊接結(jié)構(gòu)的各種變形,。金屬內(nèi)部發(fā)生晶粒組織的轉(zhuǎn)變所引起的體積變化也可能引起焊件的變形。這是產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的根本原因,。
二,、焊件的殘余變形和應(yīng)力的危害性
在焊接過程中焊件將發(fā)生變形，隨著變形的產(chǎn)生,，焊件內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)也發(fā)生了變化,，而焊完并冷卻后所留下的變形和應(yīng)力不是暫時的而是殘余的。通常焊件的殘余變形和應(yīng)力是同時存在的,，但在一般焊接結(jié)構(gòu)中殘余變形的危害性比殘余應(yīng)力大得多,，它使焊件或部件的尺寸改變而無法組裝，使整個構(gòu)件喪失穩(wěn)定而不能承受載荷,，使產(chǎn)品質(zhì)量大大下降,，而校正卻要消耗大量的精力和物力,，有時導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢,。同時焊接裂縫的產(chǎn)生往往也和焊接殘余變形和應(yīng)力有著密切的關(guān)系。有的金屬由于焊后產(chǎn)生了殘余應(yīng)力而使的使用性能大為下降,，從而對這類金屬的焊接件生產(chǎn)造成工藝上的大量困難,。因此,，在制造焊接結(jié)構(gòu)時，必須充分了解焊接時內(nèi)應(yīng)力發(fā)生的機(jī)理和焊后決定工件變形的基本規(guī)律,，以控制和減少它的危害性,。
三、影響焊接結(jié)構(gòu)變形的主要因素及變形的種類
（一）,、影響焊接結(jié)構(gòu)變形的主要因素有：
1. 焊縫在結(jié)構(gòu)中的位置,；
2. 結(jié)構(gòu)剛性的大小,；
3. 裝配和焊接順序,；
4. 焊接規(guī)范的選擇。
（二）,、焊接變形的種類有：
1.縱向收縮和橫向收縮,；
在焊縫長度方向上的收縮稱縱向收縮，而在垂直于焊縫縱向的收縮稱橫向收縮,。由于這種收縮,，便使焊件發(fā)生了變形。
2.角變形,；
3.彎曲變形,；
4.波浪變形；
5. 扭曲變形,。
（三）,、從焊接工藝上分析，影響焊縫收縮量的因素有：
用手工電弧焊焊接長焊縫時,，一般采用焊前沿焊縫進(jìn)行點(diǎn)固焊,。這不僅有利于減小焊接變形，也有利于減小焊接內(nèi)應(yīng)力,。
備料情況和裝配質(zhì)量對焊接變形也會產(chǎn)生影響,。
焊接工藝中影響焊縫收縮量的因素有：
1. 線膨脹系數(shù)大的金屬材料，其變形比線膨脹系數(shù)小的金屬材料大,；
2. 焊縫的縱向收縮量隨著焊縫長度的增加而增加,；
3. 角焊縫的橫向收縮比對接焊縫的橫向收縮小,；
4. 間斷焊縫比連續(xù)焊縫的收縮量�,。�
5. 多層焊時,，第一層引起的收縮量最大,，以后各層逐漸減小,；
6. 在夾具固定條件下的焊接收縮量比沒有夾具固定的焊接收縮量小,，約減少40%--70%,；
7. 焊腳等于平板厚度的丁字接頭，角變形量較大,。
四,、防止焊接變形的方法
通過以上的分析，我們基本了解焊接變形的原因及變形的種類,，針對焊接變形的原因和種類從焊接工藝上進(jìn)行改進(jìn),，可以有效防止和減少焊接變形所帶來的危害。下面,，我們主要介紹幾種常見的防止焊接變形的方法,。
1. 反變形法
在焊前進(jìn)行裝配時，預(yù)置反方向的變形量為抵消（補(bǔ)償）焊接變形,，這種方法叫做反變形法,。
圖1所示為8—12mm厚的鋼板V形坡口單面對接焊時，采用反變形法以后,，基本消除了角變形,。
2. 利用裝配和焊接順序來控制變形；
采用合理的裝配和焊接程序來減少變形,，這在生產(chǎn)實(shí)踐中是行之有效的好辦法,，如圖2（a）所示為一箱形梁，由于焊縫不對稱,，焊后產(chǎn)生下?lián)蠌澢冃�,。解決辦法是由兩人或四人，對稱地先焊只有兩條焊縫的一側(cè),，如圖2（b）中焊縫1和1然后就造成了如圖2 ©的上拱變形,。由于這兩條焊縫焊后增加了箱形梁的剛性。當(dāng)焊接另一側(cè)的兩條焊縫時,，如先焊圖2(d)中焊縫2和2,，最后再焊圖2(e)中焊縫3和3，就基本上防止了變形,。
有許多結(jié)構(gòu)截面形狀對稱,，焊縫布置也對稱，但焊后卻發(fā)生彎曲或扭曲的變形,，這主要是裝配和焊接順序不合理引起的,，也就是各條焊縫引起的變形，未能相互抵消,，于是發(fā)生變形,。
焊接順序是影響焊接結(jié)構(gòu)變形的主要因素之一，安排焊接順序時應(yīng)注意下列原則：
1）盡量采用對稱焊接。對于具有對稱焊縫的工作,，最好由成對的焊工對稱進(jìn)行焊接,。這樣可以使由各焊縫所引起的變形相互抵消一部分,。
2）對某些焊縫布置不對稱的結(jié)構(gòu),，應(yīng)先焊焊縫少的一側(cè)。
3）依據(jù)不同焊接順序的特點(diǎn),，以焊接程序控制焊接變形量,。常見的焊接順序有五種，即：
a.分段退焊法
這種方法適用于各種空間的位置的焊接,，除立焊外,，鋼材較厚、焊縫較長時都可以設(shè)擋弧板,，多人同時焊接,。其優(yōu)點(diǎn)是可以減小熱影響區(qū)，避免變形,。每段長應(yīng)為0.5—1m,。見圖2(f)
b.分中分段退焊法
這種方法適用于中板或較薄的鋼板的焊接，它的優(yōu)點(diǎn)是中間散熱快,，縮小焊縫兩端的溫度差,。焊縫熱影響區(qū)的溫度不至于急劇增高，減少或避免熱膨脹變形,。這種方法特別適用于平焊和仰焊,，橫焊一般不采用，立焊根本不能用,。見圖2(g)
c.跳焊法
這種方法除立焊外,，平焊、橫焊,、仰焊三種方法都適用,，多用在6—12mm厚鋼板的長焊縫和鑄鐵、不銹鋼,、銅的焊接上,，可以分散焊縫熱量，避免或減小變形,。鋼材每段焊縫長度在200—400mm之間,；鑄鐵焊件按鑄鐵焊接規(guī)范處理；不銹鋼和銅由于導(dǎo)熱快,，每段長不宜超過200mm (薄板應(yīng)短些),。見圖 2(h)
d.交替焊法
這種焊法和跳焊法基本相同，只是每段焊接距離拉長，特別適用于薄板和長焊縫,。見圖2(i)
e.分中對稱法
這種方法適用于焊縫較短的焊件,，為了減小變形，由中心分兩端一次焊完,。見圖2(j)
3.剛性固定法
剛性固定法減小變形很有效,，且焊接時不必過分考慮焊接順序。缺點(diǎn)是有些大件不易固定,，且焊后撤除固定后,，焊件還有少許變形和較大的殘余應(yīng)力。這種方法適用于焊接厚度小于6mm及韌性較好的薄壁材料,。如果與反變形法配合使用則效果更好,。
對于形狀復(fù)雜，尺寸不大,，又是成批生產(chǎn)的焊件,，可設(shè)計(jì)一個能夠轉(zhuǎn)動的專用焊接胎具，既可以防止變形,，又能提高生產(chǎn)率,。
當(dāng)工件較大，數(shù)量又不多時,，可在容易發(fā)生變形的部位臨時焊上一些支撐或拉桿,，增加工件的剛性，也能有效的減少焊接變形,。
3. 散熱法
散熱法又稱強(qiáng)迫冷卻法,，即將焊接處的熱量迅速散走，使焊縫附近的金屬受熱面大大減少,，達(dá)到減小焊接變形的目的,。圖 3（a）為水浸法示意圖，常用于表面堆焊和焊補(bǔ),。圖3(b)是散熱法示意圖,，用紫銅作散熱墊，有的還鉆孔通冷卻水,，這些墊板越靠近焊縫效果越好,。但散熱法比較麻煩，且對于淬火傾向大的鋼材不宜采用,，否則易裂,。
4. 錘擊焊縫法
錘擊焊縫法，即用圓頭小錘對焊縫敲擊,，可減少焊接變形和應(yīng)力,。因此對焊縫適當(dāng)鍛延,，使其伸長來補(bǔ)償這個縮短，就能減小變形和應(yīng)力,。錘擊時用力要均勻,，一般采用0.5Kg—1.0Kg的手錘，其端部為圓角（R=3—5mm）,。底層和表面焊道一般不錘擊,，以免金屬表面冷作硬化。其余各道焊完一道后立刻錘擊,，直至將焊縫表面打出均勻致密的點(diǎn)為止,。
五,、常見復(fù)雜構(gòu)件防止變形的方法
1. 鋼架的焊接
鋼架焊接的關(guān)鍵問題,，是如何保證強(qiáng)度和防止變形。從工藝上保證強(qiáng)度能適應(yīng)載荷的變化,，其變形量不致影響安裝和使用的要求,，因此：
1）焊縫的高度和長度，要按圖施工,。裝配誤差要小,，坡口要清理干凈。
2）鋼架的焊接一般先焊腹桿與節(jié)點(diǎn)板之間的焊縫,，然后再焊上,、下弦與節(jié)點(diǎn)板之間的焊縫，焊接順序不應(yīng)集中,，而應(yīng)在節(jié)點(diǎn)間間隔跳開焊接（見圖4(a)）,。
3）節(jié)點(diǎn)板與桿件之間的橫向焊縫不焊（見圖4(b)），各種焊縫應(yīng)盡量采用船形焊,。
2. 鍋爐集箱管接頭的焊接
鍋爐集箱管接頭焊縫集中,，又偏于一側(cè)，焊后產(chǎn)生較大的彎曲變形,，見圖5 在圓筒上側(cè)有兩排共26個管接頭,。
采用跳焊的焊接順序可解決變形問題。先由一名焊工在第一根集箱上相隔2—3個管接頭跳焊一個接頭,。跳焊完第一根后接著又到第二根進(jìn)行同樣的跳焊,。依次把6—10根集箱跳焊過一遍后，再反過來從第一根開始跳焊第二遍,，這時早已焊好的管接頭溫度已降低到40℃--50℃以下,。這樣反復(fù)跳焊幾遍直到全部管接頭焊完。焊后雖然尚有2—3mm彎曲變形,，但已在公差范圍內(nèi),，達(dá)到質(zhì)量要求,。

作者: yuhuayan 時間: 2010-6-19 23:06
謝謝樓主，上面寫的比較詳細(xì),！正在找這方面的資料,！

作者: cjs7353663 時間: 2010-6-25 00:04
還行下來看一看好了再頂

作者: tianyaxiaoyao10 時間: 2010-9-14 20:59
呵呵，下來看看�,。,。。,�,！

作者: zhougt1985 時間: 2010-9-14 23:39
怎么沒圖啊還是下載吧謝謝樓主

作者: 王占武 時間: 2010-9-20 19:53
很好的東西謝謝啊好東西收了

作者: 鉆木取火 時間: 2010-9-24 10:40
學(xué)習(xí)~~~謝謝分享~！�,。,。。,。,。。,。,。。,�,！

作者: wangbao19 時間: 2010-10-12 10:43
下載下來再看，應(yīng)該不錯,。

作者: 184189235 時間: 2010-10-15 21:25
好東東,，可惜沒分，下不了,！

作者: liming1122008 時間: 2010-10-17 22:47
我過兩天就要去學(xué)鋁焊了,，到這里來向各們高手學(xué)習(xí)。

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