摘 要:通过对焊件在焊接中产生应力的分析,提出科学合理地控制及消除焊接应力的方法。
关键词:焊缝; 焊接应力; 温度
0 前 言
在对矿山设备的机修件进行焊接中,为防止和减少焊件变形,必须控制焊修区域的收缩,但是对收缩变形的控制将会促进内应力的显著增加。焊件自身在焊接过程中,由于受到不均匀的加热和冷却,在结构中必然会产生焊接应力,这些焊接应力会残留在焊后已经冷却的结构中。焊接应力是引起焊接接头中产生各种焊接裂纹的重要因素。焊后残留在结构中的焊接应力将会影响整个结构的使用寿命;因此,控制和消除焊接应力值,有利于提高整个构件的焊
接质量。
1 控制焊接应力的方法
1.1 从设计上考虑控制焊接应力的方法控制焊接残余应力可以从焊接结构的设计上考虑,在保证结构有足够的强度条件下,尽量减少焊缝的数量和尺寸。
1.2 合理的焊接顺序法
在焊接过程中尽量使所焊焊缝能自由收缩。先焊收缩量较大的焊缝,使其能在结构整体刚性较小的情况下自由收缩;先焊错开的短焊缝,后焊直通长焊缝;当结构上的多余焊缝受力不均时,应先焊在工作时受力较大的焊缝,使焊接应力能合理地分布;焊接带有交叉焊缝的接头,焊接时必须采用保证交叉点部位不易产生缺陷的焊接顺序。如:井下用起吊间在构件上分布着对接焊缝和角焊缝两种焊缝形式,由于对接焊缝的收缩量大于角焊缝的收缩量,所以应先焊对接焊缝。
1.3 降低局部刚性法
结构刚性增加时,焊接应力随之加大,降低局部刚性有利于减少应力。焊接封闭焊缝或刚性较大的焊缝,焊接时可以采取反变形法降低结构的局部刚性,也可根据情况在焊缝附近开缓和槽,降低焊接部位的局部刚性,尽量使焊缝有自由收缩的可能,以便能有效地减少焊接应力。
1.4 预热和缓冷方法
焊件本体上温差越大,焊接应力也越大。焊前对焊件进行预热能减小温差和减慢冷却速度,两者均能减少焊接应力。在焊修前将工件放在炉内加热到一定温度(100~600℃) ,并在焊接过程中防止加热后的工件急剧冷却,这样降低焊修部分温度与基体金属温度的差值,使膨胀数值接近,从而减少内应力。若焊件整体预热有困难,可采用局部预热,即在焊缝及其两侧不少于80 mm 处进行加热,因为加热太窄会造成新的温差应力。预热时温升不要太快,要均匀,并要求整条焊缝各部位温度应基本一致。缓冷时将焊接后的工件加热到600 ℃,放在退火炉内,让它慢慢地冷却下来。