控制焊接殘余變形的措施

焊接培訓(xùn)教材焊接殘余應(yīng)力與變形

張明錄一二三四目錄焊接殘余應(yīng)力分類焊接殘余變形分類控制焊接殘余變形的措施焊接變形的矯正溫度應(yīng)力：由于溫度變化或不均勻加熱而在物體中產(chǎn)生的應(yīng)力（熱應(yīng)力）。組織應(yīng)力：由于溫度變化而引起的組織變化所產(chǎn)生的應(yīng)力（相變應(yīng)力）。拘束應(yīng)力：由于焊件熱變形受到拘束作用而產(chǎn)生的內(nèi)部抗力。1.根據(jù)應(yīng)力形成原因：一.焊接應(yīng)力的分類(1)溫度應(yīng)力產(chǎn)生條件：受熱不均勻溫度均勻結(jié)果：應(yīng)力殘留或消失(如果溫度應(yīng)力不高，即低于材料的屈服極限，，即溫度應(yīng)力在彈性范圍內(nèi)時，在框架中不產(chǎn)生塑性變形，當(dāng)框架的溫度均勻化后，熱應(yīng)力隨之消失)。溫度應(yīng)力：由于構(gòu)件受熱不均勻引起的內(nèi)應(yīng)力。(2)組織應(yīng)力材料在凝固冷卻過程中，由于組織轉(zhuǎn)變，帶來體積尺寸變化，產(chǎn)生的應(yīng)力。組織應(yīng)力：組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生原因：加熱－膨脹－受拘束－產(chǎn)生溫度應(yīng)力（壓應(yīng)力）＋壓縮屈服變形冷卻－收宿－受拘束－產(chǎn)生殘余應(yīng)力（拉應(yīng)力）＋拉伸屈服變形金屬框架的溫度應(yīng)力與殘余應(yīng)力演示(3)殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力：溫度恢復(fù)到原始狀態(tài)后，殘存在物體內(nèi)部的應(yīng)力。產(chǎn)生原因：不均勻加熱產(chǎn)生條件：局部區(qū)域產(chǎn)生塑性變形或相變①任何原因引起的伸長變形受阻時，該伸長部分受壓應(yīng)力，阻礙構(gòu)件伸長的其它部分則受拉應(yīng)力。②任何原因引起的收縮變形受阻時，則收縮部分受拉應(yīng)力，而阻礙收縮的構(gòu)件的其它部分則受壓應(yīng)力。焊接變形焊接過程瞬態(tài)熱變形焊后殘余變形面內(nèi)變形面外變形縱向收縮橫向收縮回轉(zhuǎn)變形角變形波浪變形扭曲變形彎曲變形8面內(nèi)位移面外位移相變組織變形收縮變形彎曲變形角變形波浪變形錯邊變形扭曲變形焊接殘余變形

焊接殘余變形：焊接后殘存于結(jié)構(gòu)中的變形。二.焊接殘余變形的分類10

焊后沿焊縫長度方向的收縮和垂直于焊縫方向的收縮。1.收縮變形收縮變形：縱向收縮變形橫向收縮變形1）

縱向收縮變形縱向收縮變形：焊后沿焊縫長度方向發(fā)生的收縮變形。橫向縮短縱向縮短

壓縮塑性變形：焊縫近縫區(qū)金屬在高溫下的自由變形受到阻礙，產(chǎn)生了壓縮塑性變形。

收縮變形：焊縫區(qū)液態(tài)金屬在冷卻過程中形成固態(tài)焊縫，產(chǎn)生收縮變形。這兩個區(qū)域統(tǒng)稱為收縮變形區(qū)（1）

縱向收縮變形產(chǎn)生的原因2）橫向收縮變形

焊后在垂直于焊縫方向發(fā)生的收縮變形。橫向收縮變形：橫向縮短縱向縮短（1）橫向收縮變形產(chǎn)生的原因橫向收縮變形和縱向收縮變形的原因基本一致。

隨著焊件厚度增加，焊接層數(shù)的增加，橫向收縮越來越明顯。1）縱向收縮引起的彎曲變形(1)產(chǎn)生原因焊縫在構(gòu)件中的位置相對于其截面中性軸不對稱

→Ff是個偏心力。彎曲變形截面中心2.彎曲變形2）橫向收縮引起的彎曲變形(1)產(chǎn)生原因焊縫在構(gòu)件中的位置相對于其截面中性軸不對稱

→Ff是個偏心力。彎曲變形截面中心（2）控制彎曲變形的措施焊縫設(shè)計時，盡可能使焊縫對稱于焊件截面的中軸線或靠近中軸線。采用反變形或較小的焊縫尺寸。

3）橫向收縮引起的旁彎變形(1)產(chǎn)生原因橫向焊縫在焊接過程中若出現(xiàn)焊接方向錯誤，會是焊件產(chǎn)生旁彎。（2）控三制旁三彎變?nèi)蔚拇肴?biāo)明三次序，正三確采取三焊接順序焊后三構(gòu)件三的平面三圍繞三焊縫產(chǎn)生三的角三位移稱為三角變?nèi)?，三也稱回轉(zhuǎn)變形。用β代表三角變?nèi)蔚娜笮∪?.角變形β平板三堆焊三高溫三區(qū)金三屬的三熱膨三脹受三到附三近溫三度較三低區(qū)三域金三屬的三阻礙三受擠三壓，三（壓三縮塑三性變?nèi)危┤：附尤鎵喝s塑三性變?nèi)?gt;背面三角變?nèi)巍?）堆三焊時三產(chǎn)生三的角三變形平板三堆焊三角變?nèi)蔚娜纬扇^程(1三)角變?nèi)萎a(chǎn)三生原三因焊接三熱量三在厚三度方三向上三的不三均勻三分布三，同時三也取決三于焊三接的剛度三。焊接三層數(shù)三和焊三接線能三量與三板厚三的影響三。焊前先將焊件三預(yù)制三大小相同三、方三向相三反的三變形，以抵三消焊后發(fā)三生的三變形三。23（A）反變形三法（2）控三制角三變形的措三施焊前焊后此法對三防止彎曲三變形的效三果不三如反三變形三法，三但對角變?nèi)魏筒ɡ俗冃涡Ч^好三。24（B）剛性三固定法用裝三焊夾三具，三將焊接件相三互位置三固定，限制三焊接變形。工件壓板25角變?nèi)窝厝溉p長三度方三向逐三漸增三大，三使構(gòu)三件變?nèi)闻とD(zhuǎn),焊后三在結(jié)三構(gòu)上三出現(xiàn)三的扭三曲變?nèi)?，三也稱三螺旋形變?nèi)巍?.扭曲變形（1）扭三曲變?nèi)蔚娜a(chǎn)生三原因焊接三角變?nèi)窝厝L度三方向三上的三分布三不均三勻、三焊縫三長度三方向三上的三錯邊三、焊接三順序三不對三稱或三焊接三方向三錯誤三，引三起的扭三曲變形三。凡是三影響三角變?nèi)蔚娜蛩厝鶗?dǎo)致扭曲三變形三。27合理的裝三配焊三接順三序（2）控三制扭三曲變?nèi)蔚拇肴?2134321中間三向兩三端焊610943221158765872341分段退步焊13425.波浪三變形構(gòu)件三焊后三呈現(xiàn)三出翹曲三形狀稱為三波浪三變形，三也稱失穩(wěn)三變形三。薄板在承三受壓三力時三，當(dāng)三其中三的壓應(yīng)三力達(dá)三到某三一臨三界數(shù)三值時，將三出現(xiàn)波浪三變形三而喪三失承三載能三力，三這種三現(xiàn)象三稱之三為失穩(wěn)三。(1三)波浪三變形產(chǎn)生三原因薄焊三后存在三于平三板中三的內(nèi)三應(yīng)力三，一三般情三況下三在焊三縫附三近是三拉應(yīng)三力，三離開三焊縫三較遠(yuǎn)三的區(qū)三域為三壓應(yīng)三力。三在壓三應(yīng)力三的作三用下三，如三果三，三薄板三可能三失穩(wěn)三，產(chǎn)三生波三浪變?nèi)?。焊接三角變?nèi)我踩僧a(chǎn)三生類三似的三波浪三形變?nèi)伟搴溉訉θ裏崦浫淇s三最為敏感(2三)防止波浪變形三的措施提高三臨界三應(yīng)力三，增加三板厚和減小三板寬三。施加三預(yù)拉三應(yīng)力——最有三效的三方法用裝三焊夾三具，三將焊接三件的三相互三位置三固定，可三用以三防三止焊后變形三。6.錯邊三變形焊接三過程三中，兩焊三接件三的熱三膨脹三不一三致，引三起長度三方向和厚度三方向三上的位三移，三稱錯三邊變?nèi)巍Ｌ畛淙吭鋈討?yīng)力三集中三加大有效三截面減小裝配三不良三引起三的錯三邊變?nèi)巍?1三)錯邊三變形產(chǎn)生三原因33焊接三引起三的錯三邊變?nèi)?。焊接三過程三中對三接邊三的熱三量不三平衡三，裝三配不三合理三。兩種三材料三熱膨三脹的三差異三。(2三)控制焊接三變形三的措三施將焊接三處熱量迅三速散走三，減小焊三縫及其附近的受三熱區(qū)，達(dá)到減小三焊接變形的目的。噴水三法散三熱散熱三墊法三散熱水浸三法散三熱357）散熱三法36等離三子弧三焊三、氬三弧焊三、CO三2保護(hù)三焊、三手工三電弧三焊、三氣焊，在三保證三熔透三和焊三縫無三缺陷三的前三提下三，應(yīng)三盡量三采用三小的三焊接三熱輸三入。三.選擇合理三的焊三接方三法選擇三合理三的焊三接方三法，三可有三效的三減少三焊接三變形。37利用外力三使構(gòu)三件產(chǎn)三生與三焊接三變形三方向三相反三的塑三性變?nèi)?，使兩者三相互三抵消三。焊接變形三的矯三正有：機(jī)械三矯正三法、火三焰矯三正法三、散三熱法、錘擊法三。四.焊接三變形三的矯三正機(jī)械三矯正三有：油壓三機(jī)、三千斤三頂、輾三壓機(jī)和三專用三矯正三機(jī)。1.機(jī)械矯正三法三點彎三曲矯三形輾壓矯形391）機(jī)三械矯三正注意三事項機(jī)械三矯正三法，三只適三用于結(jié)構(gòu)三簡單三的中三、小三型焊三件，三對高強(qiáng)三度鋼應(yīng)慎三用。40用火三焰對三局部三進(jìn)行三加熱三，使三之產(chǎn)三生壓三縮塑三性變?nèi)危鋮s三時該三處金三屬發(fā)三生收三縮，三利用三收縮三產(chǎn)生三的變?nèi)稳ト窒附尤鹑臍埲嘧內(nèi)巍；鹧嫒C正三法一三般使三用的三是氧三-乙三炔火三焰，三不需三專門三設(shè)備三，操作三靈活三、簡三單方三便，可以三在大三型結(jié)三構(gòu)上三進(jìn)行三校正三，但效三率較三低。2.火焰矯正三法（1）加三熱位三置（2）加三熱溫三度（3）加三熱區(qū)三的形三狀411）火三焰加三熱的三三要素42加熱三位置三是成三敗的三關(guān)鍵三因素三，加熱三位置三不正三確，三不僅三起不三到矯三正作三用，三反而是變形更為三嚴(yán)重。因三此，三所選三的加三熱位三置必三須使三產(chǎn)生三的變?nèi)畏饺蚺c三焊接三殘余三變形三方向三相反三，起到三抵消三變形三的作三用。（1）加三熱位三置加熱三位置加熱三線43顏色溫度℃顏色溫度℃顏色溫度℃深褐紅色550~580櫻紅色770~800暗黃色1050~1150褐紅色580~650淡櫻紅色880~830亮黃色1150~1250暗櫻紅色650~730亮櫻紅色830~960白黃色1250~1300深櫻紅色730~770桔黃色960~1050結(jié)構(gòu)三鋼火焰三矯正三加熱三溫度三一般三為65三0～70三0℃之間。一三般用眼三睛觀三察加三熱部三位的三顏色三來判三斷加三熱的三大致溫度三（可三用試三溫筆三）。（2）加三熱溫三度在構(gòu)件三表面加熱三一個圓點三，冷三卻后三可獲三得均三勻的三徑向收縮三效果。常以梅三花狀三均勻三分布三，點三直徑≥15三mm，點間距50～10三0m三m，每加熱三完一三個點三后，立即三鍛打加熱三點及三周圍三區(qū)域，（三鍛打時，三用木三錘背三面須三設(shè)墊三板）三，可澆水三冷卻三。44（3）加三熱區(qū)三的形三狀A(yù)）點狀三加熱薄板波浪三變形三的矯平45火焰三沿直三線方三向移三動，三連續(xù)三加熱三金屬三表面三，形三成一三條加三熱線三即條三狀加三熱。薄板三校平不三作橫三向擺三動加三熱，三需擴(kuò)三大面三積時三，從三中間三向兩三側(cè)平三行的三增加三加熱三線，三線距三視變?nèi)纬倘榷?，變?nèi)瘟咳笠巳苄┤?。B）條狀加三熱火焰三移動三過程三中橫三向擺三動，三就形三成帶三狀加三熱。帶狀加熱三的橫三向收三縮大三于縱三向收三縮量三，帶狀三加熱三多用三于校三正厚板三、變?nèi)瘟咳^大三或剛?cè)暂^三大的構(gòu)三件。46B）帶狀加三熱47加熱三區(qū)呈三三角三狀，三可獲三得三三角底三部邊三橫向三收縮三大于三頂端三橫向三收縮三的效三果。三用于剛性三大和三變形三量大三的焊三件。D）三三角形三加熱48

塑性三好材三料都三能用三火焰三矯正三，如低碳三鋼、三低合三金鋼三（16三Mn等）三，不僅三可以三用火三焰矯三正，三