为了消除和减小焊接残余应力,应采取合理的焊接顺序,先焊接收缩量大的焊缝。焊接时适当降低焊件的刚度,并在焊件的适当部zhidao位局部加热,使焊缝能比较自由地收缩,以减小残余应力。热处理(高温回火)是消除焊接残余应力的常用方法。
整体消除应力的热处理效果一般比局部热处理好。焊接残余应力也可采用机械拉伸法(预载法)来消除或调整,例如对压力容器可以采用水压试验,也可以在焊缝两侧局部加热到200℃,造版成一个温度场,使焊缝区得到拉伸,以减小残余应力。
扩展资料:
预防控制:
焊接变形的大小与焊缝的尺寸、数量和布置有关。首先从设计上合理地确定焊缝的数量、坡口的形状和尺寸,并恰当地安排焊缝的位置,对于减少变形十分重要。
在工艺上采用高能量密度的焊接方法和小线能量的权工艺参量,例如多层焊对减少焊缝的纵、横向收缩以及由此引起的挠曲和失稳变形是有利的。但多层焊对角变形不利。采用合理的装配、焊接顺序、反变形和刚性固定可以减少焊接变形。
参考资料来源:百度百科——焊接应力
原发布者:张立辉
焊接应力的消除方法
一、什么是焊接应力焊接应力,是焊接构件由于焊接而产生的应力。焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时,焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形;焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。在没有外力作用的条件下,焊接应力在焊件内部是平衡的。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观。二、焊接应力的危害焊接残余应力对焊件有 6个方面的影响:①对强度的影响:如果在高残余拉应力区中存在严重的缺陷,而焊件又在低于脆性转变温度下工作,则焊接残余应力将使静载强度降低。在循环应力作用下,如果在应力集中处存在着残余拉应力,则焊接残余拉应力将使焊件的疲劳强度降低。焊件的疲劳强度除与残余应力的大小有关外,还与焊件的应力集中系数应力循环特征系数[6][min]/[6][max]和循环应力的最大值[6][max]有关其影响随应力集中系数的降低而减弱,随[6][min]/[6][max]的降低而加剧,随[6][max]的增加而减弱。当[6][max]接近于屈服强度时,残余应力的影响逐渐消失。②对刚度的影响:焊接残余应力与外载引起的应力相叠加,可能使焊件局部提前屈服产生塑性变形。焊件的刚度会因此而降低。
钢结构件去除焊接应力的方法: 1.热处理法 热处理法是利用材料在高温下屈服点下降和蠕变现象来达到松驰焊接残余应力的目的,同时热处理还可以改善接头的性能。
(1)整体热处理 整体炉内热处理、整体腔内热处理 整体加热热处理消除残余应力的效果取决于热处理温度、保温时间、加热和冷却速度、加热方法和加热范围。保温时间根据板厚确定,一般按每毫米板厚1~2 min计算,但最短不小于30 min,最长不超过3h。
碳钢及中、低合金钢:加热温度为580~680℃; (2)局部热处理 局部热处理只能降低残余应力峰值,不能完全消除残余应力。加热方法有电阻炉加热、火焰加热、感应加热、远红外加热等,消除应力效果与加热区的范围、温度分布有关。
2.加载法 加载法就是通过不同方式在构件上施加一定的拉伸应力,使焊缝及其附近产生拉伸塑性变形,与焊接时在焊缝及其附近所产生的压缩塑性变形相互抵消一部分,达到松驰应力的目的。 (1)机械拉伸法 (2)温差拉伸法 (3)振动法。
焊接应力是焊接构件由于焊接而产生的应力。焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时,焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形;焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。在没有外力作用的条件下,焊接应力在焊件内部是平衡的。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观,因此是设计和制造中必须考虑的问题。
为了消除和减小焊接残余应力,应采取合理的焊接顺序,先焊接收缩量大的焊缝。焊接时适当降低焊件的刚度,并在焊件的适当部位局部加热,使焊缝能比较自由地收缩,以减小残余应力。热处理(高温回火)是消除焊接残余应力的常用方法。整体消除应力的热处理效果一般比局部热处理好。焊接残余应力也可采用机械拉伸法(预载法)来消除或调整,例如对压力容器可以采用水压试验,也可以在焊缝两侧局部加热到200℃,造成一个温度场,使焊缝区得到拉伸,以减小残余应力。 随着科技发展,近几年开始采用豪克能技术来消除焊接应力。相比其他传统的焊接应力消除方式,豪克能技术有很多优势:
1、是目前最彻底消除焊接残余应力并产生出理想压应力的时效方法(各种时效方法消除残余应力 的情况如下:振动时效30~55%、热时效40~80%、豪克能时效80~100%)。
2、可使焊接接头疲劳强度提高50%-120%,疲劳寿命延长5-100倍。金属在腐蚀环境下的抗腐蚀能力提高约400%。
3、用于消除焊接应力可完全替代热处理、振动时效等时效方法,且处理工艺简单,效果稳定可靠。
4、不受工件材质、形状、结构、钢板厚度、重量、场地之限制,特别是在施工现场、焊接过程和焊接修复时用于消除焊接应力更显灵活方便。
5、可直接将焊趾处的焊接余高、凹坑、咬边处理成圆滑的几何过渡,从而大大降低应力集中系数。
6、可去除焊趾处的微观裂纹、熔渣缺陷,抑制裂纹的提前萌生。
7、因为豪克能消除应力处理能同时改善影响焊缝疲劳性能的几个方面的因素,如:残余应力、微观裂纹和缺陷、焊趾几何形状、表面强化等,所以是目前提高焊缝疲劳性能最有效的方法,且有事半功倍之效果。
8、更适用于大型结构件的工地焊缝、超高超低处焊缝、焊接修复焊缝的消除应力处理。
9、环保、节能、安全、无污染,施工现场使用更显灵活方便。
楼主可自行百度“豪克能焊接应力消除”,百度文库中有更详细的介绍。
焊后消除应力处理:
1、整体热处理:消除应力的程度主要决定于材质的成分、组织、加热温度和保温时间。低碳钢及部分低合金钢焊接构件在650度,保温20~40h,可基本消除全部残余应力。
另外还有爆炸消除应力。
2、局部热处理:大型焊接结构,受加热炉的限制或要求不高时采用这种方法。可采用火焰、红外、电阻、感应等加热方式,应保持均匀加热并具有一定的加热宽度。低合金高强钢,一般在焊缝两侧各100~200mm。
3、机械拉伸、水压试验、温差拉伸、振动法等这几种方法只能消除20~50%的残余应力,前两种方法在生产上广泛应用。
焊接内应力的消除
机械加工过程中,特别是铸锻焊件,在冷热加工过程中,产生残余应力,高者在屈服极限附近。构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用;如降低构件的实际强度,降低疲劳极限,造成应力腐蚀和脆性断裂。并且由于残余应力的松弛,使零件产生翘曲,大大的影响了构件的尺寸精度。因此降低构件的残余应力,是十分必要的。
传统的时效方法有:热时效、振动时效、自然时效、静态过载时效、热冲击时效等。后两种方法应用较少,这里不作介绍。
自然时效(NSR)是将工件长时间露天放置(一般长达六个月至一年左右),利用环境温度的季节性变化和时间效应使残余应力释放,在温度应力形成的过载下,促使残余应力发生松弛而使尺寸精度获得稳定。由于周期太长和占地面积大,仅适应长期单一品种的批量生产和效果不理想,目前应用的较少。
热时效(TSR)是将构件由室温(或不高于150℃)缓慢、均匀加热至550℃左右,保温4~8小时,再严格控制降温速度至150℃以下出炉,达到消除残余应力的目的,可以保证加工精度和防止裂纹产生。
振动时效(VSR)又称振动消除应力法,是将工件(包括铸件、锻件、焊接构件等)在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理,以振动的形式给工件施加附加应力,当附加应力与残余应力叠加后,达到或超过材料的屈服极限时,工件发生微观或宏观塑性变形,从而降低和均化工件内的残余应力,使尺寸精度获得稳定的一种方法。这种工艺具有耗能少、时间短、效果显著等特点。近年来在国内外都得到迅速发展和广泛应用。
振动时效艺具有耗能少、时间短、效果显著等特点。与热时效相比,它无需宠大的时效炉,可节省占地面积与昂贵的设备投资。因此,目前对长达几米至几十米和桥梁、船舶、化工器械的大型焊接件和重达几吨至几十吨的超重型铸件或加工精度要求较高的工件,较多地采用了振动时效。 生产周期短。自然时效需经几个月的长期放置,热时效亦需经数十小时的周期方能完成,而振动时效一般只需振动数十分钟即可完成。 使用方便。振动设备体积小、重量轻、便于携带。由于振动处理不受场地限制,振动装置又可携带至现场,所以这种工艺与热时效相比,使用简便,适应性较强。 节约能源,降低成本。在工件共振频率下进行时效处理,耗能极少,能源消耗仅为热时效的3~5%,成本仅为热时效的8~10%。 其他。振动时效操作简便,易于机械化自动化。可避免金属零件在热时效过程中产生的翘曲变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺陷。是目前唯一能进行二次时效的方法。
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