首页 > 数码科技 > 如何减小焊接残余应力和残余变形?_消除焊接应力

如何减小焊接残余应力和残余变形?_消除焊接应力

栏目:数码科技

作者:B姐

热度:0

时间:2024-02-29 10:17:46

利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力利用预热法来控制焊接残余应力利用 加热减应区法 来控制焊接残余应力利用高温回火来消除焊接残余应力利用温差拉伸法来消除焊接残余应力利用振动法来消除焊接残余应力爆炸法

在焊接工艺合理的情况下,可以预见将要产生的变形,然后对工件施以反向预变形。或者在焊接后进行矫形。

焊接件如何消除内应力?

焊接会产生焊接应力,焊接应力的消除的方法主要有几种:

1、热处理法,比如说退火、正火等

2、时效法,自然放置就可以缓慢释放,但是需要的时间比较长

3、振动时效法,就是采用机械振动释放应力

4、抛丸,类似于机械振动,抛丸和喷丸之后也会降低焊接应力

还有一些是设计结构时可以注意的,也能降低结构的焊接应力:

1、减少焊缝数量、长度、焊脚尺寸

2、合理的设计焊缝位置,避免焊缝集中

3、堆焊部位通过打磨过渡等方式,也能降低应力的集中

如何消除或减小焊接残余应力:减小焊接残余应力的工艺措施有

1、振动时效去应力。(首选,但效果这个与使用单位的振动时效经验有很大的关系)

2、履带加热去应力。有点费电。

3、实在不得以,就安排人锤击焊缝。

4、有时间的话,自然时效半年。

减少焊接残余应力的技术措施有哪些

焊接残余应力是焊接结束后残留在焊件内的应力,残余应力对焊接结构的强度、腐蚀和尺寸稳定性等使用性能造成影响。虽然在结构设计时,考虑了残余应力的问题,在工艺上也采取了一定的措施来防止或减小焊接残余应力,但由于焊接应力的复杂性,结构焊接完以后仍然可能存在较大的残余应力。另外,有些结构在装配过程中还可能产生新的残余应力,这些焊接残余应力及装配应力都会影响结构的使用性能。常用的消除或减小残余应力的方法,有以下几种。

一、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,达到松弛焊接残余应力的目的。同时,热处理还可改善焊接接头的性能。生产中常用的热处理法,有整体热处理和局部热处理两种。

1.整体热处理

将整个结构件缓慢加热到一定的温度(低碳钢为650℃),并在该温度下保温一定的时间(一般按每mm板厚保温2-4min,但总时间不少于30min),然后空冷或随炉冷却。整体热处理消除残余应力的效果取决于加热温度、保温时间、加热和冷却速度、加热方法和加热范围,一般可消除60%-90%的残余应力,在生产中应用比较广泛。

2.局部热处理

对于某些不允许或不可能进行整体热处理的焊接结构,可采用局部热处理。局部热处理就是对构件焊缝周围的局部应力很大的区域及其周围,缓慢加热到一定温度后保温,然后缓慢冷却,其消除应力的效果不如整体热处理,它只能降低残余应力峰值,不能完全消除残余应力。对于一些大型筒形容器的组装环缝和一些重要管道等,常采用局部热处理来降低结构的残余应力。例如,在铺设热力管道的过程中,焊接结束时常采用氧乙炔焰对焊缝进行局部加热,来降低焊接部位的残余应力。

二、机械拉伸法

机械拉伸法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,以达到松弛残余应力的目的。实践证明,拉伸载荷加的越高,压缩塑性变形量就抵消得越多,残余应力消除得越彻底。在压力容器制造的最后阶段,通常要进行水压试验,其目的之一也是利用加载来消除部分残余应力。

1.温差拉伸法

温差拉伸法的基本原理与机械拉伸法相同,其不同点是机械拉伸法采用外力进行拉伸,而温差拉伸法是采用局部加热形成的温差来拉伸压缩塑性变形区。做法通常是在焊缝两侧各用一适当宽度(一般为100-150mm)的氧乙炔焰嘴加热焊件,将焊件表面加热到200℃左右,在焰嘴后面一定距离用水管喷头冷却,以造成两侧温度高、焊缝区温度低的温度场。两侧金属的热膨胀对中间温度较低的焊缝区进行拉伸,产生拉伸塑性变形抵消焊接时所产生的压缩塑性变形,从而达到消除残余应力的目的。如果加热温度和加热范围选择适当,消除应力的效果可达50%-70%。

2.锤击焊缝

在焊后用手锤或一定直径的半球形风锤锤击焊缝,可使焊缝金属产生延伸变形,能抵消一部分压缩塑性变形,起到减小焊接应力的作用。锤击时,注意施力应适度,以免施力过大而产生裂纹。

三、震动法

利用由偏心轮和变速电动机组成的激振器,使结构发生共振所产生的循环应力来降低内应力。震动法所用设备简单、价廉,节省能源,处理费用低,时间短,也没有高温回火时金属表面氧化等问题。所以,目前在焊件、铸锻件中,为了提高尺寸稳定性,较多采用该方法。

总之,焊接过程是一个不均匀加热和冷却过程,焊接结构必然存在焊接残余应力和变形,这不仅影响焊接结构的外型尺寸和外观质量,也会给焊后的继续加工带来很多麻烦,甚至直接影响焊接结构的强度。所以,根据焊接结构的不同情况,合理选择消除或减小焊接残余应力的方法,显得尤为重要。

(作者单位:河北省迁安市职业技术教育中心)

焊接残余应力是怎么产生的?焊接应力如何消除?

减少焊接残余应力的技术措施如下:

热处理法:热处理是一种常用的消除残余应力的方法,它通常是通过对物体进行高温处理,使物体内部的结构发生变化,从而消除残余应力。例如,对于金属材料,可以采用退火、正火、淬火等方法进行热处理,达到消除残余应力的目的。

冷却法:冷却法是一种简单易行的消除残余应力的方法,它通常是通过将物体从高温状态迅速冷却到室温或低温状态,使物体内部结构发生变化,从而消除残余应力。例如,对于玻璃等非晶体材料,可以采用快速冷却的方法消除残余应力。

机械加工法:机械加工是一种常用的消除残余应力的方法,它通常是通过对物体进行钻孔、切割、磨削等机械加工,使物体产生一定的形变,从而消除残余应力。例如,对于焊接件等,可以采用机械加工的方法消除残余应力。

化学蚀刻法:化学蚀刻是一种比较特殊的消除残余应力的方法,它通常是通过在物体表面进行化学蚀刻,去除表面的材料,从而消除残余应力。例如,对于金属材料,可以采用酸性或碱性溶液进行化学蚀刻,消除残余应力。

总之,以上这些方法都是常用的消除残余应力的方法,医生可以根据具体情况选择合适的方法进行消除。需要注意的是,不同的方法适用于不同的物体材料和残余应力状态,医生需要根据具体情况进行选择和判断,以确保消除残余应力的效果和安全性。

焊接应力产生原因 如何防止和消除

焊接残余应力产生条件:

焊件在焊接过程中,热应力、相变应力、加工应力等超过屈服极限(Yield strength),以致冷却后焊件中留有未能消除的应力。 这样,焊接冷却后的残余在焊件中的宏观应力称为残余焊接应力。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。

焊接残余应力消除方法:

利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力,焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域,使金属展开,能有效地减少焊接残余应力。

利用预热法来控制焊接残余应力。构件本体上温差越大,焊接残余应力也越大。焊前对构件进行预热,能减小温差和减慢冷却速度,两者均能减小焊接残余应力。

利用“加热减应区法”来控制焊接残余应力。焊接时,加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位,使之与焊接区同时膨胀和同时收缩,就能减小焊接应力,这种方法称为“加热减应区法”,加热的部位就称之为“减应区”。

利用高温回火来消除焊接残余应力。由于构件残余应力的最大值通常可达到该种材料的屈服点,而金属在高温下屈服点将降低。所以将构件的温度升高至某一定数值时,应力的最大值也应该减少到该温度下的屈服点数值。如果要完全消除结构中的残余应力,则必须将构件加热到其屈服点等于零的温度,所以一般所取的回火温度接近于这个温度。

整体高温回火 。将整个构件放在炉中加热到一定温度,然后保温一段时间再冷却。通过整体高温回火可以将构件中80%~90%的残余应力消除掉,这是生产中应用最广泛、效果最好的一种消除残余应力的方法。回火时间随构件厚度而定,钢按每毫米壁厚l~2min计算,但不宜低于30min,不必高于3h,因为残余应力的消除效果随时间迅速降低,所以过长的处理时间是不必要的。

局部高温回火 只对焊缝及其局部区域进行加热消除残余应力。消除应力的效果不如整体高温回火,此方法设备简单,常用于比较简单的、刚度较小的构件,如长筒形容器、管道接头、长构件的对接接头等焊接残余应力的消除。

利用温差拉伸法来消除焊接残余应力。温差拉伸法消除焊接残余应力的基本原理与机械拉伸法相同,主要差别是利用局部加热的温差来拉伸焊缝区。

利用振动法来消除焊接残余应力。构件承受变载荷应力达到一定数值,经过多次循环加载后,结构中的残余应力逐渐降低,即利用振动的方法可以消除部分焊接残余应力。一种大型焊件使用振动器消除应力的装置。

1、焊接应力产生原因:焊接过程的不均匀温度场。

2、减小变形的主要方法有:(1)选择合理的焊接顺序;(2)尽可能用对称焊缝(如工字形截面);(3)采用反变形法

3、焊接过程中控制变形的主要措施:(1)、采用反变形 ;(2)、采用小锤锤击中间焊道 ;(3)、采用合理的焊接顺序;(4)、利用工卡具刚性固定;(5)、分析回弹常数。

4、焊接应力的消除方法

:(1)、消除应力的失效方法有振动时效(消除30%——50%的应力);(2)、热时效(消除40%——70%的应力);(3)、豪克能PT时效(消除80%——100%的应力)。

如何减小焊接残余应力和残余变形?_消除焊接应力