大型結(jié)構(gòu)件的焊接變形控制.doc

大型結(jié)構(gòu)件的焊接變形控制 ，鋼結(jié)構(gòu)。
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大型結(jié)構(gòu)件的焊接變形控制 大型結(jié)構(gòu)件的焊接變形控制 梁曉宇王文爾 （南陽(yáng)石油機(jī)械廠河南南陽(yáng)市473006） 摘要：大型焊接結(jié)構(gòu)件在當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，而且對(duì)其自身的尺寸精度和形位公差提出了更高的要求。
本文從焊接變形產(chǎn)生的機(jī)理、原因、控制焊接變形所應(yīng)采取的措施等方面進(jìn)行了有益的探索，提出了9項(xiàng)措施減少焊接變形，并對(duì)焊后如何減少接頭焊接應(yīng)力、焊接變形矯正等方面提出解決方法。
關(guān)鍵詞：焊接變形機(jī)理控制措施 1焊變形產(chǎn)生的機(jī)理 眾所周知，焊接過(guò)程是利用電弧熱、物理熱、化學(xué)熱等熱能將母材金屬及焊材融化形成焊接熔池，熔池凝固從液相轉(zhuǎn)變成固相的結(jié)晶過(guò)程，本質(zhì)上是一個(gè)冶金過(guò)程。
焊接凝固和鑄造凝固雖然都經(jīng)歷結(jié)晶成核、，長(zhǎng)大的過(guò)程。
但前者是非平衡凝固，后者是平衡凝固，二者有很大區(qū)別。

（1）、焊接熔池體積小，冷卻速度快。
其平均冷卻速度高達(dá)100oC/S，約為鑄造的104倍。
所以焊縫金屬中極易形成氣孔、裂紋、夾雜、偏析等缺陷。

（2）熔池中的液態(tài)金屬處于過(guò)熱狀態(tài)，熔池中心與邊緣的液態(tài)金屬溫度梯度比鑄造高103-104倍。

（3）熔池在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下結(jié)晶，結(jié)晶前沿隨熱源同步移動(dòng)，結(jié)晶主軸逆散熱方向并向熱源中心生長(zhǎng)，到焊縫中心區(qū)停止生長(zhǎng)。
此區(qū)是雜質(zhì)易聚集區(qū)。
（4）、母材融合線上存在大量現(xiàn)成表面，在半融化晶粒上形核后外生長(zhǎng)成聯(lián)生結(jié)晶。
表現(xiàn)出焊接熔池非均質(zhì)形核的特點(diǎn)。
［1］ 焊接過(guò)程的這些特點(diǎn)使得結(jié)構(gòu)件在焊接過(guò)程進(jìn)行當(dāng)中，當(dāng)其局部受熱時(shí)，因受其周圍構(gòu)件約束不能充分伸展，產(chǎn)生壓應(yīng)力；當(dāng)其冷卻時(shí)，因焊縫收縮而產(chǎn)生拉應(yīng)力，使焊件產(chǎn)生彎曲變形。
故當(dāng)焊接過(guò)程結(jié)束后，焊件內(nèi)部既存在著壓應(yīng)力又存在著拉應(yīng)力，既存在著彈性變形又存在塑性變形，焊縫內(nèi)部因焊縫收縮產(chǎn)生壓應(yīng)力，焊縫周邊的母材金屬因受拉而產(chǎn)生拉應(yīng)力。
可以說(shuō)這些應(yīng)力和應(yīng)變的產(chǎn)生是不可避免的。
因此，我們應(yīng)利用此機(jī)理對(duì)焊接結(jié)構(gòu)件從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接工藝因素兩個(gè)方面控制其對(duì)焊接變形的影響。
2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面應(yīng)注意的問(wèn)題 1）在結(jié)構(gòu)許可的情況下盡量減少焊縫數(shù)量 焊縫數(shù)量少，需要輸入的焊接熱能就小，焊接變形就會(huì)減小。
我廠生產(chǎn)的天車底座其上下平面原來(lái)按形狀分別由4-6塊鋼板拼焊而成，焊接變形大且難以矯正，后上下底面改用整板下料至做，減少了十幾道焊縫，焊后整體變形很小，節(jié)約了工時(shí)和焊材，效果十分顯著。
用鋼板焊接的箱體類，若厚度在10mm以下，可先將鋼板彎曲成一定形狀然后再進(jìn)行焊接，這樣不但可以減少焊縫數(shù)量，使焊縫對(duì)稱和外形美觀，而且可以提高構(gòu)件剛度，減少構(gòu)件變形。
我廠生產(chǎn)的各種油箱、水箱，原來(lái)用6塊鋼板在棱邊處焊接，剛性差，焊接變形大，需要焊6道焊縫。
后改為前后面折邊，兩端封板，這樣只需下4塊板，焊4道焊縫即可，且剛性好，焊接變形小。
2）理設(shè)計(jì)焊縫形式及尺寸 對(duì)接焊縫的受力狀況好于角焊縫，因此，在可能的情況下優(yōu)先采用對(duì)接焊縫。
我們知道，焊縫尺寸越大，須填充的焊接材料就越多，焊接時(shí)輸入焊件中的熱量就越大，焊縫收縮時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力就越大，焊件的焊接變形就越大。
因