焊(han)接(jie)變形(xing)產生的原因 焊(han)接(jie)變形(xing)控制與(yu)矯正(zheng)

一、定義

鋼構件在未受荷載前，由于施焊(han)電弧高溫引起的變(bian)形(xing)為(wei)焊(han)接變(bian)形(xing)。包括(kuo)縮短、角度改變(bian)、彎曲變(bian)形(xing)等。

二、影響

焊接變形對結構(gou)安裝(zhuang)精度有很大影響，過大的(de)變形將顯著(zhu)降(jiang)低(di)結構(gou)的(de)承載能力(li)；

三、原因

對所有熔化式焊(han)(han)(han)接(jie)，在焊(han)(han)(han)縫及(ji)其熱影響區都存在較大(da)的(de)(de)殘余(yu)應(ying)力(li)(li)，殘余(yu)應(ying)力(li)(li)的(de)(de)存在會導致焊(han)(han)(han)接(jie)構件(jian)的(de)(de)變形(xing)、開裂(lie)(lie)并降(jiang)低其承載力(li)(li)；同時，在焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)焊(han)(han)(han)趾部位還存在凹(ao)坑、余(yu)高(gao)、咬邊造成的(de)(de)應(ying)力(li)(li)集中；而(er)焊(han)(han)(han)趾出的(de)(de)熔渣缺(que)陷(xian)、微裂(lie)(lie)紋(wen)又形(xing)成了裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)提(ti)前萌(meng)生(sheng)源。由于(yu)受(shou)殘余(yu)拉(la)應(ying)力(li)(li)、應(ying)力(li)(li)集中和裂(lie)(lie)紋(wen)萌(meng)生(sheng)源的(de)(de)影響，焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)疲(pi)勞壽命大(da)大(da)降(jiang)低。

殘(can)(can)余(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)都集(ji)中在(zai)焊(han)縫附近，當(dang)焊(han)接殘(can)(can)余(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)與承(cheng)載的(de)工(gong)作應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)疊加，其(qi)數值超(chao)過(guo)材料的(de)屈服極(ji)限時，工(gong)件(jian)就會再(zai)焊(han)縫附近產生焊(han)接變形，斷裂等現象。研究殘(can)(can)余(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)影響不僅考慮其(qi)數值的(de)大小，而殘(can)(can)余(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)方向也(ye)是重要因素(su)，用盲孔法殘(can)(can)余(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)檢(jian)測儀可(ke)以對焊(han)接殘(can)(can)余(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)值的(de)大小和方向進行測量。在(zai)分析殘(can)(can)余(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)影響時，即使焊(han)接構(gou)件(jian)的(de)殘(can)(can)余(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)值遠遠低于其(qi)材料的(de)屈服極(ji)限，但如果存(cun)在(zai)嚴重的(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)集(ji)中，那么焊(han)接構(gou)件(jian)在(zai)其(qi)運輸和使用過(guo)程中也(ye)會因殘(can)(can)余(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)釋放而發生永久性的(de)塑性變形。

四、防止方法

通過消(xiao)除焊縫及其(qi)熱影響區殘余應(ying)力(li)，解(jie)決應(ying)力(li)集中的問題(ti)，可以達到防(fang)止(zhi)焊接變形的目(mu)的。

消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)(chu)殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)方(fang)法很(hen)多，如(ru)自然(ran)(ran)時效(xiao)(xiao)、熱時效(xiao)(xiao)、振(zhen)動(dong)時效(xiao)(xiao)等，但自然(ran)(ran)時效(xiao)(xiao)周(zhou)期(qi)太(tai)長(chang)，已不(bu)適合現在市場(chang)經濟的(de)(de)快(kuai)速要求；熱時效(xiao)(xiao)不(bu)僅消(xiao)(xiao)耗(hao)大(da)(da)量的(de)(de)能源、占用(yong)場(chang)地和(he)較大(da)(da)的(de)(de)設備資金投入，而(er)且消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)(chu)殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)效(xiao)(xiao)果也因爐況的(de)(de)不(bu)同有很(hen)大(da)(da)的(de)(de)差異，其對殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)一般(ban)在40～80%之間；振(zhen)動(dong)時效(xiao)(xiao)雖然(ran)(ran)使用(yong)方(fang)便，但其應(ying)(ying)力(li)消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)一般(ban)在30～50%。豪克能消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)(chu)應(ying)(ying)力(li)是最徹(che)底(di)消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)(chu)焊(han)接應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)方(fang)法，它(ta)不(bu)僅使殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)達到(dao)80～100%，而(er)且還能產生理想(xiang)的(de)(de)壓(ya)應(ying)(ying)力(li)，這對焊(han)接構(gou)件的(de)(de)抗(kang)疲(pi)勞(lao)性(xing)能和(he)抗(kang)應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)性(xing)能也大(da)(da)有益處(chu)。

豪(hao)克能(neng)消除(chu)焊接(jie)(jie)應力(li)，防止焊接(jie)(jie)變(bian)(bian)形(xing)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)理是利(li)用大功率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)豪(hao)克能(neng)推動沖擊(ji)工(gong)具以每秒二萬(wan)次以上的(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)沖擊(ji)金(jin)屬(shu)物體表(biao)面，由于豪(hao)克能(neng)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)頻(pin)、高(gao)(gao)效和聚焦下的(de)(de)(de)(de)大能(neng)量(liang)，使金(jin)屬(shu)表(biao)層產(chan)生(sheng)(sheng)較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)壓縮(suo)塑性變(bian)(bian)形(xing)；同時豪(hao)克能(neng)沖擊(ji)波改變(bian)(bian)了(le)原(yuan)有的(de)(de)(de)(de)應力(li)場，產(chan)生(sheng)(sheng)一(yi)定數值的(de)(de)(de)(de)壓應力(li)，并使被沖擊(ji)部位得以強(qiang)化(hua)，防止焊接(jie)(jie)變(bian)(bian)形(xing)和焊縫開(kai)裂。

振(zhen)動時效(xiao)防(fang)止焊接變(bian)(bian)形的原理(li)：振(zhen)動時效(xiao)是(shi)利用工件(jian)的共振(zhen)，給工件(jian)施加(jia)附(fu)加(jia)交(jiao)變(bian)(bian)應(ying)力或變(bian)(bian)形，當(dang)附(fu)加(jia)交(jiao)變(bian)(bian)應(ying)力與殘余應(ying)力疊加(jia)，通(tong)過(guo)材料內摩擦吸(xi)收能量，達(da)到或超(chao)過(guo)材料的某一閥值時，工件(jian)發生微觀(guan)或宏(hong)觀(guan)粘彈塑性力學變(bian)(bian)化，從(cong)而降(jiang)低(di)和均化工件(jian)內部的殘余應(ying)力，并(bing)使其尺寸精度達(da)到穩定(ding)。

五、減小方法

減小變形的主要(yao)方法有，

（1）選擇合(he)理(li)的焊(han)接順(shun)序；

（2）盡(jin)可能用對稱焊縫（如(ru)工字形(xing)截面）；

（3）采用反(fan)變形法

焊(han)接過程中控制變形的主要(yao)措施：

1、采用反變形

2、采用小(xiao)錘(chui)錘(chui)擊(ji)中間焊(han)道

3、采用合理的焊(han)接順序(xu)

4、利用工卡具剛性(xing)固定

5、分(fen)析回彈常(chang)數。

六、矯正

焊接變形的矯正

機械矯正

1、機械矯正法

采用(yong)壓(ya)力機、矯(jiao)正(zheng)機或手工捶擊(ji)等機械方(fang)法(fa)產生新的(de)塑性(xing)變(bian)形(xing)(xing), 以使原開縮(suo)短的(de)部分得以延(yan)伸, 達到矯(jiao)正(zheng)變(bian)形(xing)(xing)的(de)目的(de)。其(qi)中多輥平板機適用(yong)于(yu)薄板拼焊(han)(han)件的(de)矯(jiao)正(zheng)。利用(yong)窄輪碾(nian)壓(ya)焊(han)(han)縫(feng)及其(qi)兩側使之延(yan)伸來消(xiao)除(chu)變(bian)形(xing)(xing), 用(yong)于(yu)焊(han)(han)縫(feng)比較規范(fan)的(de)薄殼結構。機械矯(jiao)正(zheng)法(fa)對塑性(xing)差的(de)高(gao)強鋼應慎用(yong)。

火焰矯正

2、火焰矯正法

利用火焰加(jia)熱時產生的局部壓(ya)縮塑性變(bian)形, 使較長的金屬在冷卻(que)后縮短來(lai)消除(chu)變(bian)形。本法簡單, 機動靈活(huo), 適用面廣。在使用時應控制(zhi)溫(wen)度和加(jia)熱位置。對(dui)低碳(tan)鋼和普通(tong)低合金鋼常采用600~800℃的加(jia)熱溫(wen)度。由于需(xu)再次加(jia)熱, 對(dui)合金鋼等慎用。