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大型焊接件发生焊接结构变形的控制方法

2021-07-30 14:03:53    地区:
控制大型部件焊接变形的方法,大型结构焊接件在实际生产中是指体积大、自身质量大、由钢结构件焊接而成的零件,随着机械工业的发展,大型结构件不仅在工业生产中广泛使用,而且对尺寸精度和形状公差提出了更高要求。本文从产生大型焊接件焊接变形的角度研究了其机理,提出了减少焊接...
控制大型部件焊接变形的方法,大型结构焊接件在实际生产中是指体积大、自身质量大、由钢结构件焊接而成的零件,随着机械工业的发展,大型结构件不仅在工业生产中广泛使用,而且对尺寸精度和形状公差提出了更高要求。本文从产生大型焊接件焊接变形的角度研究了其机理,提出了减少焊接变形的措施,并提出了减少焊接应力和纠正焊后焊接变形的有效控制方案。
    A, 由机构产生的焊接变形。
    众所周知,焊接是利用电弧热、物理热、化学热等热能将母材和焊材熔化,形成焊接熔池,使熔池从液相固化到固相结晶,本质上是一个冶金过程。焊接的凝固和铸造的凝固都要经过结晶成核、生长的过程。然而,前者是一种非平衡凝固,后者是一种平衡凝固,两者之间有很大的区别。
    1、焊接熔池体积小,冷却快。平均冷却率高达100 ºC/S,约为铸造冷却率的104倍。因此,焊接金属非常容易形成气孔、裂纹、夹杂物、偏析和其他缺陷。
    2、熔池中的金属液处于过热状态,熔池中间和边缘的金属液的温度梯度比铸造高103-104倍。
    3、熔池在运动状态下结晶,结晶前部与热源同步运动,结晶主轴逆着热源方向散热并在中间生长,在焊缝区中间停止生长。这个区域是杂质容易积聚的地方。
    4、母材熔合线上存在大量的成品面,成核后在半熔融的晶粒上生长成共同结晶,这都是焊池非均质成核的特点。
    焊接的这些特点使得结构件在焊接过程中局部受热时,由于周围构件不能完全通过约束,导致冷却时产生压应力,由于焊缝的收缩而产生拉应力,使焊接件产生弯曲变形。因此,当焊接过程结束时,焊缝中会出现压应力和拉应力,既有弹性变形也有塑性变形,焊缝中由于焊缝收缩而产生压应力,焊缝周围的母材由于张力而产生拉应力。我们可以说,这些压力的产生是不可避免的。因此,我们应该利用这一机制,从结构设计、焊接工艺等因素来控制结构件对焊接变形的影响。
    其次,大型焊接件结构设计应考虑到以下问题。
    1、在建筑许可的情况下,尽可能减少焊缝的数量。
    焊缝数量少,需要的焊接热量也小,焊接变形也减少。某厂生产的起重机底座其上、下层按原形状用4-6块钢板焊接在一起,焊接变形后难以纠正,按上、下层的底板来整体制作,减少了十几条焊缝,焊接后整体变形很小,节省了工时和焊接材料,效果非常显著。用钢板焊接的箱体类,如果厚度在10mm以下,可将钢板弯曲成一定的形状再进行焊接,这样不仅可以减少焊缝的数量,使焊缝对称、美观,而且可以提高构件的刚度,减少构件的变形。某厂生产的各种油箱、水箱,原是六块钢板上的。

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