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焊接殘余應力消除方法

文章來源:濟南馳奧機電設備有限公司 發布時間:2021-8-16

一、利用預熱法來控制焊接殘余應力


構件本體上溫差越大,焊接殘余應力也越大。焊前對構件進行預熱,能減小溫差和減慢冷卻速度,兩者均能減小焊接殘余應力。


利用“加熱減應區法”來控制焊接殘余應力


焊接時,加熱那些阻礙焊接區自由伸縮的部位,使之與焊接區同時膨脹和同時收縮,就能減小焊接應力,這種方法稱為“加熱減應區法”,加熱的部位就稱之為“減應區”。


二、利用高溫回火來消除焊接殘余應力


由于構件殘余應力的最大值通?蛇_到該種材料的屈服點,而金屬在高溫下屈服點將降低。所以將構件的溫度升高至某一定數值時,應力的最大值也應該減少到該溫度下的屈服點數值。如果要完全消除結構中的殘余應力,則必須將構件加熱到其屈服點等于零的溫度,所以一般所取的回火溫度接近于這個溫度。


1、整體高溫回火


將整個構件放在爐中加熱到一定溫度,然后保溫一段時間再冷卻。通過整體高溫回火可以將構件中80%~90%的殘余應力消除掉,這是生產中應用最廣泛、效果最好的一種消除殘余應力的方法。 回火時間隨構件厚度而定,鋼按每毫米壁厚l~2min計算,但不宜低于30min,不必高于3h,因為殘余應力的消除效果隨時間迅速降低,所以過長的處理時間是不必要的。


2、局部高溫回火


只對焊縫及其局部區域進行加熱消除殘余應力。消除應力的效果不如整體高溫回火,此方法設備簡單,常用于比較簡單的、剛度較小的構件,如長筒形容器、管道接頭、長構件的對接接頭等焊接殘余應力的消除。


三、利用溫差拉伸法來消除焊接殘余應力


溫差拉伸法消除焊接殘余應力的基本原理與機械拉伸法相同,主要差別是利用局部加熱的溫差來拉伸焊縫區。


溫差拉伸法是在焊縫兩側各用一個寬度適當的氧乙炔焰焊炬進行加熱,在焊炬后面一定距離,用一根帶有排孔的水管進行噴水冷卻。氧乙炔焰和噴水管以相同速度向前移動。這就形成了一個兩側溫度高(峰值約為200℃)、焊接區溫度低(約為100℃)的溫度差。兩側金屬受熱膨脹對溫度較低的區域進行拉伸,這樣就可消除部分殘余應力。據測定,消除殘余應力的效果可達50%~70%。


爆炸法


通過布置在焊縫附近的炸藥帶,爆產生的沖擊波與焊接殘余應力的交互作用,使金屬產生適量的塑性變形,從而消除焊接殘余應力的方法,叫焊接殘余應力爆炸法。


四、利用振動法來消除焊接殘余應力(振動時效)


構件承受變載荷應力達到一定數值,經過多次循環加載后,結構中的殘余應力逐漸降低,即利用振動的方法可以消除部分焊接殘余應力。一種大型焊件使用振動器消除應力的裝置。


機理的力學描述: σd+σr≥[σ]


殘余應力σr必須和動應力σd疊加超過某一微觀極限[σ]才能得到降低或均化,即 σd+σr≥[σ]. 振動時效機理的另一種描述是:通過模擬工況讓以后可能產生的變形與開裂提前釋放。所以,時效時也可先分析工件的工況再找出合適的振型及振幅去模擬工況。這樣,時效后時效參數若穩定下來,工件在該工況下就不會產生變形。


振動法的優點是設備簡單、成本低,時間比較短,沒有高溫回火時的氧化問題,已在生產上得到一定應用。

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