焊接變形的火焰矯正

1、焊接變形的火焰矯正隧盔越焊接變形的火焰矯正山東常林機械集團股份有限公司(臨沭276715)王緒橋在l丁程機械產(chǎn)品中,鋼制結構件在制做過程中,常因施焊過程中的熱脹冷縮,構件布局及工藝等因素的影響,引起結構件產(chǎn)生變形.雖然對其采取了一系列預防和控制措施,但最后的變形量仍會超過設計允許變形范圍.針對構件各種不同形式的變形,必須選擇合適的矯正方法,一般剛性較大的結構件產(chǎn)生的彎曲變形,尤其大型結構件,不易采用冷矯正方法,否則會產(chǎn)生較大的疊加應力或裂紋,這時應在焊接部位與所對稱的位置采用火焰矯正.火焰矯正主要應用于焊接性能好的低碳鋼和強度較低的低合金鋼.火焰矯正是把焊后的凸面部分加熱使其熱脹,一開始加熱時

2、有明顯的凸形,而加熱到500以上時,塑性明顯增大,但一般不應>800,這時反向抗力即可克服其膨脹力,不再伸長.當冷卻時,加熱部分會收縮,中問部分收縮最大,比原來狀態(tài)變得更短些,從而達到矯正目的,使焊件恢復正確尺寸,形狀.實質(zhì)上火焰矯正是利用金屬局部受火焰加熱后的冷卻收縮所產(chǎn)生的張力去拉直原來已經(jīng)產(chǎn)生的各種焊接變形.一,火焰矯正的關鍵準確的加熱位置,適宜的加熱溫度,合適的加熱深度,正確的矯正順序以及合理加熱方式這五個方面是提高火焰矯正效果的關鍵.不同的加熱位置可以矯正不同方向的變形,不同的加熱溫度,可以獲得不同的矯正變形能力.而與加熱后的冷卻速度關系不大,但冷卻速度增大,會使金屬變

3、脆,可能引起裂紋.1.加熱位置的確定并不是所有的變形位置都是矯正的正確位置,變形往往存在于剛性較差的部位.加熱位置一定要選擇存焊件變形后的凸面部分,如果選擇在變形的凹面,則變形將越矯越大.所以說如果加熱位置定錯了,不但矯正不了變形,有時甚至還會得囡芏笪蘭塑塑堡型.熱舡WWW.meta1working1950com到相反的結果.另外注意不要在同一位置反復加熱,同一部位加熱不得超過兩次,加熱位置通常都遠離焊縫.2.加熱溫度在火焰矯正所允許的范圍內(nèi),一般來說,鋼材的加熱溫度與變形能力成正比.加熱部位的溫度必須高出相鄰未加熱部位,使得受熱金屬熱膨脹受阻,產(chǎn)生壓縮塑性.火焰矯正時,加熱火焰通常為中性焰,

4、若要限制加熱深度可采用氧化焰.常用結構鋼加熱溫度一般控制在600800C(從鋼材表面顏色上看,應在褐紅色至淡櫻紅色之間),最高850,最低為360C左右.溫度過高時,會使鋼材的組織發(fā)生金屬變脆,影響韌性,并產(chǎn)生較大的殘余應力,大大降低鋼材的力學性能及結構承載能力;溫度過低時,由于產(chǎn)生的壓縮塑性變形量小,矯正效果不顯著.工程機械常用的材料Q345鋼板在使用火焰矯正時,加熱溫度>700%時不能用水冷卻.淬火傾向較大的鋼材及比較厚鋼板溫度>700C,矯正時同樣也不能用水冷卻.低碳鋼和Q345等常用低合金鋼,當板厚不大,加熱溫度在360700c時,可用水火矯正.采用水火矯正

5、時,要等鋼材溫度冷卻到失去紅態(tài)時再澆水(見下表),切記加熱過程中不要進行澆水.火焰矯正過程用水冷卻的目的是限制熱脹的范圍,增加對加熱區(qū)的擠壓作用,可立即看到矯正效果,不必等待.火焰矯正時的加熱溫度與表面顏色的對應關系加熱溫度/冷卻方式鋼材表面顏色與溫度對照深褐色(550580)360600水冷褐紅色(580650)暗櫻紅色(650730)600700空冷,水冷深櫻紅色(730770)oC淡櫻紅色(800830)700850空冷亮櫻紅色(830960)3.加熱深度加熱深度是控制矯正效果的重要環(huán)節(jié)之一.加熱深度一般控制在鋼板厚度的2/3以下.三角形加熱方式一般為結構件寬度的2/5左右.若一次加熱未

6、達到矯正效果,則需要做第二次加熱,其加熱溫度應略高于前次,否則將無效果.4.矯正順序在矯正某一部分變形時,要考慮相鄰部分和結構整體的影響.當板厚不同時,先矯正厚板,再矯正薄板;結構骨架和鋼板都同時變形時,先矯正骨架變形,后矯正鋼板變形;當強弱骨架相鄰,先矯正強骨架變形,后矯正弱骨架變形;T形梁焊后變形先將腹板矯直,后矯正翼板的角變形;箱形梁變形先矯正扭曲變形,其次矯正彎曲變形;框形底架先矯正中梁,后矯正側梁;變形處較多時,先將其表面分為幾個區(qū)域,逐個區(qū)域進行矯正.5.加熱方式焊接變形是永遠避免不了的,在火焰矯正時,對構件的應力要有正確的分析和判斷,才能根據(jù)實際需要確定合適的矯正方法.(1)線狀

7、加熱主要用于矯正角變形和彎曲變形,其特點是橫向收縮量一般大于縱向收縮量.加熱線的寬度越大,橫向收縮也越大,盡量利用這一點來提高矯正效果,線狀加熱的加熱線寬度應為鋼板厚度的0.52倍,焊炬平均移動速度為4mm/s,加熱速度應盡可能快一些,使鋼板在橫向產(chǎn)生不均勻的收縮,從而消除角變形和彎曲變形.型材和板材的角接焊縫引起的角變形,一般只須在焊縫的背面進行線狀加熱即可矯正;對于T形接頭角焊縫引起的角變形,可根據(jù)”板厚度增加,角變形降低”的原則,適當增加鋼板的厚度,促使角變形減小.圖1是挖掘機結構件回轉平臺施焊圖的一小部分,圖2是回轉平臺因焊接變形產(chǎn)生角變形而采取火焰矯正的演示圖.采用火焰矯正雖是一種傳

8、統(tǒng)的工藝,但此方案已在實踐中得到驗證,效果非常好.此件不能采用機械校正法,由于在A處及處采用機械校正受力不均勻,有的地方能校到,有的地方校不到,而且常常會壓傷工件表面,校正效果不好.把1部分,2部分,3部分先點固在一起(見圖4),然后按圖示所標注的焊角尺寸,進行兩處周圈施焊.由圖l圖2于A位置及B位置焊腳尺寸>8ram,需采用多層多道焊接,導致熱變形比較大,焊好以后,動臂兩端尺寸均<865mm,這時采用圖3方式進行火焰矯正.由于鋼板比較厚,可在600800%內(nèi),用多個大號氣焊炬對準每件側板外側兩處同時作螺旋式線狀加熱,加熱時焊炬應稍作后傾,邊加熱邊移動,始終保持表面

9、加熱.如果一次加熱未全部矯正,可待完全冷卻后第二次加熱,同時根據(jù)結構和材料的具體情況,可再Jm#l,力.加熱位置位置圖3圖4(2)三角形加熱三角形主要用于矯正厚度大,變形量大的彎曲變形,其焊接加熱的部位是在彎曲變形構件的凸緣,三角形的底邊在被矯正構件的邊緣,頂點朝參磊工.工廖溷量避幽;.簦謄蓐內(nèi).加熱面積較大,收縮量也較大,尤其在三角形底部.加熱時產(chǎn)生的收縮量是邊緣大,逐漸過渡到零.例如上拱變形矯正時,在立板上用三角形加熱矯正見圖5,若第一次加熱后還有上拱變形,在進行第二次加熱,加熱位置選在第一次加熱位置之間,加熱方向由里指向邊緣.圖5構成挖掘機的主要結構件轉臺,由于焊接變形區(qū)比8區(qū)低5一Om

10、m,此時采用三角形加熱法矯正,在C區(qū)陰影部分加熱,選用矯正溫度在360700內(nèi),即可達到矯正的效果,同樣另一邊若出現(xiàn)類似,加熱另一邊陰影部分,結果也很好(見圖6).此件若采用機械校正,會把U形板壓變形,不但達不到校正目的,還會對_T件轉臺起破壞作用.圖6(3)點狀加熱傳統(tǒng)的火焰矯正方法,通常是用于處理厚度>8mm的鋼板.對于<8mm的鋼板一般使用點狀加熱.點狀加熱主要于薄板產(chǎn)生變形的矯正,采用點狀加熱時的火焰矯正點的點數(shù)可根據(jù)構件變形情況確定,由幾點到幾十點,點的排列一般為梅花狀式.若鋼板厚度在3mm以下時,加熱點直徑為1820mm,加熱點之間的中心距為80mm左右

11、,加熱溫度500%左右,此時鋼板呈紫櫻色;若鋼板厚度在4ram以上時,加熱點直徑根據(jù)變形情況適當增大,加熱點之間的中心距可增大到150ram左右,加熱溫度500700,此時鋼板呈深櫻紅色;加熱后可采用水冷,若鋼板厚度>8mm時,應采用自然冷卻.點狀加熱采用多孑L壓板防止薄板在加熱過程中變墨笙箜塑堡篁參屬熱加工WW.metaIWOrkingI950C0m形,通過壓板上sl,-ft,/l熱,限制受熱面積,增強矯形效果;點狀加熱有時為提高薄板矯正速度和避免冷卻后在加熱處出現(xiàn)小泡突起,在加熱完一個點后,立即用木錘錘打加熱點及其周嗣區(qū)域,鋼材背面用木錘墊底,緊接著澆水冷卻.二,火焰矯正技術

12、要求(1)焊合件經(jīng)矯正后一般不做退火處理,對有技術要求的矯正工件要做退火處理時,其退火溫度一般為650.(2)若想降低焊件的變形,必須要從引起變形的源頭解決,而不是在后續(xù)的工序中變形越來越多的時候再進行矯正.(3)火焰矯正前提條件不得損壞母材和焊縫,矯正后焊縫處的焊接殘余應力狀態(tài)基本保持不變,不能破壞母材的力學性能.(4)熱矯正的目的不是讓所矯正的工件完全平直,而是把其控制在誤差范圍內(nèi).鋼板矯正后的允許偏差h見圖7,鋼板的撓曲矢高_廠(每lO00mm范圍內(nèi)),在6(鋼板厚度)14mm時,h1.5mm;在6(鋼板厚度)>14mm時,h1.0mm.7(5)矯正后鋼材表面不允許有明顯的凹面和損傷,表面劃痕深度0.5nlm;矯正時對于中厚鋼板,溫度未降到室溫時不得錘擊.(6)加熱區(qū)域必須避開焊接接頭及節(jié)點處;加熱區(qū)域應靠近變形曲線的初始端,這樣利于消除變形.三,結語對