焊接殘余應(yīng)力

1、目的與要求：目的與要求：重點(diǎn)：重點(diǎn)：難點(diǎn)：難點(diǎn)：了解焊接殘余應(yīng)力的含義及分類。掌握焊接殘余應(yīng)力的防止措施。焊接殘余應(yīng)力的分類及防止措施。焊接殘余應(yīng)力的分類及防止措施。焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力掌握消除殘余應(yīng)力的方法。 一、焊接殘余應(yīng)力的分類一、焊接殘余應(yīng)力的分類按引起應(yīng)力的基本原因分類。熱應(yīng)力：焊接時(shí)溫度分布不均勻溫度分布不均勻而引起的應(yīng)力，也稱 為溫度應(yīng)力。相變應(yīng)力：焊接時(shí)由于溫度變化而引起組織變化溫度變化而引起組織變化所產(chǎn) 生的應(yīng)力，也稱為組織應(yīng)力。拘束應(yīng)力：由于結(jié)構(gòu)本身或外加拘束作用結(jié)構(gòu)本身或外加拘束作用而引起的應(yīng)力。按應(yīng)力的作用方向分類?？v向應(yīng)力方向平行于焊縫軸線平行于焊縫軸線的應(yīng)力。橫

2、向應(yīng)力方向垂直于焊縫軸線垂直于焊縫軸線的應(yīng)力。按應(yīng)力在空間的作用方向分類。單向應(yīng)力：在焊件中沿一個(gè)方向存在的應(yīng)力沿一個(gè)方向存在的應(yīng)力稱為單向應(yīng)力， 也稱為線應(yīng)力。雙向應(yīng)力：作用在焊件某一平面內(nèi)兩個(gè)相互垂直的方向上某一平面內(nèi)兩個(gè)相互垂直的方向上 的應(yīng)力的應(yīng)力，也稱為平面應(yīng)力。三向應(yīng)力：作用在焊件內(nèi)相互垂直的三個(gè)方向上的應(yīng)力相互垂直的三個(gè)方向上的應(yīng)力， 也稱為體積應(yīng)力。實(shí)際上，焊件中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力總是三向應(yīng)力。二、控制焊接殘余應(yīng)力的措施二、控制焊接殘余應(yīng)力的措施在機(jī)構(gòu)上采用的措施：保證結(jié)構(gòu)具有足夠強(qiáng)度的前提下：減少焊縫的數(shù)量和尺寸。減少焊縫的數(shù)量和尺寸。盡量采用沖壓結(jié)構(gòu)，減少使用焊接結(jié)構(gòu)。盡量采用

3、沖壓結(jié)構(gòu)，減少使用焊接結(jié)構(gòu)。焊縫應(yīng)布置在最大工作應(yīng)力區(qū)域之外。焊縫應(yīng)布置在最大工作應(yīng)力區(qū)域之外。工藝措施合理選擇焊接順序。q讓每條焊縫都能自由收縮q先焊收縮大的焊縫對接焊縫的收縮量角焊縫的收縮涼q平面交叉焊縫焊接時(shí)，應(yīng)先焊橫向焊縫合理選擇焊接工藝參數(shù)焊接時(shí)盡量采用小的焊接熱輸入、選用小直徑焊條、較盡量采用小的焊接熱輸入、選用小直徑焊條、較小的焊接電流和較快的焊接速度小的焊接電流和較快的焊接速度等，以減少焊件受熱范圍，減少焊接殘余應(yīng)力。采用預(yù)熱法常用于易裂材料的焊接時(shí)，易裂材料的焊接時(shí)， T預(yù)預(yù)=150350。 C, 隨著，T預(yù) 。預(yù)熱目的：減少焊接區(qū)和結(jié)構(gòu)整體的溫差，使預(yù)熱目的：減少焊接區(qū)和結(jié)

4、構(gòu)整體的溫差，使焊縫區(qū)與結(jié)構(gòu)整體盡可能的均勻冷卻焊縫區(qū)與結(jié)構(gòu)整體盡可能的均勻冷卻，以減少內(nèi)應(yīng)力。加熱“減應(yīng)區(qū)”法“減應(yīng)區(qū)”是阻礙焊接自由阻礙焊接自由收縮的部位收縮的部位，加熱該部位實(shí)質(zhì)上是使它能與焊接區(qū)使它能與焊接區(qū)近乎均勻的冷卻和收縮，近乎均勻的冷卻和收縮，以減小內(nèi)應(yīng)力。加熱減應(yīng)區(qū)法是指在焊接或焊補(bǔ)剛度很大的焊接結(jié)構(gòu)時(shí),選擇構(gòu)件的適當(dāng)部位選擇構(gòu)件的適當(dāng)部位進(jìn)行加熱使之伸長進(jìn)行加熱使之伸長,然后進(jìn)行焊接,這樣焊接殘余應(yīng)力大大減小,這個(gè)加熱部位就叫減應(yīng)區(qū)。敲擊法用錘子敲擊焊縫金屬，使它產(chǎn)生延伸塑性變形，以抵消敲擊焊縫金屬，使它產(chǎn)生延伸塑性變形，以抵消焊接時(shí)產(chǎn)生的壓塑性變形焊接時(shí)產(chǎn)生的壓塑性變形減

5、小焊接殘余應(yīng)力。注意：敲擊時(shí)必須在塑性較好的態(tài)時(shí)進(jìn)行。敲擊時(shí)必須在塑性較好的態(tài)時(shí)進(jìn)行。表面層不宜敲擊表面層不宜敲擊。三、消除殘余應(yīng)力的方法三、消除殘余應(yīng)力的方法消除應(yīng)力退火消除應(yīng)力退火振動時(shí)效振動時(shí)效機(jī)械拉伸法溫差拉伸法消除應(yīng)力退火v含義：焊后把焊件總體或焊后把焊件總體或局部均勻加熱至相變點(diǎn)以下局部均勻加熱至相變點(diǎn)以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后均勻緩慢冷卻然后均勻緩慢冷卻，從而消除殘余應(yīng)力的方法。v方法：整體整體消除應(yīng)力退火法局部局部消除應(yīng)力退火法。振動時(shí)效將焊接結(jié)構(gòu)在其固有頻率下進(jìn)行數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘的固有頻率下進(jìn)行數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘的振動處理，振動處理，以消除殘余應(yīng)力

6、。思考與練習(xí)： 1、控制焊接殘余應(yīng)力的措施有哪些？ 2、什么是加熱減應(yīng)區(qū)法？怎樣選擇減應(yīng)區(qū)？試舉例說明？ 3、鋼結(jié)構(gòu)常用的消除殘余應(yīng)力有哪些？小結(jié)小結(jié)1 1、了解焊接殘余應(yīng)力的含義及分類。了解焊接殘余應(yīng)力的含義及分類。2 2、掌握焊接殘余應(yīng)力的防止措施。掌握焊接殘余應(yīng)力的防止措施。3 3、掌握消除殘余應(yīng)力的方法。掌握消除殘余應(yīng)力的方法。課題名稱：課題名稱： 平角焊平角焊 平角焊是在角接焊縫傾角平角焊是在角接焊縫傾角0?；蚧?80。、轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)角45?；蚧?35。的角的角接焊位置的焊接接焊位置的焊接；船形焊是 T 形、十字形和角接接頭翻45。,使接頭處于平焊位置的焊接。 平角焊時(shí)，一般焊條與兩板成

7、平角焊時(shí)，一般焊條與兩板成45。角，與焊接方向成角，與焊接方向成65 80。當(dāng)兩板板厚不等時(shí)，要相應(yīng)的調(diào)整焊條角度，使電弧偏向厚板一側(cè)，厚板所受熱量增加，厚、薄兩板趨于均勻，以保證接頭良好的熔合及焊腳高度和寬度相同。平角焊時(shí)焊條角度如下圖技能訓(xùn)練技能訓(xùn)練1、焊前準(zhǔn)備、焊前準(zhǔn)備試件材料： Q235試件尺寸： 300 110 10一塊, 300 50 10兩塊,I形坡口如右圖焊接材料： E4303 (J422) 或 E4315 (J427)采用 E4315型焊條烘焙350 400 。C,恒溫2h,隨用隨取。焊機(jī)： BX3-300型或 ZX5-400型。2、試件裝配、試件裝配鈍邊0.51無毛刺。清理

8、坡口面及坡口正反面兩側(cè)各正反面兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)的油污、銹蝕、水分及其它污物，直至露出金屬光澤。裝配間隙為02mm。定位焊采用與焊接試件相同牌號的焊條定位焊采用與焊接試件相同牌號的焊條，定位焊的位置應(yīng)在試件兩端的對稱處，將試件組焊成十字形接頭，四條定位焊縫長度均為焊縫長度均為1015mm。3、焊接工藝參數(shù)、焊接工藝參數(shù)垂直固定管焊焊接工藝參數(shù)選擇見下表焊接層數(shù)焊條直徑(mm)焊接電流(A)電弧電壓(V)第一層3.21001202224第二層4.01601802226第三層4.016018022244、操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)、操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng) 平角焊時(shí)，由于立板熔化金屬有下淌趨勢，容易產(chǎn)生咬邊和

9、焊縫分布不均勻，造成焊腳不對稱。操作時(shí)要注意立板的熔化情況和液體金屬流動情況，適時(shí)調(diào)整焊適時(shí)調(diào)整焊條角度和焊條的運(yùn)條方法條角度和焊條的運(yùn)條方法。 焊接時(shí)，引弧的位置超前引弧的位置超前10mm,電弧燃燒穩(wěn)定后，再回到起頭處，如右圖。由于電弧對起頭處有預(yù)熱作用，可以減少起頭焊處熔后不良的缺陷，也能夠消除引弧的痕跡。單層焊焊腳尺寸小于焊腳尺寸小于5mm5mm時(shí)，焊腳采用單層焊。時(shí)，焊腳采用單層焊。根據(jù)焊件厚 度不同，選直徑3.2mm或4.0mm的焊條。焊接電流比相同條件下的對接平焊增大焊接電流比相同條件下的對接平焊增大10%10%左右。左右。保持焊條角度與水平焊件成45角，與焊接方向成65。80。運(yùn)

10、條時(shí)采用直線形運(yùn)條法，短弧焊接直線形運(yùn)條法，短弧焊接。焊腳尺寸為焊腳尺寸為5 58mm8mm時(shí)，可時(shí)，可 采用斜圓圈形運(yùn)條法或鋸采用斜圓圈形運(yùn)條法或鋸 齒形運(yùn)條法，齒形運(yùn)條法，運(yùn)條規(guī)律如 右圖。并采用短弧焊接， 確保焊縫成型和焊縫質(zhì)量。第二層：施焊前清理第一層熔渣，若發(fā)現(xiàn)夾渣應(yīng)用小 直徑焊條修補(bǔ)后方可焊第二層，并采用斜圓 圈形或鋸齒形運(yùn)條法。多層多道焊(2)多層焊：當(dāng)焊腳尺寸為當(dāng)焊腳尺寸為8 810mm10mm時(shí)，宜采用兩層兩道焊法。時(shí)，宜采用兩層兩道焊法。第一層：3.2mm焊條，焊接電流稍大(100120A), 采用直線形運(yùn)條法，填滿弧坑。當(dāng)焊腳尺寸為當(dāng)焊腳尺寸為101012mm12mm時(shí)，

11、時(shí)，采用兩層三道焊法采用兩層三道焊法. .(如右圖)第二道：第一道：焊接時(shí)，采用3.2mm 的焊條，電流稍大，并 采用直線形運(yùn)條法填滿 弧坑，焊后徹底清渣。v焊條與水平焊件夾角為45。55。如右圖中的2。焊條與焊接方向夾角仍為65。85。v運(yùn)條時(shí)采用斜圓圈形運(yùn)條法，運(yùn)條速度與多層接焊時(shí)基本相同，所不同的是在c、e兩點(diǎn)位置(見右圖)不需停留。v應(yīng)覆蓋第一條焊道2/3。第三條焊道：v對第二條焊道覆蓋1/31/2v焊條與水平焊件的角度為40。45。如右圖中的3所示，仍用直線形運(yùn)條。v焊道應(yīng)薄一些，采用直線往返運(yùn)條法。v焊腳尺寸大于12mm時(shí)，可以采用三層六道、四層十道焊接，如右下圖所示。v焊腳尺寸越

12、大，焊接層次、道數(shù)就越多，操作仍按上述方法進(jìn)行。在生產(chǎn)實(shí)際中盡可能將焊件反轉(zhuǎn)將焊件反轉(zhuǎn)45。，使焊條處于垂直位置，使焊條處于垂直位置的焊接叫船形焊如右下圖所示。v使用于4mm 以下厚板結(jié)構(gòu)，也可以在垂直焊件上開雙單邊 V形坡口。v其操作方法與多層多道焊相似。v也可以在垂直焊件上開雙單邊V形坡口。如右上圖a所示。對于承受重載荷或動載荷的較厚鋼板角焊結(jié)構(gòu) 船形焊采用月牙形或鋸齒形運(yùn)條法。焊條作適當(dāng)?shù)臄[動并在焊道兩 側(cè)多停留一些時(shí)間，以保證焊縫兩側(cè)熔合良好。5、操作過程、操作過程熟悉圖樣，清理試件，將試件裝配成十字接頭形式。按要求進(jìn)行定位焊，并校正垂直度。將試件置于水平位置，采用直線形運(yùn)條法焊接土2-86序號1接口，進(jìn)行單層焊練習(xí)；采用直線形形和斜圓圈形運(yùn)條法焊接圖中序號2接口，進(jìn)行兩層三道焊練習(xí)。焊接第一層焊道時(shí)采用較小直徑的焊條及稍大的焊接 電流，其它各層可使用大直徑焊條?？刹捎脤悠胶傅牟僮鞣椒?，采用大直徑焊條的和較大的 焊接電流，獲得良好焊縫成型，提高生產(chǎn)率。翻轉(zhuǎn)試件180。，焊接序號3接口，進(jìn)行三層多道焊練習(xí)。6、焊接質(zhì)量要求、焊接質(zhì)量要求角焊縫的焊腳尺寸和焊縫厚度應(yīng)符合工程設(shè)計(jì)技術(shù)要求，以保證結(jié)構(gòu)焊接接頭的強(qiáng)度。一般焊腳尺寸隨焊件厚度的增大而增加(見下表)。翻轉(zhuǎn)試件45。，使圖中序號4接口為船形位置，進(jìn)行船形 焊練習(xí)。焊接多層多道焊最外層各焊道時(shí)，每道焊完不清理熔渣，待焊接