一、产生焊接残余应力的主要因素有
焊接残余应力是指焊接件在焊接热过程中因变形受到约束而产生的残留在焊接结构中的内应力。
其中尤以焊缝金属熔化后再凝固、冷却收缩受到约束而产生的热应力最为显著,是残余应力的主要部分。
在焊接冷却过程中内部金相组织变化时出现的内应力是残余应力的次要部分。结构的刚性愈大,即拘束度愈大,产生的残余应力也愈大,对结构承载能力的影响也愈大。
二、产生焊接残余应力的主要因素有什么
为了消除和减小焊接残余应力,应采取合理的焊接顺序,先焊接收缩量大的焊缝。焊接时适当降低焊件的刚度,并在焊件的适当部位局部加热,使焊缝能比较自由地收缩,以减小残余应力。
热处理(高温回火)是消除焊接残余应力的常用方法。
整体消除应力的热处理效果一般比局部热处理好。
焊接残余应力也可采用机械拉伸法(预载法)来消除或调整,例如对压力容器可以采用水压试验,也可以在焊缝两侧局部加热到200℃,造成一个温度场,使焊缝区得到拉伸,以减小残余应力。扩展资料:
预防控制:焊接变形的大小与焊缝的尺寸、数量和布置有关。
首先从设计上合理地确定焊缝的数量、坡口的形状和尺寸,并恰当地安排焊缝的位置,对于减少变形十分重要。
在工艺上采用高能量密度的焊接方法和小线能量的工艺参量,例如多层焊对减少焊缝的纵、横向收缩以及由此引起的挠曲和失稳变形是有利的。
但多层焊对角变形不利。
采用合理的装配、焊接顺序、反变形和刚性固定可以减少焊接变形。
三、焊接结构中一般会产生焊接残余应力
工艺措施是指在焊接构件生产制造过程中所采用的一系列措施,将其分为焊前预防措施、焊接过程中的控制措施和焊后矫正措施。
1 焊前预防措施 焊前预防主要包括预防变形、预拉伸法和刚性固定组装法。 预变性法或称反变形法是根据预测的焊接变形大小和方向,在待焊工件装配时造成与焊接残余变形大小相当、方向相反的预变形量(反变形量),焊后焊接残余变形抵消了预变形量,使构件恢复到设计要求的几何形状和尺寸。 预拉伸法多用于薄板平面构件,焊接时在薄板有预张力或有预先热膨胀量的情况下进行的。焊后,去除预拉伸或加热,薄板恢复初始状态,可有效地降低焊接残余应力,控制焊接变形。预热的作用在于减小温度梯度,不同的预热温度在降低残余应力的作用方面有一定的差别,预热温度在300℃~400℃时,在钢中残余应力水平降低了30%~50%,当预热温度为200℃时,残余应力水平降低了10%~20%。 刚性固定组装法是采用夹具或刚性胎具将被焊构件尽可能地固定,可有效地控制待焊构件的角变形与弯曲变形等。
2 焊接过程控制措施 焊接过程控制主要方法有采用合理的焊接方法和焊接规范参数,选择合理的焊接顺序以及采用随焊两侧加热、随焊碾压、随焊跟踪激冷等措施。选择线能量较低的焊接方法以及合理地控制焊接规范参数可以有效地防止焊接变形。采用随焊两侧加热、随焊碾压、随焊跟踪激冷等措施可以降低残余应力和减小焊接变形。采用随焊两侧加热,横向应变、纵向应变和最大剪切应变的分布更加均匀,变化更加平缓,起到减小焊接残余应力和变形的作用。随焊碾压法由于设备复杂、使用不便等原因,在生产应用中受到一定的限制,但该方法在提高焊接变形等方面具有理想的效果。随焊激冷法能够显著地降低残余应力和减少焊接变形。 焊接顺序对焊接残余应力和变形的产生影响较大,在采用不同的焊接顺序时,可以改变残余应力的分布规律,但对残余应力整体幅值的降低作用不大,同时该方法对于控制焊接变形有较大的作用,尤其在多道焊中,作用更加明显。
3 焊后矫正措施 当构件焊接后,只能通过矫正措施来减小或消除已发生的残余变形。焊后矫正措施主要分为加热矫正法和机械矫正法。加热矫正法又分为整体加热和局部加热。 整体热矫正是指将整体构件加热至锻造温度以上再进行矫正的方法,可用以消除较大的形状偏差。但是焊后整体加热容易引起冶金方面的副作用,限制了该方法的进一步推广及应用。 局部热矫正多采用火焰对焊接构件局部加热,在高温处,材料的热膨胀受到构件本身刚性制约,产生局部压缩塑性变形,冷却后收缩,抵消了焊后部位的伸长变形,达到矫正目的,火焰加热法采用一般的气焊焊炬,不需要专门的设备,方法简便灵活,因此在生产上广为应用。 此外,还有利用机械力或冲击能等进行焊接变形矫正,包括静力加压矫直法、焊缝滚压法、锤击法等。
四、焊接残余应力产生的主要原因是
残余应力的产生原因
一个构件在生产、加工及处理过程中,受到了不均匀应力场、应变场、温度场、材料组织的不均匀性等内在和外在的影响,在构件完成后仍然保留下来的应力。构件在没有外部因素作用下,构件内部保持平衡而存在的应力。
当一个构件承受载荷超过了弹性极限范围,卸去载荷后构件内残存的应力.
残余应力产生原因的分类
⑴热处理产生的残余应力 ⑵表面处理产生的残余应力 ⑶切削和磨削产生的残余应力 ⑷冷加工产生的残余应力 ⑸铸、锻造产生的残余应力 ⑹电镀产生的残余应力 ⑺焊接产生的残余应力
残余应力分析仪可快速、轻松分析齿轮、轴承、轧辊、曲轴、凸轮轴、压力容器管道以及其它一些零部件在热处理、机加工、焊接、喷丸、滚压等处理过程中产生的残余应力。有效避免有害的残余应力对工件的抗疲劳强度和耐蚀性能的降低,延长工件使用寿命,避免造成重大事故。而有些零件引入有益的残余应力,如滚压、喷丸等可提高工件的表面性能。因此,残余应力的精确测量变得非常必要。
根据残余应力相互影响和范围的不同可分为三种 :
⑴ 宏观应力:由构件的不同部分的宏观变形不均匀性 引起的,或不均匀外部载荷引起的应力,即体积应力(较大的材料区域),宏观尺寸范围内的平衡。
⑵ 微观应力:它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的,即组织内部应力或结构的残余应力(材料较小的范围内),在晶粒尺寸内的平衡。
⑶ 晶格畸变应力:它是由构件在塑性变形中形成的大量点阵缺陷引起的,或各晶粒内部存在的不均匀的残余应力、位错引起的不均匀变形的应力(极小的材料 区域内),单个晶胞内的平衡。
残余应力分析仪器
工件在热处理时形成的畸变与裂纹,就是这些内应力综合作用的结果。同时,在热处理应力的作用下,有时会使工件的某一部分处于拉应力状态,而另一部分处于压应力状态,有时可能使工件内部各部分的应力状态分布十分复杂。对此,应根据实际情况加以分析。残余应力的去除和调整一 热时效法
⑴回火 加工变形→焊接→淬火→温度→时间→速度⑵电阻法 直接加热→局部二 机械法⑴静载法 自然时效⑵振动时效法 共振和谐波→激振→控制和检测⑶滚压法 压应力→疲劳强度→光洁度→开裂、寿命⑷喷丸法 压应力→抗疲劳→提高硬度→耐腐蚀
五、简述焊接残余应力的影响?
焊接残余应力主要是由焊接过程中的不均匀加热造成的。目前消除焊接残余应力的方法有热方法及机械方法。
如果想要彻底消除焊接残余应力,可采用超声冲击的方法。