焊接殘余應力怎么控制?

更新日期:2019-12-05
摘要:

殘余應力是什么? 殘余應力是指在沒有外力或外力矩作用的條件下,構件或材料內部存在并且自身保持平衡的宏觀應力。 […]

殘余應力是什么?

殘余應力是指在沒有外力或外力矩作用的條件下,構件或材料內部存在并且自身保持平衡的宏觀應力。untitled

殘余應力是哪種內應力?

1內應力的分類

根據作用范圍大小可分為三類:

第一類內應力(又稱“宏觀應力”)貫穿于整個物體內部;

第二類內應力存在于單個晶粒的內部,當這種平衡遭到破壞時,晶粒尺寸會發生變化;

第三類內應力則是指原子間的相互作用力。

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2殘余應力所屬類別

殘余應力是第一類內應力的工程名稱。

殘余應力形成的根本原因

微觀上不同原子或者同種原子不同排列方式造成材料成分或者結構上的不均勻性導致的原子間相互作用力的變化在宏觀上的體現。

哪些加工成型過程會導致殘余應力?

鑄造、鍛壓、焊接、噴涂以及各類機械加工成型過程中都會導致材料出現殘余應力。

本文關注的對象是焊接殘余應力。焊接殘余應力是焊件產生變形、開裂等工藝缺陷的主要原因,焊接變形在制造過程中危及形狀與尺寸公差、接頭安裝偏差和增加坡口間隙,使制造過程更加困難;焊接殘余應力可使焊縫特別是定位焊縫部分或完全斷開;機械加工過程中釋放的殘余應力也會導致工件產生不允許的變形。同時,焊接殘余力可能引起結構的脆性斷裂,拉伸殘余應力會降低疲勞強度和腐蝕抗力,壓縮殘余應力會減小穩定性極限。因此,焊接殘余應力一直是焊接界關注的重點問題之一。1

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焊接殘余應力的控制方法

在制造過程中的工藝措施和方法

采用線能量小的工藝參數和焊接方法及強制冷卻措施

采用合理的焊接順序和方向,調整殘余應力分布

1)先焊收縮量大的焊縫和應力較大的焊縫;

2)焊縫交叉時,先焊短焊縫,后焊直通長焊縫;

采取降低焊縫拘束度的工藝措施,補償焊縫收縮量;

錘擊多層焊縫中間各層,使之延展,降低應力和拘束度;

預拉伸補償焊縫收縮(機械拉伸或熱拉伸)

局部加熱,在構件的相應部分形成可補償焊縫收縮的變形;

低應力無變形焊接法

焊接殘余應力的消除方法

1)利用機械力或沖擊能分為焊縫滾壓法、機械拉伸法、錘擊法、振動法、爆炸法。

2)熱處理整體高溫退火、局部高溫退火、溫差拉伸法(低溫消除應力法)、擬焊接加熱法。

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