焊接残余应力怎么控制?

更新日期:2019-12-05
摘要:

残余应力是什么? 残余应力是指在没有外力或外力矩作用的条件下,构件或材料内部存在并且自身保持平衡的宏观应力。 […]

残余应力是什么?

残余应力是指在没有外力或外力矩作用的条件下,构件或材料内部存在并且自身保持平衡的宏观应力。untitled

残余应力是哪种内应力?

1内应力的分类

根据作用范围大小可分为三类:

第一类内应力(又称“宏观应力”)贯穿于整个物体内部;

第二类内应力存在于单个晶粒的内部,当这种平衡遭到破坏时,晶粒尺寸会发生变化;

第三类内应力则是指原子间的相互作用力。

 

2残余应力所属类别

残余应力是第一类内应力的工程名称。

残余应力形成的根本原因

微观上不同原子或者同种原子不同排列方式造成材料成分或者结构上的不均匀性导致的原子间相互作用力的变化在宏观上的体现。

哪些加工成型过程会导致残余应力?

铸造、锻压、焊接、喷涂以及各类机械加工成型过程中都会导致材料出现残余应力。

本文关注的对象是焊接残余应力。焊接残余应力是焊件产生变形、开裂等工艺缺陷的主要原因,焊接变形在制造过程中危及形状与尺寸公差、接头安装偏差和增加坡口间隙,使制造过程更加困难;焊接残余应力可使焊缝特别是定位焊缝部分或完全断开;机械加工过程中释放的残余应力也会导致工件产生不允许的变形。同时,焊接残余力可能引起结构的脆性断裂,拉伸残余应力会降低疲劳强度和腐蚀抗力,压缩残余应力会减小稳定性极限。因此,焊接残余应力一直是焊接界关注的重点问题之一。1

 

焊接残余应力的控制方法

在制造过程中的工艺措施和方法

采用线能量小的工艺参数和焊接方法及强制冷却措施

采用合理的焊接顺序和方向,调整残余应力分布

1)先焊收缩量大的焊缝和应力较大的焊缝;

2)焊缝交叉时,先焊短焊缝,后焊直通长焊缝;

采取降低焊缝拘束度的工艺措施,补偿焊缝收缩量;

锤击多层焊缝中间各层,使之延展,降低应力和拘束度;

预拉伸补偿焊缝收缩(机械拉伸或热拉伸)

局部加热,在构件的相应部分形成可补偿焊缝收缩的变形;

低应力无变形焊接法

焊接残余应力的消除方法

1)利用机械力或冲击能分为焊缝滚压法、机械拉伸法、锤击法、振动法、爆炸法。

2)热处理整体高温退火、局部高温退火、温差拉伸法(低温消除应力法)、拟焊接加热法。

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