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浅谈金属材料焊接工艺

发表时间：2020/11/9 来源：《建筑科技》2020年6月下作者：赵发秀

[导读] 低碳钢的焊接性良好。

青海西宁黄河电力检修工程有限公司赵发秀 810000

        一、碳钢的焊接
        低碳钢的焊接性良好。中碳钢焊接性较差，预热可降低热影响区的淬硬倾向，
        防止冷裂纹，改善焊接性能。尽可能采用碱性低氢型焊条，在无强度要求时，尽量选用强度等级低的焊条，也可选用铬镍有锈钢焊条。焊接时应使用小电流、慢速焊和多层焊。高碳钢的焊接性更差，焊后淬硬及冷裂倾向更大。因此，这类钢很少用来制造焊接结构，一般只作为补焊用。焊接时应预热更高温度，严格烘干焊条，焊后将焊件保温缓冷。

        1、焊接应力与变形
        焊接应力与变形产生的根本原因，就是焊件在焊接过程中经受了不均匀的加热及冷却。由于焊接热过程的作用，在焊接构件中产生了应力状态及形状、尺寸的变化。
        焊接应力与变形的影响因素有：焊接工艺方法、焊接参数及具体的施焊方法，焊件材料的热物理性能，焊什的形状及尺寸、焊缝的位置、尺寸及数量、装配焊接顺序等。一般来说，焊件在拘束程度大的条件下焊接，其焊接变形小而应力大；在拘束程度小的情况下焊接，则焊接变形大而应力小。
        2.焊接应力
        在没有外力作用的情况下，物体内部存在的应力称为内应力。内应力在物体内部的自相平衡。常见的内应力有：热应力、相变应力、装配应力、残余应力等。当构件承受局部载荷或经受不均匀加热时，都会在局部地区产生塑性应变。当局部外载或热源撤离后，构件恢复到自由状态时，由于其内部发生了不能恢复的塑性变形，因而产生了相应的内应力，称为残余应力。构件中残留下来的，即称为剩余变形。
        2.1.焊接残余应力的调节　　
       在焊缝设计及焊接工艺方面采取相应的措施可以调节内应力、降低残余应力的峰值；调整内应力的分布，因此有利于消除焊接裂纹等缺陷。
        2.2改进焊缝设计　　
       应尽量减少焊缝的数量及尺寸，采用填充量少的坡口形式。焊缝应尽量避免过分集中，避免交叉的焊缝。采用刚度小的焊缝,使焊缝能自动收缩。
       2.3采用合理的焊接顺序及方向
        1）先焊收缩量较大的焊缝，使其尽量能够自动收缩，在具有对接及角接焊缝的结构中，应先焊收缩量较大的对接焊缝。
        2）先焊工作时受力较大的焊缝，使内应力合理分布。
        3）在拼板时应先焊错开的短焊缝，后焊直通的长焊缝，使焊缝有较大的横向收缩余地。
        4）焊接时，应使焊缝的收缩比较自由，对接焊缝的方向，应当指向自由端。
        5）焊接封闭焊缝或刚度较大的焊缝时，可以采用反变形法来降低接头的刚度，以减少焊后的剩余应力。
        6）焊后使用带有圆弧面的手锤或风枪锤击焊缝，从而降低内应力。锤击应保持均匀、适度。
        7）在结构的适当部位进行加热，使它产生与焊后收缩方向相反的伸长变形。在冷却时，加热区的收缩与焊缝的收缩方向相同,由于的收缩比较自由，从而减少了内应力。
        3.焊后消除应力的方法
        3.1整体高温回火　　
        实践表明，整体高温回火可以将80－90%的残余应力消除，效果最好。
        3.2机械拉伸法　　
        焊后对焊接构件加载，使具有拉伸残余应力的区域产生拉伸塑性变形，卸载后可使焊接残余应力降低。
        3.3局部高温回火
        3.4温差拉伸法　　
        在焊缝两侧用移动的火焰进行加热，随后进行喷水急冷。因此造成了两侧高、而焊缝区低的温度场。两侧的金属对焊缝区进行拉伸，并且产生拉伸塑性变形，抵消了焊接过程中产生的部分压缩塑性变形，从而降低了焊接残余应力。
        3.5振动法　　
        利用振动产生的交变应力来消除部分残余应力。
        二、应力集中
        构件由于必要的切口、切槽、圆角、油孔、键槽等造成截面的急剧变化，因而导致最小横截面上的应力出现局部增大的现象，称为应力集中.最小截面上局部应力的最大值σmax与不考虑应力集中而按材料力学公式算出的名义应力σnom之比称为理论应力集中因数K，即K＝σmax/σnom>1