【正文】 理安排裝配焊接順序 合理選擇焊接方法、焊接規(guī)范和裝配順序 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 一般情況下焊縫深寬比大的焊接方法，其焊接變形要小。 (1)合理選擇焊接方法 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 圖 264 防止非對稱截面彎曲變形的焊接 (2)選擇合理的焊接規(guī)范 e1,2e3,4 f1,2f3,4 ? 選擇線能量較低的焊接方法 ? 采用多層焊代替單層焊 ? 選擇高能量密度的焊接方法 ? 采用冷卻方式限制、縮小焊接熱場 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (3)合理安排裝配焊接順序 圖 265 帶蓋板的雙槽鋼焊接梁的焊接順序 ?第一種焊接順序： 焊縫 2 ?彎曲變形： f1+f2+f3 ?第二種焊接順序： 焊縫 3 ?彎曲變形： f1+f2f3 ’ ?第三種焊接順序： 焊縫 3 ?彎曲變形： f1f3 ’’ 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 大型儲(chǔ)油罐的焊接 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 合理采用輔助措施和工藝 ? 反變形法 ? 剛性固定法 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 ? 此法的要點(diǎn)是事先估算好結(jié)構(gòu)變形的大小和方向，再給予與焊接變形相抵的反向變形。 (1)反變形法 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 ? 反變形法舉例 ： ? 下料反變形措施 對于縱向收縮和橫向收縮 — 反映在長度與寬度尺寸上 — 預(yù)先 加余量 ； 對于撓曲變形 — 預(yù)制拱度； a） 按圖紙下料 b）焊后殘余變形 c）預(yù)制反變形 下?lián)? 上拱 平直 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 ? 裝配反變形舉例： a）沒有預(yù)制反變形 b）預(yù)制反變形 焊前 焊后 焊前 焊后 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 圖 267 焊接梁柱結(jié)構(gòu)的反變形 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (2)剛性固定法 ? 這種方法是將待焊接的構(gòu)件設(shè)法固定，限制焊接變形，用于防止角變形和波浪變形效果較好，但對于防止彎曲變形效果遠(yuǎn)不及反變形法。 ? 基本原理 ： 力圖使焊縫區(qū)在冷卻過程產(chǎn)生較大的拉伸塑性變形，以抵償加熱過程產(chǎn)生的熱壓縮塑性變形。 基本應(yīng)用： 適用于控制薄板 波浪變形 和 角變形 ！ 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 應(yīng)用舉例： 工件 壓板 控制 薄板 T形接頭的 角變形 ! 圖 268 剛性固定法焊接法蘭盤 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 （ a） 采用壓鐵 （ b） 用角鋼臨時(shí)增加近縫區(qū)剛性 圖 269 防止薄板波浪變形的輔助措施 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 隨焊溫度場調(diào)控方法 ? 該方法是通過加熱或者冷卻不同的部位，調(diào)整焊接溫度場，控制焊縫和近縫區(qū)塑性應(yīng)變的發(fā)展，減小塑性變形的大小和范圍，達(dá)到控制焊接變形和調(diào)整焊接應(yīng)力的目的。 ? 隨焊溫差拉伸法 ? 隨焊激冷法 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (1)隨焊溫差拉伸法 方法要點(diǎn)：三要素 — 位置、形狀、溫度。 在 焊縫兩側(cè)母材 帶狀 加熱至 200℃ 左右。利用 加熱帶自身的 熱脹效應(yīng) ，對 焊縫 產(chǎn)生直接的 拉伸作用 并產(chǎn)生 拉伸 塑性變形 ，從而松弛應(yīng)力。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 圖 270 溫差拉伸專用夾具 火焰加熱器 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (2)隨焊激冷法 圖 271 隨焊激冷法的原理 基本原理是利用與焊接加熱過程相反的方法，采用冷卻介質(zhì)使焊接區(qū)獲得比相鄰區(qū)域（母材）更低的負(fù)溫差，在冷卻過程中，焊接區(qū)由于受到周圍金屬的拉伸而產(chǎn)生伸長塑性變形，從而抵消焊接過程中形成的壓縮塑性變形，達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 隨焊逆變形調(diào)控法 ? 通過在焊接過程中引入一些特殊的機(jī)械手段，使不均勻的焊接溫度場造成的焊縫及近縫區(qū)不均勻的變形均勻化，從而達(dá)到調(diào)控焊接變形和殘余應(yīng)力的目的。 ? 預(yù)拉伸法 ? 隨焊碾壓法 ? 隨焊錘擊法 ? 隨焊沖擊碾壓法 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 ? 通過在近縫區(qū)施加拉伸載荷，使得焊縫和近縫區(qū)由于受熱不均造成的不均勻變形均勻化，從而達(dá)到調(diào)控焊接變形和殘余應(yīng)力的作用。 ? 應(yīng)用對象： 對塑性好的材料適用。 圖 272 施加預(yù)拉伸載荷的幾種方案 (1)預(yù)拉伸法 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (2)隨焊碾壓法 ? 隨焊碾壓法是將碾壓方法與焊接過程同時(shí)進(jìn)行 ,采用本方法的主要目的是為了減小焊接變形和降低殘余應(yīng)力，可以用平面輪或凸面輪直接碾壓焊縫金屬或近縫區(qū)。 圖 273 隨焊碾壓示意圖 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (3)隨焊錘擊法 ? 將錘擊方法在焊接進(jìn)行的過程中使用就構(gòu)成了本方法。 1焊槍 2汽錘 3固定平臺(tái) 4錘頭 5工件 圖 274隨焊錘擊實(shí)施方案 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (4)隨焊沖擊碾壓法 ? 這種方法是將隨焊錘擊的錘頭換成可以轉(zhuǎn)動(dòng)的小尺寸碾壓輪，碾壓輪在沖擊載荷作用的間隙內(nèi)向前滾動(dòng)，它保持了隨焊錘擊的優(yōu)點(diǎn)，并克服了焊縫表面質(zhì)量不佳的問題。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 焊后調(diào)節(jié)措施 —— 矯正措施 ? 機(jī)械方法 ? 加熱方法 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 機(jī)械方法 ? 利用外力使構(gòu)件產(chǎn)生與焊接變形方向相反的塑性變形，使兩者相互抵消，這是減小和消除焊接應(yīng)力與變形的基本思路之一。 ? 機(jī)械矯正法 ? 機(jī)械拉伸法 ? 振動(dòng)時(shí)效法 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (1)機(jī)械矯正法 (a) 三點(diǎn)彎曲矯形 (b) 輾壓矯形 圖 275 機(jī)械矯正法的應(yīng)用 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 ? 平板： 利用 平板機(jī)或輥床 平板，適用于薄板拼接后的波浪變形； ? 碾壓： 利用 圓盤或輪 輾壓焊道及其兩側(cè)，使之產(chǎn)生塑性伸長； 特別適 用于塑性好的鋁合金； ? 錘擊： 適用于局部角變形（如客車鋼結(jié)構(gòu)總裝之前的矯正）； ? 專機(jī)： 適用于大型結(jié)構(gòu)（如客車廠 350t側(cè)墻矯直機(jī)）。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (2)機(jī)械拉伸法 對焊件施加一次機(jī)械拉伸，可以起到減小縱向焊接變形和降低殘余應(yīng)力的效果。因?yàn)楹附託堄鄳?yīng)力正是由于局部壓縮塑性變形引起的，加載應(yīng)力越高，壓縮塑性變形就抵消的越多，殘余應(yīng)力也就消除的越徹底。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (3)振動(dòng)時(shí)效法 利用偏心輪和變速電動(dòng)機(jī)組成激振器使結(jié)構(gòu)發(fā)生共振所產(chǎn)生的應(yīng)力循環(huán)來降低殘余應(yīng)力。 (a)初始應(yīng)力分布 (b) 試件截面 (c) 經(jīng)過 106次循環(huán)后的內(nèi)應(yīng)力分布 (d) 經(jīng)不同循環(huán)次數(shù)作用后內(nèi)應(yīng)力峰值的變化 圖 276 振動(dòng)循環(huán)次數(shù)與消除應(yīng)力的效果 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 振動(dòng) 傳感器 橡膠墊 構(gòu)件 激振器 振動(dòng) 主機(jī) 偏心塊 振動(dòng)時(shí)效工藝 圖 振動(dòng)時(shí)效處理工藝 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 加熱方法 ? 火焰矯正法 ? 高溫回火 整體高溫回火 局部高溫回火 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 圖 277 火焰矯正法的應(yīng)用 (1)火焰矯正法調(diào)節(jié)焊接變形 利用火焰局部加熱時(shí)產(chǎn)生壓縮塑性變形，使較長的金屬在冷卻后收縮，來達(dá)到矯正變形的目的。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 ? 火焰矯正三要素： 位置、形狀、溫度。 ? 火焰加熱 位置 選擇： 使火焰加熱區(qū) 新產(chǎn)生的殘余變形 與 已經(jīng)產(chǎn)生的殘余 變形 相互抵消 ！ ? 火焰加熱 形狀 選擇： 火焰加熱形狀有： 點(diǎn)狀、帶狀、三角形等。 應(yīng)用時(shí)要 恰當(dāng)選擇 ！ ? 火焰加熱 溫度 選擇： 火焰加熱 溫度 一般選擇為： 550℃ ～ 650℃ 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 適用于 波浪變形 圖 點(diǎn)狀加熱 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 a) b) c) 圖 線狀加熱 a)直通加熱 b)鏈狀加熱 c)帶狀加熱 適用于 角變形 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 十字狀加熱 矯正嚴(yán)重殘余變形 松葉狀加熱 矯正殘余變形效果明顯 矯正變形均勻 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 圖 工字梁彎曲變形的火焰矯正 彎曲變形 適用于