【正文】 1)合理選擇焊接方法 圖 264 防止非對(duì)稱(chēng)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(xiàn)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(chǎng) (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 ’’ 大型儲(chǔ)油罐的焊接 合理采用輔助措施和工藝 ? 反變形法 ? 剛性固定法 ? 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 ? 反變形法丼例 ： ? 下料反變形措施 對(duì)于縱向收縮和橫向收縮 — 反映在長(zhǎng)度與寬度尺寸上 — 預(yù)先 加余量 ； 對(duì)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 ? 裝配反變形舉例： a）沒(méi)有預(yù)制反變形 b）預(yù)制反變形 焊前 焊后 焊前 焊后 圖 267 焊接梁柱結(jié)構(gòu)的反變形 (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(duì)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(guò)程產(chǎn)生較大的拉伸塑性變形，以抵償加熱過(guò)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 ！ 應(yīng)用丼例： 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(pán) （ 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 隨焊溫度場(chǎng)調(diào)控方法 ? 該方法是通過(guò)加熱或者冷卻不同的部位，調(diào)整焊接溫度場(chǎng)，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 (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(duì) 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。 圖 270 溫差拉伸專(zhuān)用夾具 火焰加熱器 (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(guò)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(guò)程中，焊接區(qū)由于受到周?chē)饘俚睦於a(chǎn)生伸長(zhǎng)塑性變形，從而抵消焊接過(guò)程中形成的壓縮塑性變形，達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的。 隨焊逆變形調(diào)控法 ? 通過(guò)在焊接過(guò)程中引入一些特殊的機(jī)械手段，使不均勻的焊接溫度場(chǎng)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 ? 通過(guò)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(duì)象： 對(duì)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 (2)隨焊碾壓法 ? 隨焊碾壓法是將碾壓方法與焊接過(guò)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 (3)隨焊錘擊法 ? 將錘擊方法在焊接進(jìn)行的過(guò)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 (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(wèn)題。 焊后調(diào)節(jié)措施 —— 矯正措施 ? 機(jī)械方法 ? 加熱方法 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 (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 ? 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(pán)或輪 輾壓焊道及其兩側(cè)，使之產(chǎn)生塑性伸長(zhǎng)； 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(chē)鋼結(jié)構(gòu)總裝之前的矯正）； ? 專(zhuān)機(jī)： 適用于大型結(jié)構(gòu)（如客車(chē)廠(chǎng) 350t側(cè)墻矯直機(jī)）。 (2)機(jī)械拉伸法 對(duì)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。 (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(lái)降低殘余應(yīng)力。 (a)初始應(yīng)力分布 (b) 試件截面 (c) 經(jīng)過(guò) 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 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 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 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(zhǎng)的金屬在冷卻后收縮，來(lái)達(dá)到矯正變形的目的。 ? 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 不 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℃ 適用于 波浪變形 圖 點(diǎn)狀加熱 a) b) c) 圖 線(xiàn)狀加熱 a)直通加熱 b)鏈狀加熱 c)帶狀加熱 適用于 角變形 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 圖 工字梁彎曲變形的火焰矯正 彎曲變形 適用于 (2)高溫回火消除殘余應(yīng)力 依據(jù)工件的受熱狀況不同，分為： 整體消應(yīng)力熱處理 — 整體 高溫回火； 局部消應(yīng)力熱處理 — 局部 高溫回火； 這是一種最常用、也最實(shí)用的方法。 技術(shù)原理： 利用完全塑性化溫度條件，即鋼材屈服極限接近為零的性質(zhì)，松弛焊接應(yīng)力。高溫蠕變也會(huì)引起應(yīng)力松弛。 技術(shù)要點(diǎn)： 將工件加熱至 一定溫度 ，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻。 保溫時(shí)間 根據(jù) 工件厚度 確定。 ① 整體高溫回火 將整個(gè)焊接構(gòu)件加熱到一定溫度 ， 然后保溫一段時(shí)間 ， 再冷卻 。消除內(nèi)應(yīng)力的效果主要取決于加熱的溫度 ， 材料的成分和組織 ， 也和應(yīng)力狀態(tài) ， 保溫時(shí)間有關(guān) 。 對(duì)于同一種材料 ， 回火溫度越高 ， 時(shí)間越長(zhǎng) ，應(yīng)力也就消除得越徹底 。 存在問(wèn)題： ? 母材和焊縫金屬性能惡化。 ? 有再熱裂紋的傾向。 圖 278 低碳鋼消除應(yīng)力退火溫度與時(shí)間的關(guān)系 ② 局部高溫回火 處理的對(duì)象只限于比較簡(jiǎn)單的焊接接頭 。 消除應(yīng)力的效果與溫度分布有關(guān) ， 而溫度分布又與加熱區(qū)的范圍有關(guān) 。 為了取得較好的降低應(yīng)力的效果 ， 應(yīng)該保證足夠的加熱寬度 。 離焊縫中心 B處的溫度 m a x21 TT ? ??? RB 知識(shí)要點(diǎn) 掌握程度 相關(guān)內(nèi)容 焊接變形和應(yīng)力 測(cè)量方法 熟悉焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的測(cè)量方法 焊接殘余應(yīng)力測(cè)量方法的分類(lèi)，小孔法和 X射線(xiàn)衍射法測(cè)量焊接殘余應(yīng)力的原理及過(guò)程 按其對(duì)結(jié)構(gòu)的是否破壞來(lái)分 按測(cè)試原理分 測(cè)量方法的分類(lèi) 有損測(cè)試法 無(wú)損測(cè)試法 全破壞法 半破壞法 應(yīng)力釋放法 X射線(xiàn)法 原理 ： 利用構(gòu)件在機(jī)加工后應(yīng)力部分釋放，會(huì)產(chǎn)生變形來(lái)重新分布應(yīng)力來(lái)達(dá)到平衡，利用應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系來(lái)求出應(yīng)力。屬于此法的 有切條法，車(chē)削法，刨削法，套孔法，小孔法 。 (1)應(yīng)力釋放法 鉆孔法 是應(yīng)力破壞性最小的一種，原理是：在應(yīng)力場(chǎng)中鉆一個(gè)小孔，應(yīng)力平衡受到破壞，鉆孔周?chē)膽?yīng)力重新調(diào)整，測(cè)得孔附近的應(yīng)變片的變化，可用彈性力學(xué)推算小孔處的應(yīng)力。 圖 小孔法測(cè)內(nèi)應(yīng)力 （ 2）Ｘ射線(xiàn)衍射法 ???用設(shè)備昂貴對(duì)被測(cè)表面要求高，所只能測(cè)表面應(yīng)力.2.1? 原理 ： 晶體在應(yīng)力的作用下，原子間距發(fā)生變化，其變化與應(yīng)力大小成正比，當(dāng)用 X射線(xiàn)，以掠角 θ入射到晶體表面時(shí)，如果 θ能滿(mǎn)足 2dSinθ =nλ ，則 X射線(xiàn)在反射方向因干涉而加強(qiáng)。 ? 缺點(diǎn) ： 圖 X射線(xiàn)衍射法測(cè)應(yīng)力