一、焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的影響
1.對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響
只要材料具有足夠的塑性,焊接殘余應(yīng)力的存在并不影響結(jié)構(gòu)的靜載強(qiáng)度。
對(duì)脆性材料制造的焊接結(jié)構(gòu),由于材料不能進(jìn)行塑性變形,隨著外力的增加,構(gòu)件不可能產(chǎn)生應(yīng)力均勻化,所以在加載過(guò)程中應(yīng)力峰值不斷增加。當(dāng)應(yīng)力峰值達(dá)到材料的強(qiáng)度極*,局部發(fā)生破壞,而后導(dǎo)致構(gòu)件整體破壞。所以焊接殘余應(yīng)力對(duì)脆性材料的靜載強(qiáng)度有較大的影響。
2.對(duì)構(gòu)件加工尺寸精度的影響
3.對(duì)梁柱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響
二、減小焊接殘余應(yīng)力的措施
一般來(lái)說(shuō),可以從設(shè)計(jì)和工藝兩方面著手:
1.設(shè)計(jì)措施
?、?盡可能減少焊縫數(shù)量;
② 合理布置焊縫;
?、?采用剛性較小的接頭形式。
2.工藝措施
(1)采用合理的裝配和焊接順序及方向
?、?鋼板拼接焊縫的焊接;
?、?同時(shí)存在收縮量大和收縮量小的焊縫時(shí),應(yīng)先焊收縮量大的焊縫;
?、?對(duì)工作時(shí)受力較大的焊縫應(yīng)先焊;
④ 平面交叉焊縫的焊接。
(2)縮小焊接區(qū)與結(jié)構(gòu)整體之間的溫差 (預(yù)熱法、冷焊法)
(3)加熱“減應(yīng)區(qū)”法
(4)降低接頭局部的拘束度
(5)錘擊焊縫
三、消除焊接殘余應(yīng)力的方法
1.熱處理法
熱處理法是利用材料在高溫下屈服點(diǎn)下降和蠕變現(xiàn)象來(lái)達(dá)到松馳焊接殘余應(yīng)力的目的,同時(shí)熱處理還可以改善接頭的性能。
(1)整體熱處理 整體爐內(nèi)熱處理、整體腔內(nèi)熱處理
整體加熱熱處理消除殘余應(yīng)力的效果取決于熱處理溫度、保溫時(shí)間、加熱和冷卻速度、加熱方法和加熱范圍。保溫時(shí)間根據(jù)板厚確定,一般按每毫米板厚1~2 min計(jì)算,但短不小于30 min,長(zhǎng)不超過(guò)3h。
碳鋼及中、低合金鋼:加熱溫度為580~680℃;
鑄鐵:加熱溫度為600~650℃。
(2)局部熱處理
局部熱處理只能降低殘余應(yīng)力峰值,不能*消除殘余應(yīng)力。加熱方法有電阻爐加熱、火焰
加熱、感應(yīng)加熱、遠(yuǎn)紅外加熱等,消除應(yīng)力效果與加熱區(qū)的范圍、溫度分布有關(guān)。
2.加載法
加載法就是通過(guò)不同方式在構(gòu)件上施加一定的拉伸應(yīng)力,使焊縫及其附近產(chǎn)生拉伸塑性變形,與焊接時(shí)在焊縫及其附近所產(chǎn)生的壓縮塑性變形相互抵消一部分,達(dá)到松馳應(yīng)力的目的。
(1)機(jī)械拉伸法
(2)溫差拉伸法
(3)振動(dòng)法