防止焊接變形的方法
透過以上的分析,我們基本瞭解焊接變形的原因及變形的種類,針對焊接變形的原因和種類從焊接工藝上進行改進,可以有效防止和減少焊接變形所帶來的危害。下面,我們主要介紹幾種常見的防止焊接變形的方法。
1.反變形法
在焊前進行裝配時,預置反方向的變形量為抵消(補償)焊接變形,這種方法叫做反變形法。
為8—12mm厚的鋼板V形坡口單面對接焊時,採用反變形法以後,基本消除了角變形。
2.利用裝配和焊接順序來控制變形;
採用合理的裝配和焊接程式來減少變形,這在生產實踐中是行之有效的好辦法,如圖2(a)所示為一箱形梁,由於焊縫不對稱,焊後產生下撓彎曲變形。解決辦法是由兩人或四人,對稱地先焊只有兩條焊縫的一側,如圖2(b)中焊縫1和1然後就造成了如圖2(c)的上拱變形。由於這兩條焊縫焊後增加了箱形梁的剛性。當焊接另一側的兩條焊縫時,如先焊圖2(d)中焊縫2和2,最後再焊圖2(e)中焊縫3和3,就基本上防止了變形。
有許多結構截面形狀對稱,焊縫佈置也對稱,但焊後卻發生彎曲或扭曲的變形,這主要是裝配和焊接順序不合理引起的,也就是各條焊縫引起的變形,未能相互抵消,於是發生變形。
焊接順序是影響焊接結構變形的主要因素之一,安排焊接順序時應注意下列原則:
1)儘量採用對稱焊接。對於具有對稱焊縫的工作,最好由成對的焊工對稱進行焊接。這樣可以使由各焊縫所引起的變形相互抵消一部分。
2)對某些焊縫佈置不對稱的結構,應先焊焊縫少的一側。
3)依據不同焊接順序的特點,以焊接程式控制焊接變形量。常見的焊接順序有五種,即:
a.分段退焊法
這種方法適用於各種空間的位置的焊接,除立焊外,鋼材較厚、焊縫較長時都可以設擋弧板,多人同時焊接。其優點是可以減小熱影響區,避免變形。每段長應為0.5—1m。見圖2(f)
b.分中分段退焊法
這種方法適用於中板或較薄的鋼板的焊接,它的優點是中間散熱快,縮小焊縫兩端的溫度差。焊縫熱影響區的溫度不至於急劇增高,減少或避免熱膨脹變形。這種方法特別適用於平焊和仰焊,橫焊一般不採用,立焊根本不能用。見圖2(g)
c.跳焊法
這種方法除立焊外,平焊、橫焊、仰焊三種方法都適用,多用在6—12mm厚鋼板的長焊縫和鑄鐵、不鏽鋼、銅的焊接上,可以分散焊縫熱量,避免或減小變形。鋼材每段焊縫長度在200—400mm之間;鑄鐵焊件按鑄鐵焊接規範處理;不鏽鋼和銅由於導熱快,每段長不宜超過200mm(薄板應短些)。
d.交替焊法
這種焊法和跳焊法基本相同,只是每段焊接距離拉長,特別適用於薄板和長焊縫。見圖2(i)
e.分中對稱法
這種方法適用於焊縫較短的焊件,為了減小變形,由中心分兩端一次焊完。見圖2(j)
3.剛性固定法
剛性固定法減小變形很有效,且焊接時不必過分考慮焊接順序。缺點是有些大件不易固定,且焊後撤除固定後,焊件還有少許變形和較大的殘餘應力。這種方法適用於焊接厚度小於6mm及韌性較好的薄壁材料。如果與反變形法配合使用則效果更好。
對於形狀複雜,尺寸不大,又是成批生產的焊件,可設計一個能夠轉動的專用焊接胎具,既可以防止變形,又能提高生產率。
當工件較大,數量又不多時,可在容易發生變形的部位臨時焊上一些支撐或拉桿,增加工件的剛性,也能有效的減少焊接變形。
3.散熱法
散熱法又稱強迫冷卻法,即將焊接處的熱量迅速散走,使焊縫附近的金屬受熱面大大減少,達到減小焊接變形的目的。圖3(a)為水浸法示意圖,常用於表面堆焊和焊補。圖3(b)是散熱法示意圖,用紫銅作散熱墊,有的還鑽孔通冷卻水,這些墊板越靠近焊縫效果越好。但散熱法比較麻煩,且對於淬火傾向大的鋼材不宜採用,否則易裂。
4.錘擊焊縫法
錘擊焊縫法,即用圓頭小錘對焊縫敲擊,可減少焊接變形和應力。因此對焊縫適當鍛延,使其伸長來補償這個縮短,就能減小變形和應力。錘擊時用力要均勻,一般採用0.5Kg—1.0Kg的手錘,其端部為圓角(R=3—5mm)。底層和表面焊道一般不錘擊,以免金屬表面冷作硬化。其餘各道焊完一道後立刻錘擊,直至將焊縫表面打出均勻緻密的點為止。
常見覆雜構件防止變形的方法
1.鋼架的焊接
鋼架焊接的關鍵問題,是如何保證強度和防止變形。從工藝上保證強度能適應載荷的變化,其變形量不致影響安裝和使用的要求,因此:
1)焊縫的高度和長度,要按圖施工。裝配誤差要小,坡口要清理乾淨。
2)鋼架的焊接一般先焊腹杆與節點板之間的焊縫,然後再焊上、下弦與節點板之間的焊縫,焊接順序不應集中,而應在節點間間隔跳開焊接。
防止焊接變形的方法
透過以上的分析,我們基本瞭解焊接變形的原因及變形的種類,針對焊接變形的原因和種類從焊接工藝上進行改進,可以有效防止和減少焊接變形所帶來的危害。下面,我們主要介紹幾種常見的防止焊接變形的方法。
1.反變形法
在焊前進行裝配時,預置反方向的變形量為抵消(補償)焊接變形,這種方法叫做反變形法。
為8—12mm厚的鋼板V形坡口單面對接焊時,採用反變形法以後,基本消除了角變形。
2.利用裝配和焊接順序來控制變形;
採用合理的裝配和焊接程式來減少變形,這在生產實踐中是行之有效的好辦法,如圖2(a)所示為一箱形梁,由於焊縫不對稱,焊後產生下撓彎曲變形。解決辦法是由兩人或四人,對稱地先焊只有兩條焊縫的一側,如圖2(b)中焊縫1和1然後就造成了如圖2(c)的上拱變形。由於這兩條焊縫焊後增加了箱形梁的剛性。當焊接另一側的兩條焊縫時,如先焊圖2(d)中焊縫2和2,最後再焊圖2(e)中焊縫3和3,就基本上防止了變形。
有許多結構截面形狀對稱,焊縫佈置也對稱,但焊後卻發生彎曲或扭曲的變形,這主要是裝配和焊接順序不合理引起的,也就是各條焊縫引起的變形,未能相互抵消,於是發生變形。
焊接順序是影響焊接結構變形的主要因素之一,安排焊接順序時應注意下列原則:
1)儘量採用對稱焊接。對於具有對稱焊縫的工作,最好由成對的焊工對稱進行焊接。這樣可以使由各焊縫所引起的變形相互抵消一部分。
2)對某些焊縫佈置不對稱的結構,應先焊焊縫少的一側。
3)依據不同焊接順序的特點,以焊接程式控制焊接變形量。常見的焊接順序有五種,即:
a.分段退焊法
這種方法適用於各種空間的位置的焊接,除立焊外,鋼材較厚、焊縫較長時都可以設擋弧板,多人同時焊接。其優點是可以減小熱影響區,避免變形。每段長應為0.5—1m。見圖2(f)
b.分中分段退焊法
這種方法適用於中板或較薄的鋼板的焊接,它的優點是中間散熱快,縮小焊縫兩端的溫度差。焊縫熱影響區的溫度不至於急劇增高,減少或避免熱膨脹變形。這種方法特別適用於平焊和仰焊,橫焊一般不採用,立焊根本不能用。見圖2(g)
c.跳焊法
這種方法除立焊外,平焊、橫焊、仰焊三種方法都適用,多用在6—12mm厚鋼板的長焊縫和鑄鐵、不鏽鋼、銅的焊接上,可以分散焊縫熱量,避免或減小變形。鋼材每段焊縫長度在200—400mm之間;鑄鐵焊件按鑄鐵焊接規範處理;不鏽鋼和銅由於導熱快,每段長不宜超過200mm(薄板應短些)。
d.交替焊法
這種焊法和跳焊法基本相同,只是每段焊接距離拉長,特別適用於薄板和長焊縫。見圖2(i)
e.分中對稱法
這種方法適用於焊縫較短的焊件,為了減小變形,由中心分兩端一次焊完。見圖2(j)
3.剛性固定法
剛性固定法減小變形很有效,且焊接時不必過分考慮焊接順序。缺點是有些大件不易固定,且焊後撤除固定後,焊件還有少許變形和較大的殘餘應力。這種方法適用於焊接厚度小於6mm及韌性較好的薄壁材料。如果與反變形法配合使用則效果更好。
對於形狀複雜,尺寸不大,又是成批生產的焊件,可設計一個能夠轉動的專用焊接胎具,既可以防止變形,又能提高生產率。
當工件較大,數量又不多時,可在容易發生變形的部位臨時焊上一些支撐或拉桿,增加工件的剛性,也能有效的減少焊接變形。
3.散熱法
散熱法又稱強迫冷卻法,即將焊接處的熱量迅速散走,使焊縫附近的金屬受熱面大大減少,達到減小焊接變形的目的。圖3(a)為水浸法示意圖,常用於表面堆焊和焊補。圖3(b)是散熱法示意圖,用紫銅作散熱墊,有的還鑽孔通冷卻水,這些墊板越靠近焊縫效果越好。但散熱法比較麻煩,且對於淬火傾向大的鋼材不宜採用,否則易裂。
4.錘擊焊縫法
錘擊焊縫法,即用圓頭小錘對焊縫敲擊,可減少焊接變形和應力。因此對焊縫適當鍛延,使其伸長來補償這個縮短,就能減小變形和應力。錘擊時用力要均勻,一般採用0.5Kg—1.0Kg的手錘,其端部為圓角(R=3—5mm)。底層和表面焊道一般不錘擊,以免金屬表面冷作硬化。其餘各道焊完一道後立刻錘擊,直至將焊縫表面打出均勻緻密的點為止。
常見覆雜構件防止變形的方法
1.鋼架的焊接
鋼架焊接的關鍵問題,是如何保證強度和防止變形。從工藝上保證強度能適應載荷的變化,其變形量不致影響安裝和使用的要求,因此:
1)焊縫的高度和長度,要按圖施工。裝配誤差要小,坡口要清理乾淨。
2)鋼架的焊接一般先焊腹杆與節點板之間的焊縫,然後再焊上、下弦與節點板之間的焊縫,焊接順序不應集中,而應在節點間間隔跳開焊接。