焊接残余应力

目的与要求：重点：难点：①了解焊接残余应力的含义及分类。②掌握焊接残余应力的防止措施。焊接残余应力的分类及防止措施。焊接残余应力的分类及防止措施。焊接残余应力③掌握消除残余应力的方法。一、焊接残余应力的分类按引起应力的基本原因分类。热应力：焊接时温度分布不均匀而引起的应力，也称为温度应力。相变应力：焊接时由于温度变化而引起组织变化所产生的应力，也称为组织应力。拘束应力：由于结构本身或外加拘束作用而引起的应力。按应力的作用方向分类。纵向应力——方向平行于焊缝轴线的应力。横向应力——方向垂直于焊缝轴线的应力。按应力在空间的作用方向分类。单向应力：在焊件中沿一个方向存在的应力称为单向应力，也称为线应力。双向应力：作用在焊件某一平面内两个相互垂直的方向上的应力，也称为平面应力。三向应力：作用在焊件内相互垂直的三个方向上的应力，也称为体积应力。实际上，焊件中产生的残余应力总是三向应力。二、控制焊接残余应力的措施在机构上采用的措施：保证结构具有足够强度的前提下：减少焊缝的数量和尺寸。尽量采用冲压结构，减少使用焊接结构。焊缝应布置在最大工作应力区域之外。工艺措施合理选择焊接顺序。让每条焊缝都能自由收缩先焊收缩大的焊缝对接焊缝的收缩量角焊缝的收缩凉平面交叉焊缝焊接时，应先焊横向焊缝合理选择焊接工艺参数焊接时尽量采用小的焊接热输入、选用小直径焊条、较小的焊接电流和较快的焊接速度等，以减少焊件受热范围，减少焊接残余应力。采用预热法常用于易裂材料的焊接时，T预=150～350。C,随着δ↑，T预↑。预热目的：减少焊接区和结构整体的温差，使焊缝区与结构整体尽可能的均匀冷却，以减少内应力。加热“减应区”法“减应区”是阻碍焊接自由收缩的部位，加热该部位实质上是使它能与焊接区近乎均匀的冷却和收缩，以减小内应力。加热减应区法是指在焊接或焊补刚度很大的焊接结构时,选择构件的适当部位进行加热使之伸长,然后进行焊接,这样焊接残余应力大大减小,这个加热部位就叫减应区。敲击法用锤子敲击焊缝金属，使它产生延伸塑性变形，以抵消焊接时产生的压塑性变形——减小焊接残余应力。注意：敲击时必须在塑性较好的态时进行。表面层不宜敲击。三、消除残余应力的方法消除应力退火振动时效机械拉伸法温差拉伸法消除应力退火含义：焊后把焊件总体或局部均匀加热至相变点以下某一温度，保温一定时间，然后均匀缓慢冷却，从而消除残余应力的方法。方法：整体消除应力退火法局部消除应力退火法。振动时效将焊接结构在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理，以消除残余应力。思考与练习：1、控制焊接残余应力的措施有哪些？2、什么是加热减应区法？怎样选择减应区？试举例说明？3、钢结构常用的消除残余应力有哪些？小结1、了解焊接残余应力的含义及分类。2、掌握焊接残余应力的防止措施。3、掌握消除残余应力的方法。课题名称：平角焊平角焊是在角接焊缝倾角0。或180。、转角45。或135。的角接焊位置的焊接；船形焊是T形、十字形和角接接头翻45。,使接头处于平焊位置的焊接。平角焊时，一般焊条与两板成45。角，与焊接方向成65～80。。当两板板厚不等时，要相应的调整焊条角度，使电弧偏向厚板一侧，厚板所受热量增加，厚、薄两板趋于均匀，以保证接头良好的熔合及焊脚高度和宽度相同。平角焊时焊条角度如下图技能训练1、焊前准备⑴试件材料：Q235⑵试件尺寸：300㎜×110㎜×10㎜一块,300㎜×50㎜×10㎜两块,I形坡口如右图⑶焊接材料：E4303(J422)或E4315(J427)采用E4315型焊条烘焙350～400。C,恒温2h,随用随取。⑷焊机：BX3-300型或ZX5-400型。2、试件装配⑴钝边0.5～1㎜无毛刺。⑵清理坡口面及坡口正反面两侧各20mm范围内的油污、锈蚀、水分及其它污物，直至露出金属光泽。⑶装配间隙为0～2mm。⑷定位焊采用与焊接试件相同牌号的焊条，定位焊的位置应在试件两端的对称处，将试件组焊成十字形接头，四条定位焊缝长度均为10～15mm。3、焊接工艺参数垂直固定管焊焊接工艺参数选择见下表焊接层数焊条直径(mm)焊接电流(A)电弧电压(V)第一层3.2100～12022～24第二层4.0160～18022～26第三层4.0160～18022～244、操作要点及注意事项平角焊时，由于立板熔化金属有下淌趋势，容易产生咬边和焊缝分布不均匀，造成焊脚不对称。操作时要注意立板的熔化情况和液体金属流动情况，适时调整焊条角度和焊条的运条方法。焊接时，引弧的位置超前10mm,电弧燃烧稳定后，再回到起头处，如右图。由于电弧对起头处有预热作用，可以减少起头焊处熔后不良的缺陷，也能够消除引弧的痕迹。⑴单层焊焊脚尺寸小于5mm时，焊脚采用单层焊。根据焊件厚度不同，选直径3.2mm或4.0mm的焊条。焊接电流比相同条件下的对接平焊增大10%左右。保持焊条角度与水平焊件成45°角，与焊接方向成65。～80。。运条时采用直线形运条法，短弧焊接。焊脚尺寸为5～8mm时，可采用斜圆圈形运条法或锯齿形运条法，运条规律如右图。并采用短弧焊接，确保焊缝成型和焊缝质量。第二层：施焊前清理第一层熔渣，若发现夹渣应用小直径焊条修补后方可焊第二层，并采用斜圆圈形或锯齿形运条法。⑶多层多道焊(2)多层焊：当焊脚尺寸为8～10mm时，宜采用两层两道焊法。第一层：Φ3.2mm焊条，焊接电流稍大(100～120A),采用直线形运条法，填满弧坑。当焊脚尺寸为10～12mm时，采用两层三道焊法.(如右图)第二道：第一道：焊接时，采用Φ3.2mm的焊条，电流稍大，并采用直线形运条法填满弧坑，焊后彻底清渣。焊条与水平焊件夹角为45。～55。如右图中的2。焊条与焊接方向夹角仍为65。～85。。运条时采用斜圆圈形运条法，运条速度与多层接焊时基本相同，所不同的是在c、e两点位置(见右图)不需停留。应覆盖第一条焊道2/3。第三条焊道：对第二条焊道覆盖1/3～1/2焊条与水平焊件的角度为40。～45。如右图中的3所示，仍用直线形运条。焊道应薄一些，采用直线往返运条法。焊脚尺寸大于12mm时，可以采用三层六道、四层十道焊接，如右下图所示。焊脚尺寸越大，焊接层次、道数就越多，操作仍按上述方法进行。在生产实际中尽可能将焊件反转45。，使焊条处于垂直位置的焊接叫船形焊如右下图所示。使用于4mm以下厚板结构，也可以在垂直焊件上开双单边V形坡口。其操作方法与多层多道焊相似。也可以在垂直焊件上开双单边V形坡口。如右上图a所示。对于承受重载荷或动载荷的较厚钢板角焊结构⑷船形焊采用月牙形或锯齿形运条法。焊条作适当的摆动并在焊道两侧多停留一些时间，以保证焊缝两侧熔合良好。5、操作过程⑴熟悉图样，清理试件，将试件装配成十字接头形式。⑵按要求进行定位焊，并校正垂直度。⑶将试件置于水平位置，采用直线形运条法焊接土2-86序号1接口，进行单层焊练习；采用直线形形和斜圆圈形运条法焊接图中序号2接口，进行两层三道焊练习。焊接第一层焊道时采用较小直径的焊条及稍大的焊接电流，其它各层可使用大直径焊条。可采用对接平焊的操作方法，采用大直径焊条的和较大的焊接电流，获得良好焊缝成型，提高生产率。⑷翻转试件180。，焊接序号3接口，进行三层多道焊练习。6、焊接质量要求⑴角焊缝的焊脚尺寸和焊缝厚度应符合工程设计技术要求，以保证结构焊接接头的强度。一般焊脚尺寸随焊件厚度的增大而增加(见下表)。⑸翻转试件45。，使图中序号4接口为船形位置，进行船形焊练习。⑹焊接多层多道焊最外层各焊道时，每道焊完不清理熔渣，待焊接结束后，在一起清理熔渣，其目的是便于焊缝成形和保持焊缝表面的金属光泽。钢板厚度(mm)=2～33～66～99～1212～1616～23最小焊脚尺寸(mm)234568⑵焊缝表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤和未焊透等缺陷。⑶焊缝表面的咬边深度=0.5mm,两侧的咬边总长度不得超过焊缝长度的10%。⑷焊缝的凹度或凸度(见右图)应小于1.5mm。⑸焊脚应对称，其高=2mm。⑹焊件上非焊道处不得有引弧痕迹。