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桥式起重机焊接残余应力及分布

发布者:华达起重 发布时间:2016/4/18 阅读:1606次【字体:

杭州起重机整理分享。

一、焊接残余应力  
是焊件焊完冷却后残留在焊件内的焊接应力,焊接残余应力对焊接结构的强度、耐蚀性和尺寸稳定性等使用性能有影响。
二、焊接残余应力的分布
1、纵向残余应力σx的分布
作用方向平行于焊缝轴线的残余应力称为纵向残余应力。
2、横向残余应力σy的分布

垂直于焊缝轴线的残余应力称为横向残余应力。
(1)焊缝及其附近塑性变形区的纵向收缩引起的横向残余应力σ?y  图1-8a
(2)横向收缩所引起的横向残余应力σ??y
总之,横向残余应力的两个组成部σ?y、σ??y同时存在,焊件中的横向残余应力σy是由σ?y、σ??y合成的,但它的大小要受σs的限制。

三、焊接残余应力对焊接结构的影响
1、对焊接结构强度的影响
焊接残余应力的存在将明显降低脆性材料结构的静载强度。
2、对构件加工尺寸精度的影响
3、对受压杆件稳定性的影响
4、对疲劳强度的影响

四、减小焊接残余应力的措施
1、设计措施
1)尽量减少结构上焊缝的数量和焊缝尺寸
2)避免焊缝过分集中
3)采用刚度较小的接头形式

2、工艺措施
(1)采用合理的装配焊接顺序和方向 
在一个平面上的焊缝,焊接时应保证焊缝的纵向和横向收缩均能比较自由,如图1-20所示的拼板焊接,合理的焊接顺序应是图1-20中的1~10,即先焊相互错开的短焊缝,后焊直通长焊缝。
收缩量最大的焊缝应先焊。

因为先焊的焊缝收缩时受阻较小,因而残余应力就比较小。如图1-21所示的带盖板的双工字梁结构,应先焊盖板上的对接焊缝1,后焊盖板与工字梁之间的角焊缝2,原因是对接焊缝的收缩量比角焊缝的收缩量大。

工作时受力最大的焊缝应先焊。如图1-22所示的大型工字梁,应先焊受力最大的翼板对接焊缝1,再焊腹板对接焊缝2,最后焊预先留出来的一段角焊缝3。

焊接平面交叉焊缝时,在焊缝的交叉点易产生较大的焊接残余应力。

对接焊缝与角焊缝交叉的结构。

(2)预热法
(3)冷焊法  冷焊法是通过减少焊件受热来减小焊接部位与结构上其他部位间的温度差。
(4)降低焊缝的拘束度
(5)加热“减应区”法  焊接时加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位,使之与焊接区同时膨胀和同时收缩,起到减小焊接残余应力的作用。

五、消除焊接残余应力的方法
1、热处理法  包括整体高温回火和局部回火
(1)整体热处理  是将整个构件缓慢加热到一定的温度(低碳钢为650℃),并在该温度下保温一定的时间(一般按每毫米板厚保温2~4min,但总时间不少于30min),然后空冷或随炉冷却。
(2)局部热处理

2、机械拉伸法
在压力容器制造的最后阶段,通常要进行水压试验,和起重机的静载试验,其目的之一也是利用加载来消除部分残余应力。
4、锤击焊缝
锤击焊缝,可使焊缝金属产生延伸变形,能抵消一部分压缩塑性变形,起到减小焊接残余应力的作用。
5、振动法

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