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砖瓦生产中如何消除焊接应力【麟工窑炉】
时间:2019年11月06日    点击:次    来源:隧道窑

焊接在现代制造行业中应用非常普遍,尤其是 砖瓦行业,很多设备或设备的一部分都是属于粗放 型的,焊接工时在整个设备生产中占有很大的比 例。对砖瓦厂来说,焊接可以说是设备日产维护 检修用得最多的方法,例如:锤头、绞刀、搅叶、衬 板的补焊等。

电焊包括电阻焊和电弧焊两种,砖瓦厂经常使 用的是电弧焊。它是利用电焊机的低压电流,通过 电焊条(为一个电极)与被焊件(为另一个电极)间形 成的电路,在两极间引起的电弧来熔融被焊部分的 金属和焊条,使熔融的金属混合并填充接缝。焊接 (以下的焊接指电弧焊)具有强度高、工艺简单、给设 备增加的质量小、工人劳动条件较好等优点,而且, 以焊接代替铸造可以节省大量的金属,也便于制成 不同材料的组合件而节约贵重或稀有金属。

但是,焊接也有一定的缺点。由于熔炼范 围小,焊接时局部迅速升温,焊缝区域的温度达 1100~1500℃以上(指低碳钢),离焊缝越远的地方 温度越低,因此,工件各部分的热胀冷缩的程度相 差很大,熔化的金属冷却时收缩,在焊缝内部产生 应力,致使工件发生翘曲变形,甚至拉裂。这个力 就是焊接时产生的残余应力。常有这种情况:一根 仅仅局部磨损但没有弯曲变形的轴,如果在磨损处 进行修损焊接,轴会变得弯曲,即使采用了找正、校 直,在使用一段时间后可能轴又弯了,甚至有的还 会在焊接处及其附近产生断裂。有经验的焊工都 有过这样的体会:在定位焊接小零件时,扶住零件 的手会明显感到零件向定位焊的一方拉了过去,人力根本拉不住它。这是因为焊条凝固时温度急剧下降,产生收缩,把零件向收缩的一方拉了过去。所以说,由于焊接内应力的存在,焊接变形是不可避。

对于尺寸和外形的要求不严格并且结构简单的零件,例如临时的辅助支承,不重要处的筋板,搅 拌机的搅拌刀、螺旋挤出机的绞刀、打泥板等,在 焊接时可以不考虑内应力的影响,焊好后就可以使 但对于有尺寸要求,粗糙度要求或者焊后需要 再进行加工的零件,在焊接时、焊接后就要注意消 除内应力,以免在使用一段时间后,由于内应力的 影响,导致工件产生变形,影响到整机的使用性能。

尽管焊接变形不可避免,但可以采取某些措施 将变形控制在允许的范围内,或者利用变形的特点 相互抵消。具体的操作方法有:

(1)焊接时,避免焊缝过于集中,以防止裂纹 减小变形,同时,焊缝之间应保持足够的距离。否 则,由于热影响区的交叉影响,导致变形加剧

(2)在焊接端板为锐角的地方,应尽量使角度变 缓。薄板的锐角应去除,以免造成锐角熔化。

(3)焊接厚截面零件时,焊缝应交错布置,避免 交叉焊缝。

 (4)按照焊缝收缩的原则,把焊件按其要产生变 形的相反方向焊接,利用变形达到所要求的形状和 尺寸。

(5)合理的选择焊缝尺寸和形式,在保证结构的 功能要求下,焊缝的尺寸尽量小,对仅起连接作用 受力不大、按照计算很小的焊缝,按板厚选取工艺 上可能的最小尺寸,厚板采用X型坡口,可减少对 焊接接头的角变形,对薄板结构采用接触点焊代替

熔化焊缝可以减少变形和焊后校正工作。

(6)合理安排焊缝位置,焊缝应相对构件中性 轴,或靠近中性轴,以减少收缩力矩或弯曲变形,如 果困难,则应使较大的焊缝布置在靠近中性轴的 面,较小的焊缝布置在另一面。

 (7)对于轴类零件,在进行局部堆焊时,应把圆 周分为4~8等份,焊好一段圆弧后,然后焊接对面 的一段圆弧,整个圆周交错进行焊接,以便相互抵 消应力,而且焊接时每层厚度不要超过2mm,如果 焊缝强度不够,可以多焊几次。

(8)在焊接裂纹时,可以先在裂纹的终点钻一个 5m左右的小孔,用来消除应力的扩散,防止焊接 时裂纹的扩大。

(9)对于复杂的焊件可以先用夹具或撑铁把工 件固定,或者先把焊件点焊定位,然后再按要求进行焊接,焊接后拆除夹具、撑铁。

(10)采用热处理的方法消除应力,把整个工 件,至少是焊缝及其长度3倍的部分缓慢加热到 600~650℃,然后保温一定时间(可按每1mm厚保 4~5min,但不得少于一个小时),保温后随炉冷 却,降至室温。

(11)对于生产批量较大并且生产周期较长的工 件,可以将焊件在室外放置一段时间(一般一个月 以上),进一步消除内应力,促进工件的尺寸稳定。

(12)选择正确的焊接次序。对于比较长的焊 缝,可以采用分段反焊;对于圆筒形工件,则应先焊 内圆焊缝,再焊外部轴向焊缝,最后焊内部轴向焊 缝;需要两面焊补的焊缝,则应在焊件的两面交叉 焊接,如果能由两名焊工在两面同时焊接,则更能 有效的防止变形。摘至《砖瓦世界》作者:宋英杰


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