控制焊接應力的方法有哪些

⑴ 如何控制焊接應力和變形（一）

由於焊接產生的焊接殘余應力和殘余變形 ,嚴重影響著工程的質量、安裝進度和結構承載力 (即使用功能 ),急需採用合理的方法予以控制。 鋼結構的焊接過程實際上是在焊件局部區域加熱後又冷卻凝固的熱過程 ,但由於不均勻溫度場 ,導致焊件不均勻的膨脹和收縮,從而使焊件內部產生焊接應力而引起焊接變形。常見的焊接應力有 :1)縱向應力 ;2)橫向應力 ;3)厚度方向應力。常見的焊接變形有:1)縱向收縮變形 ;2)橫向收縮變形 ;3)角變形 ;4)彎曲變形 ;5)扭曲變形 ;6)波浪變形。針對這些不同種類的焊接變形和應力分布,追溯根源,具體進行研究控制。 1、焊接變形的控制措施 全面分析各因素對焊接變形的影響 ,掌握其影響規律 ,即可採取合理的控制措施。 1.1 焊縫截面積的影響 焊縫截面積是指熔合線范圍內的金屬面積。焊縫面積越大 ,冷卻時收縮引起的塑性變形量越大，焊縫面積對縱向、橫向及角變形的影響趨勢是一致的 ,而且是起主要的影響，因此，在板厚相同時，坡口尺寸越大，收縮變形越大。 1.2 焊接熱輸入的影響 一般情況下，熱輸入大時，加熱的高溫區范圍大，冷卻速度慢，使接頭塑性變形區增大。 1.3 焊接方法的影響 多種焊接方法的熱輸入差別較大，在建築鋼結構焊接常用的幾種焊接方法中，除電渣以外，埋弧焊熱輸入最大，在其他條件如焊縫斷面積等相同情況下，收縮變形最大，手工電弧焊居中，ＣＯ2氣體保護焊最小。 1.4 接頭形式的影響 在焊接熱輸入、焊縫截面積、焊接方面等因素條件相同時，不同的接頭形式對縱向、橫向、角變形量有不同的影響。常用的焊縫形式有堆焊、角焊、對接焊。 1)表面堆焊時，焊縫金屬的橫向變形不但受到縱橫向母材的約束，而且加熱只限於工件表面一定深度而使焊縫的收縮同時受到板厚、深度、母材方面的約束 ,因此 ,變形相對較小。 2)Ｔ形角接接頭和搭接接頭時，其焊縫橫向收縮情況與堆焊相似，其橫向收縮值與角焊縫面積成正比，與板厚成反比。 3)對接接頭在單道 (層 )焊的情況下，其焊縫橫向收縮比堆焊和角焊大，在單面焊時坡口角度大，板厚上、下收縮量差別大，因而角變形較大。 雙面焊時情況有所不同，隨著坡口角度和間隙的減小，橫向收縮減小，同時角變形也減小。 1.5 焊接層數的影響 1)橫向收縮：在對接接頭多層焊接時，第一層焊縫的橫向收縮符合對接焊的一般條件和變形規律，第一層以後相當於無間隙對接焊，接近於蓋面焊道時與堆焊的條件和變形規律相似，因此，收縮變形相對較小。 2)縱向收縮：多層焊接時，每層焊縫的熱輸入比一次完成的單層焊時的熱輸入小得多，加熱范圍窄，冷卻快，產生的收縮變形小得多，而且前層焊縫焊成後都對下層焊縫形成約束 ，因此，多層焊時的縱向收縮變形比單層焊時小得多，而且焊的層數越多，縱向變形越小。 在工程焊接實踐中 ,由於各種條件因素的綜合作用 ,焊接殘余變形的規律比較復雜，了解各因素單獨作用的影響便於對工程具體情況做具體的綜合分析。所以 ,了解焊接變形產生的原因和影響因素 ,則可以採取以下控制變形的措施： 1)減小焊縫截面積，在得到完整、無超標缺陷焊縫的前提下，盡可能採用較小的坡口尺寸 (角度和間隙 )。 2)對屈服強度 345ＭＰａ以下，淬硬性不強的鋼材採用較小的熱輸入，盡可能不預熱或適當降低預熱、層間溫度；優先採用熱輸入較小的焊接方法 ,如ＣＯ2氣體保護焊。 3)厚板焊接盡可能採用多層焊代替單層焊。 4)在滿足設計要求情況下，縱向加強肋和橫向加強肋的焊接可採用間斷焊接法。 5)雙面均可焊接操作時，要採用雙面對稱坡口，並在多層焊時採用與構件中和軸對稱的焊接順序。 6)Ｔ形接頭板厚較大時採用開坡口角對接焊縫。 7)採用焊前反變形方法控制焊後的角變形。 8)採用剛性夾具固定法控制焊後變形。 9)採用構件預留長度法補償焊縫縱向收縮變形，如Ｈ形縱向焊縫每米長可預留 0.5ｍｍ～ 0.7ｍｍ。 10)對於長構件的扭曲 ,主要靠提高板材平整度和構件組裝精度 ,使坡口角度和間隙准確 ,電弧的指向或對中准確，以使焊縫角度變形和翼板及腹板縱向變形值與構件長度方向一致。 11)在焊縫眾多的構件組焊時或結構安裝時，要採取合理的焊接順序。 12)設計上要盡量減少焊縫的數量和尺寸，合理布置焊縫，除了要避免焊縫密集以外，還應使焊縫位置盡可能靠近構件的中和軸，並使焊縫的布置與構件中和軸相對稱。

⑵ 調節焊接應力的方法有哪幾種

裝配要合理，這個很重要。控制焊接參數，電流電壓速度，還有就是合理的焊接順序，最重要做好預熱和焊後熱處理。

⑶ 減少焊接應力的措施有哪些

焊前預熱、焊後緩冷、焊後熱處理，好的焊接順序等等均能減小焊接應力。

⑷ 如何控制焊接應力和變形有哪些參考文獻

1焊接變形的控制措施

全面分析各因素對焊接變形的影響，掌握其影響規律，即可採取合理的控制措施。

1.1焊縫截面積的影響

焊縫截面積是指熔合線范圍內的金屬面積。焊縫面積越大，冷卻時收縮引起的塑性變形量越大，焊縫面積對縱向、橫向及角變形的影響趨勢是一致的，而且是起主要的影響，因此，在板厚相同時，坡口尺寸越大，收縮變形越大。

1.2焊接熱輸入的影響

一般情況下，熱輸入大時，加熱的高溫區范圍大，冷卻速度慢，使接頭塑性變形區增大。

1.3焊接方法的影響

多種焊接方法的熱輸入差別較大，在建築鋼結構焊接常用的幾種焊接方法中，除電渣以外，埋弧焊熱輸入最大，在其他條件如焊縫斷面積等相同情況下，收縮變形最大，手工電弧焊居中，CO2氣體保護焊最小。

1.4接頭形式的影響

在焊接熱輸入、焊縫截面積、焊接方面等因素條件相同時，不同的接頭形式對縱向、橫向、角變形量有不同的影響。常用的焊縫形式有堆焊、角焊、對接焊。

1)表面堆焊時，焊縫金屬的橫向變形不但受到縱橫向母材的約束，而且加熱只限於工件表面一定深度而使焊縫的收縮同時受到板厚、深度、母材方面的約束，因此，變形相對較小。

2)T形角接接頭和搭接接頭時，其焊縫橫向收縮情況與堆焊相似，其橫向收縮值與角焊縫面積成正比，與板厚成反比。

3)對接接頭在單道(層)焊的情況下，其焊縫橫向收縮比堆焊和角焊大，在單面焊時坡口角度大，板厚上、下收縮量差別大，因而角變形較大。

雙面焊時情況有所不同，隨著坡口角度和間隙的減小，橫向收縮減小，同時角變形也減小。

1.5焊接層數的影響

1)橫向收縮：在對接接頭多層焊接時，第一層焊縫的橫向收縮符合對接焊的一般條件和變形規律，第一層以後相當於無間隙對接焊，接近於蓋面焊道時與堆焊的條件和變形規律相似，因此，收縮變形相對較小。

2)縱向收縮：多層焊接時，每層焊縫的熱輸入比一次完成的單層焊時的熱輸入小得多，加熱范圍窄，冷卻快，產生的收縮變形小得多，而且前層焊縫焊成後都對下層焊縫形成約束，因此，多層焊時的縱向收縮變形比單層焊時小得多，而且焊的層數越多，縱向變形越小。

在工程焊接實踐中，由於各種條件因素的綜合作用，焊接殘余變形的規律比較復雜，了解各因素單獨作用的影響便於對工程具體情況做具體的綜合分析。所以，了解焊接變形產生的原因和影響因素，則可以採取以下控制變形的措施：

1)減小焊縫截面積，在得到完整、無超標缺陷焊縫的前提下，盡可能採用較小的坡口尺寸(角度和間隙)。

2)對屈服強度345MPA以下，淬硬性不強的鋼材採用較小的熱輸入，盡可能不預熱或適當降低預熱、層間溫度；優先採用熱輸入較小的焊接方法，如CO2氣體保護焊。

3)厚板焊接盡可能採用多層焊代替單層焊。

4)在滿足設計要求情況下，縱向加強肋和橫向加強肋的焊接可採用間斷焊接法。

5)雙面均可焊接操作時，要採用雙面對稱坡口，並在多層焊時採用與構件中和軸對稱的焊接順序。

6)T形接頭板厚較大時採用開坡口角對接焊縫。

7)採用焊前反變形方法控制焊後的角變形。

8)採用剛性夾具固定法控制焊後變形。

9)採用構件預留長度法補償焊縫縱向收縮變形，如H形縱向焊縫每米長可預留0.5mm～0.7mm。

10)對於長構件的扭曲，主要靠提高板材平整度和構件組裝精度，使坡口角度和間隙准確，電弧的指向或對中准確，以使焊縫角度變形和翼板及腹板縱向變形值與構件長度方向一致。

11)在焊縫眾多的構件組焊時或結構安裝時，要採取合理的焊接順序。

12)設計上要盡量減少焊縫的數量和尺寸，合理布置焊縫，除了要避免焊縫密集以外，還應使焊縫位置盡可能靠近構件的中和軸，並使焊縫的布置與構件中和軸相對稱。

2焊接應力的控制措施

構件焊接時產生瞬時內應力，焊接後產生殘余應力，並同時產生殘余變形，這是不可避免的現象。

焊接變形的矯正費時費工，構件製造和安裝企業首先考慮的是控制變形，往往對控制殘余應力較為忽視，常用一些卡具、支撐以增加剛性來控制變形，與此同時實際上增大了焊後的殘余應力。

對於一些本身剛性較大的構件，如板厚較大，截面本身的慣性矩較大時，雖然變形會較小，但卻同時產生較大的內應力，甚至產生裂紋。

因此，對於一些構件截面厚大，焊接節點復雜，拘束度大，鋼材強度級別高，使用條件惡劣的重要結構要注意焊接應力的控制。控制應力的目標是降低其峰值使其均勻分布，其控制措施有以下幾種：

1)減小焊縫尺寸：焊接內應力由局部加熱循環而引起，為此，在滿足設計要求的條件下，不應加大焊縫尺寸和層高，要轉變焊縫越大越安全的觀念。

2)減小焊接拘束度：拘束度越大，焊接應力越大，首先應盡量使焊縫在較小拘束度下焊接，盡可能不用剛性固定的方法控制變形，以免增大焊接拘束度。

3)採取合理的焊接順序：在焊縫較多的組裝條件下，應根據構件形狀和焊縫的布置，採取先焊收縮量較大的焊縫，後焊收縮量較小的焊縫；先焊拘束度較大而不能自由收縮的焊縫，後焊拘束度較小而能自由收縮的焊縫的原則。

4)降低焊件剛度，創造自由收縮的條件。

5)錘擊法減小焊接殘余應力：在每層焊道焊完後立即用圓頭敲渣小錘或電動錘擊工具均勻敲擊焊縫金屬，使其產生塑性延伸變形，並抵消焊縫冷卻後承受的局部拉應力。

但根部焊道、坡口內及蓋面層與母材坡口面相鄰的兩側焊道不宜錘擊，以免出現熔合線和近縫區的硬化或裂紋。高強度低合金鋼，如屈服強度級別大於345MPa時，也不宜用錘擊法消除焊接殘余應力。

6)採用拋丸機除銹：通過鋼丸均勻敲打來抵消構件的焊接應力。

綜上所述，在施工過程中，一定要了解焊接工藝，採用合理的焊接方法和控制措施，以便減少和消除焊後殘余應力和殘余變形。在實踐中不斷總結、積累焊接經驗，綜合分析考慮的各種因素，可以保證工程中的焊接質量。

⑸ 防止和減小焊接應力的措施有哪些簡述其原理

1,設計復要合理:減少焊縫制數量,減少焊縫尺寸,選擇合理的坡口,合理安排焊縫位置.
2,工藝措施:反變形,剛性固定法,合理的焊接方法和工藝參數,合理的裝配和焊接順序.
3,焊後熱處理,振動時效處理,自然時效處理.
4,焊接時焊工敲擊焊縫,保持層間溫度等等.具體要看你的工件什麼結構和材質.

⑹ 降低焊接應力的主要方法有哪些

一、控制焊接應力的措施
焊接以後留下一定的殘余應力是不可避免的，但是可以通過恰當的工藝措施給予一定程度的控制和調節，使應力值盡可能減小，分布盡可能合理。
焊接應力是由於焊後收縮受到制約造成的，制約越嚴重，內應力也就越大。因此，控制內應力的方法雖有多種，但基本原則只有一個，就是緩和對焊縫收縮的制約。通常採用的工藝措施有以下幾種。
1.採用合理的焊接次序
所謂合理的焊接次序，主要是應該盡量使焊縫能比較自由地收縮，特別是那些收縮比較大、殘余應力比較大的焊縫。
2.預熱法
焊接溫差越大，殘余應力越大，同時從組織轉變來說，冷卻速度越快組織應力也越大。預熱可以達到減小溫差和減慢冷卻速度的目的，從而減小焊接應力。
焊件是否需要預熱，主要是從鋼材的化學成分、厚度和結構剛度等方面來考慮，而預熱溫度的選擇則主要是根據鋼材的化學成分來確定。
一般來說，鋼材含合金元素越多，越容易形成淬硬組織；而合金元素含量越多的鋼材，就越需要預熱，同時預熱溫度也偏高。
鋼板越厚越要求預熱。因為鋼板越厚散熱越快，冷卻越快，就越需要通過預熱來減慢冷卻速度。所以對一些含合金元素較低的鋼種不需要預熱，但鋼材若具有一定厚度時就要增加一道預熱工序。剛度越大的結構，越需要預熱。因為結構的剛度越大，焊縫收縮所受到的制約也越大，應力就越大，所以需要通過預熱來降低焊接應力。
3.同步收縮法
焊縫（確切地說是有效區段）的收縮因受到旁邊冷金屬的牽制而形成拉應力，也就是說，有效區段旁邊的較冷的金屬不允許它收縮，從而形成較大的應力。如果採取適當的工藝措施，允許它或者部分地允許它收縮，就可以免除或者部分地免除殘余焊接應力。同步收縮法就是基於這個原理所採取的工藝措施。

二、消除焊接應力的方法
消除焊接應力的方法主要有熱處理法、機械法和振動法等。
1.熱處理法
熱處理法主要是指焊後進行退火處理。焊件是否需要熱處理，主要應考慮鋼板的化學成分、厚度、結構剛性和使用條件等方面。消除應力退火分整體退火和局部退火，目前轉向架焊接生產中常採用的就是整體退火法。
但值得注意的是，退火法是無法消除焊接變形的，若退火不當還會增加工件的變形，因為溫度越高材料越容易變形，所以要採取預防措施，如放置平穩和增加墊塊等。
2.機械法
機械法中的一種常見形式是「錘擊法」，是使有效區產生塑性變形的機械消除應力的方法，就是用小錘或裝有圓頭的風槍對焊縫進行錘擊。風槍應垂直於焊縫，同時風力不要過大。
機械消除應力法還有另一種形式，就是對焊接結構實行有控制的過載，也就是使構件承受比正常工作狀態下大的載荷，使構件產生局部的屈服，以降低焊接應力。施加的過載量越大，效果也就越好，如過載使整體達到屈服，殘余應力也就全部消除。對於那些不能採用熱處理方法來消除應力的工件，過載法是比較好的一種方法。
3.振動法
振動法是通過低頻振動來消除應力的方法。振動法不僅會降低材料的屈服極限、抗拉強度，還具有設備簡單、能量消耗少、操作方便、需要時間短、不破壞工件表面狀況以及不產生公害等優點，但目前國內機車行業較少採用此法。

⑺ 防止和減小焊接應力的措施有哪幾種

利用錘擊焊縫區來控制焊接殘余應力

焊後用小錘輕敲焊縫及其鄰近區域，使金屬展開，能有效地減少焊接殘余應力。據

利用預熱法來控制焊接殘余應力

構件本體上溫差越大，焊接殘余應力也越大。焊前對構件進行預熱，能減小溫差和減慢冷卻速度，兩者均能減小焊接殘余應力。

利用「加熱減應區法」來控制焊接殘余應力

焊接時，加熱那些阻礙焊接區自由伸縮的部位，使之與焊接區同時膨脹和同時收縮，就能減小焊接應力，這種方法稱為「加熱減應區法」，加熱的部位就稱之為「減應區」。
利

利用高溫回火來消除焊接殘余應力

由於構件殘余應力的最大值通常可達到該種材料的屈服點，而金屬在高溫下屈服點將降低。所以將構件的溫度升高至某一定數值時，應力的最大值也應該減少到該溫度下的屈服點數值。如果要完全消除結構中的殘余應力，則必須將構件加熱到其屈服點等於零的溫度，所以一般所取的回火溫度接近於這個溫度。
1、整體高溫回火 將整個構件放在爐中加熱到一定溫度，然後保溫一段時間再冷卻。通過整體高溫回火可以將構件中80%~90%的殘余應力消除掉，這是生產中應用最廣泛、效果最好的一種消除殘余應力的方法。
回火時間隨構件厚度而定，鋼按每毫米壁厚l~2min計算，但不宜低於30min，不必高於3h，因為殘余應力的消除效果隨時間迅速降低，所以過長的處理時間是不必要的。
2、局部高溫回火 只對焊縫及其局部區域進行加熱消除殘余應力。消除應力的效果不如整體高溫回火，此方法設備簡單，常用於比較簡單的、剛度較小的構件，如長筒形容器、管道接頭、長構件的對接接頭等焊接殘余應力的消除。

利用溫差拉伸法來消除焊接殘余應力

溫差拉伸法消除焊接殘余應力的基本原理與機械拉伸法相同，主要差別是利用局部加熱的溫差來拉伸焊縫區。
溫差拉伸法是在焊縫兩側各用一個寬度適當的氧乙炔焰焊炬進行加熱，在焊炬後面一定距離，用一根帶有排孔的水管進行噴水冷卻。氧乙炔焰和噴水管以相同速度向前移動。這就形成了一個兩側溫度高(峰值約為200℃)、焊接區溫度低(約為100℃)的溫度差。兩側金屬受熱膨脹對溫度較低的區域進行拉伸，這樣就可消除部分殘余應力。據測定，消除殘余應力的效果可達50%~70%。

利用振動法來消除焊接殘余應力

構件承受變載荷應力達到一定數值，經過多次循環載入後，結構中的殘余應力逐漸降低，即利用振動的方法可以消除部分焊接殘余應力。一種大型焊件使用振動器消除應力的裝置。
振動法的優點是設備簡單、成本低，時間比較短，沒有高溫回火時的氧化問題，已在生產上得到一定應用。

⑻ 控制焊接應力有什麼措施

焊接工藝：焊前預熱，焊後換冷，採用分段跳焊方法，採用小規范施焊，避免大線能量的輸入；
設計：若為復雜鋼結構，應先焊接整體框架，最後拼裝支件。

⑼ 焊接應力消除方法有哪些

焊接應力消除方法主要有三種：
1.時效法：焊接完畢後講工件放在那裡讓其自然消除內，需要的時間比較長，容適合較大工件；
2.振動法：採用應力消除機進行振動，與時效法的原理相同，不過時間較短，效率高，適合較小工件；
3.熱處理法：對焊接完畢後的工件進行回火或其他熱處理方法消除應力。

⑽ 焊接的應力都有哪些消除焊接應力的方法

常見的來主要有以下幾種：
1.時效法：自焊接完畢後講工件放在那裡讓其自然消除，需要的時間比較長，適合較大工件；
2.振動法：採用應力消除機進行振動，與時效法的原理相同，不過時間較短，效率高，適合較小工件；
3.熱處理法：對焊接完畢後的工件進行回火或其他熱處理方法消除應力。