采用降低局部刚度的方法和合理的接头方式,使焊缝能较自由的收缩,减少焊接接头产生应力集中现象。采取热输入较小和能量密度集中的焊接方法来减小焊接残余应力,如氩弧焊与离子弧焊等。在焊接过程中,要先焊错开的短焊缝、收缩量较大的焊缝和受力较大的焊缝。同时,根据不同的焊件机构采取相应的焊接顺序,这样才能使焊缝有较大的收缩自由,保证焊缝中的残余应力尽可能减少,并保证焊件的焊接残余应力的分布要合理。在焊接拘束度较大的焊缝时,要注意降低焊缝的拘束度。例如,可采用反变形法来降低焊件的局部刚度,减少了焊缝的拘束应力。残余应力的研究对于支撑现代制造和工程技术有着不可替代的作用。上海焊缝应力测量方法
进行锤击焊缝时,焊件温度应当维持在100~150℃之间或在400℃以上,避免在200~300℃之间进行,因为此时金属正处于脆性阶段,若锤击焊缝容易造成断裂。多层焊时,除一层和较后一层焊缝外,每层都要锤击。一层不锤击是为了避免产生根部裂纹,较后一层焊缝通常焊得很薄,主要是为了消除由于锤击而引起的冷作硬化。焊件用来消除焊接残余应力的高温回火分整体和局部两种方式。整体高温回火:将整个焊件放在炉中加热到一定温度然后保温一段时间再冷却。同一种材料,回火温度越高,时间越长,残余应力就消除得越彻底。通过整体高温回火可以将80%~90%的残余应力消除掉,这是生产中应用较普遍的一种方法。各种材料的回火温度,见表8。含钒低合金钢在600~620℃加回火后,塑性、韧性下降(回火脆性),回火温度宜选550~560℃。上海焊缝应力测量方法残余应力的大小和分布可能会影响材料的一些特殊性能。
热时效法:传统、也是较普及的方法——热时效法,把工件放进热时效炉中进行热处理,慢慢消除应力。这种方法的缺点也非常明显,比如卫星制造厂对温度控制要求非常严格的铝合金工件以及长达十米或者更大的巨型工件都无法用这种方法处理。而且这种方法还带来了大量的污染和能源消耗,随着中国及世界范围内对环保的进一步要求,热时效炉的处理方式马上面临退出的境地。利用亚共振来消除应力:种方法虽然解决了热时效的环保问题,但是使用起来相当烦琐,要针对不同形状的工件编制不同的时效工艺,如果有几百上千种工件就要编几百上千种工艺,而且在生产时操作相当复杂,需要操作者确定处理参数,复杂工件必须是熟练的专业技术人员才能操作。更令人遗憾的是这种方法只能消除23%的工件应力,无法达到处理所有工件的目的。
焊接应力,是焊接构件由于焊接而产生的应力。焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时,焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形;焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。在没有外力作用的条件下,焊接应力在焊件内部是平衡的。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观。对受压焊件稳定性的影响:焊接杆件受压时,焊接残余应力与外载所引起的应力相叠加,可能使杆件局部屈服或使杆件局部失稳,杆件的整体稳定性将因此而降低。残余应力对稳定性的影响取决于杆件的几何形状和内应力分布。残余应力对非封闭截面(如工字形截面)杆件的影响比封闭截面(如箱形截面)的影响大。残余应力的变化可能会导致材料的失效和损伤。
残余应力测试方法:盲孔法是一种半破坏型的机械应力释放法,在特用的盲孔法应变花上钻一盲孔,使被测点的应力得到释放,并由事先贴在孔周围的应变计测得释放的应变量,再根据弹性力学原理计算残余应力。钻孔的直径和深度都不大,一般不会影响被测构件的正常使用,并且这种方法具有较高的精度、技术成熟,是一种应用比较普遍的残余应力测试方法。振动时效调整残余应力的机理:为了降低和均化构件内的成型内应力,保持构件的尺寸精度,生产上采用的方法大致可分为以下两大类。第1类:使内应力大量消除,如热时效(将构件加热到520-550℃保温一段时间然后缓慢冷却至室温)一般可以消除残余应力的50-80%。第2类:提高构件的松弛刚度,而不大量消除内应力,如自然时效和加载处理等。振动时效的作用是以上两类时效方法综合的结果,它不只大量消除和均化成型内应力(降低成型内应力35-80%),而且还可以有效的提高构件的松弛刚度,提高构件的抗动载荷变形能力。残余应力的测量可以为材料制造过程中的调整提供参考。上海应力
残余应力可能会导致材料的性能下降。上海焊缝应力测量方法
对强度的影响:如果在高残余拉应力区中存在严重的缺陷,而焊件又在低于脆性转变温度下工作,则焊接残余应力将使静载强度降低。在循环应力作用下,如果在应力集中处存在着残余拉应力,则焊接残余拉应力将使焊件的疲劳强度降低。焊件的疲劳强度除与残余应力的大小有关外,还与焊件的应力集中系数应力循环特征系数[6][min]/[6][max]和循环应力的较大值[6][max]有关其影响随应力集中系数的降低而减弱,随[6][min]/[6][max]的降低而加剧,随[6][max]的增加而减弱。当[6][max]接近于屈服强度时,残余应力的影响逐渐消失。上海焊缝应力测量方法
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