焊接残余应力是构件还未承受荷载而早已存在构件截面上的初应力,在构件服役过程中,和其他所受荷载引起的工作应力相互叠加,使其产生二次变形和残余应力的重新分布,不但会降低结构的刚度和稳定性而且在温度和介质的共同作用下,还会严重影响结构的疲劳强度、抗脆断能力、抵抗应力腐蚀开裂和高温蠕变开裂的能力。目前采用的消除应力的失效方法有振动时效(消除30%~50%的应力)、热时效(消除40%~70%的应力)豪克能PT时效(消除80%~100%的应力)。振动时效处理是工程材料常用的一种消除其内部残余内应力的方法,是通过振动,使工件内部残余的内应力和附加的振动应力的矢量和达到超过材料屈服强度的时候,使材料发生微量的塑性变形,从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻。残余应力可能会使材料发生塑性变形和裂纹扩展。上海超声波应力检测方法
焊前预处理:除预热外,还包括预加载处理和预碾压处理,其操作和原理与预拉伸相似。振动焊接:根据振源不同分为低频振动焊接(低于200Hz)和高频振动焊接(高于1000Hz),他是通过在焊接过程中不同构件附加不同参数的机械振动,达到提高焊接接头力学性能、改善焊缝组织以及减小残余应力的目的。随焊电磁感应:它是通过在焊接热源后方同步跟踪电磁感应加热来控制接头的冷却过程,该工艺主要适用于控制焊缝熔合区的裂纹,特别是冷裂纹的形成和扩展。本原理与机械拉伸法相同。具体方法是在焊缝两侧加热到150~200℃,然后用水冷却使焊缝区域受到拉伸塑性变形,从而消除焊缝纵向的残余应力。常用于焊缝比较规则、厚度不大(<40mm)的板、壳结构。上海应力检测系统残余应力的大小和分布可能会影响材料的一些特殊性能。
焊接应力检测方法:方法一:盲孔法进行焊接残余应力检测;利用应变片的压电原理,通过打孔进行应力释放,将形变型号转变为电信号进行传输再逆转,得到形变数据信息,利用软件分析仪器将形变转化为应力输出,所以检测设备也可对应变进行检测输出,HK21A能够对各种金属财材料进行应力检测,可以现场施工,是焊接应力检测的好帮手。方法二:取条法:从具有焊接残余应力的样件上取矩形等截面细直条状试样,使试样残余应力完全释放,测量应力释放前后的尺寸变化,进行计算得知盈利大小;这种方法和盲孔法的基本原理一直,是简介检测法3方法三:X射线衍射主要是利用晶体X射线衍射的布拉格方程,依据晶体衍射峰的偏移方向和幅度来确定残余应力的性质和大小。属于无损检测,测试精度高。缺点是只能完成表层应力值测试:厚度根据材质不同大概在几微米到几十微米之间。通过逐层剥离可进行构件更深处残余应力值测定,但是剥离会对测试结果精度有一点影响。尤其是表层残余应力梯度大的试样,影响尤甚。
为什么要消除应力?存在应力的危害:因为应力的存在,在受到外界作用后(如移印时接触到化学溶剂或者烤漆后端时高温烘烤),会诱使应力释放而在应力残留位置开裂。翘曲及变形:因为残留应力的存在,因此产品在室温时会有较长时间的内应力释放或者高温时出现短时间内残留应力释放的过程,同时产品局部存在位置强度差,产品就会在应力残留位置产生翘曲或者变形情况。产品尺寸变化:因为应力的存在,在产品放置或后处理的过程中,产品就会因应力释放而发生尺寸变化。残余应力的产生和消除需要考虑材料的性质和特定环境下的影响因素。
焊接残余应力要如何去消除?利用温差拉伸法来消除焊接残余应力:温差拉伸法消除焊接残余应力的基本原理与机械拉伸法相同,主要差别是利用局部加热的温差来拉伸焊缝区。温差拉伸法是在焊缝两侧各用一个宽度适当的氧乙炔焰焊炬进行加热,在焊炬后面一定距离,用一根带有排孔的水管进行喷水冷却。氧乙炔焰和喷水管以相同速度向前移动。这就形成了一个两侧温度高(峰值约为200℃)、焊接区温度低(约为100℃)的温度差。两侧金属受热膨胀对温度较低的区域进行拉伸,这样就可消除部分残余应力。据测定,消除残余应力的效果可达50%~70%。利用振动法来消除焊接残余应力(振动时效):构件承受变载荷应力达到一定数值,经过多次循环加载后,结构中的残余应力逐渐降低,即利用振动的方法可以消除部分焊接残余应力。一种大型焊件使用振动器消除应力的装置。残余应力的研究需要考虑材料的内部结构和晶格等因素。上海超声波应力检测方法
残余应力可能会导致材料的性能下降。上海超声波应力检测方法
振动时效机调整残余应力的机理:通过共振原理消除或均化残余内应力,主要通过共振能量传递到工件的各个部位,使工件内部发生微观的塑形变形,从而消除或均化工件内部的残余内应力,保证工件尺寸的稳定。目前被普遍应用于焊接、铸造、锻压、机加工等生产工艺过程中。是目前取代热处理的选择。实质是以振动的形式给工件施加附加应力,当附加应力与残余应力叠加后,达到或超过材料的屈服极限时,工件发生微观塑性变形,从而降低和均化工件内的残余应力,并使其尺寸精度达到稳定。金属工件在铸造、锻压、焊接和切削加工和使用过程中,由于受热冷、机械变形作用,在工件内部产生残余应力,致使工件处于不平稳状态,降低工件的尺寸稳定性和机械物理性能,使工件在服役过程中产生应力变形和失效,尺寸精度得不到保证。振动时效的焊接技术运用在各行各业的体现,振动时效设备技术的不断发展、经济效果日益明显,应用范围不断扩大。能充分适应现代工业社会对能源和环保的要求,将会获得更广阔的发展空间。振动时效设备轻便易携,工艺简单,适应性强,自动化程度高,不受工件大小、重量、地点限制,是消除残余应力的设备。上海超声波应力检测方法
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