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。上海金属应力检测设备
同时,焊接残余力可能引起结构的脆性断裂,拉伸残余应力会降低疲劳强度和腐蚀抗力,压缩残余应力会减小稳定性极限。因此,焊接残余应力一直是焊接界关注的重点问题之一。焊接应力是不可避免的,焊接操作结束后,一方面使构件产生焊接变形释放一部分焊接应力,另外则以残余应力形式存在,但是所有焊接构件,一般而言均存在残余应力和变形。我们可以通过一些方法,来控制焊接残余应力。1)在保证焊件结构强度的前提下,可适量采用冲压结构,以减少焊接结构,尽量减少焊缝的数量化和截面尺寸。同时,焊缝不要过于集中,以防局部区域的热量输入过大。(2)焊缝尽量布置在较大工作应力区以外,防止焊接残余应力与外部载荷产生应力叠加,影响构件测承载能力,并尽量防止焊缝过于集中、交叉、保持较好的焊接操作性。上海正规应力检测设备制造商残余应力的分布可以与材料的晶体结构和缺陷密切相关。
焊接时残余的应力对于构建的危害:对结构刚度的影响。当外载产生的应力与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点时,这一区域的材料就会产生局部塑性变形,丧失了进一步承受外载的能力,造成结构的有效截面积减少,结构的刚度也随之降低。对受压杆件稳定性的影响。当外载引起的压应力与残余应力中的压应力叠加之和达到屈服点,这一部分截面就丧失进一步承受外载的能力,这就削弱了构件的有效截面积,并改变了有效截面积的分布,降低了受压杆件的稳定性。对静载强度的影响。没有严重应力集中的焊接结构,只要材料具有一定的塑性变形能力,残余应力不是影响结构的静载强度。反之,如材料处于脆性状态,则拉伸残余应力和外载应力叠加有可能使局部区域的应力首先达到断裂强度,导致结构早期破坏。
振动时效是利用共振原理来消除和均化金属铸件、锻件、焊接结构件、有色金属等零件的残余应力,以防止零件尺寸变形和开裂。无环境污染、不受零件大小、场地等限制、且时效效果直观,并优于热时效。投资少适用性强。与传统的热时效相比它无需庞大的时效炉,现代工业中的大型铸件与焊接件越来越多也越来越大,如采用热时效消除应力则需建造大型时效炉,不只造价昂贵、利用率低,而且炉内温度很难均匀,消除应力效果差。采用振动时效可以完全避免这些问题。振动消除应力实际上就是用周期的动应力与残余应力叠加,使构件局部产生塑性变形而释放应力。残余应力的分布对于材料的性能有着很大的影响。
振动时效通过振动,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并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。振动时效之所以能够在大多数场合下取代热时效(退火),在实际加工中得到推广应用,得益于该项技术具有的明显优越性:投资少适用性强。与传统的热时效相比它无需庞大的时效炉,现代工业中的大型铸件与焊接件越来越多也越来越大,如采用热时效消除应力则需建造大型时效炉,不只造价昂贵、利用率低,而且炉内温度很难均匀,消除应力效果差。采用振动时效可以完全避免这些问题。因此,目前对长达几米至几十米的桥梁、船舶、化工器械的大型焊接件和重达几吨至几十吨的超重型铸件,较多地采用了振动时效。残余应力的测量结果需要经过严格的数据处理和分析。上海盲孔法应力如何检测
残余应力的测量需要有经验丰富的专业人士进行操作。上海金属应力检测设备
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。上海金属应力检测设备
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