1.控制好坡口尺寸:間隙、鈍邊、角度及錯(cuò)口等。
2.控制電流、極性和焊速;使接頭充分預(yù)熱,建立好第一個(gè)熔池。
3.控制焊條直徑和焊接角度;克服電弧偏吹。
4.雙面焊清根一定要徹底。
5.坡口及鈍邊上的油、銹、渣、垢一定要清理干凈"/>
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預(yù)防焊接缺陷的措施79
發(fā)表時(shí)間:2022-12-16 10:25 一、減小焊接殘余變形的措施 (一)基本類型 1.縱向收縮變形:構(gòu)件焊后在平行焊縫的方向上尺寸縮短。 2.橫向收縮變形:構(gòu)件焊后在垂直焊縫的方向上尺寸縮短。 3.彎曲變形:由于焊縫的布置偏離焊件的形心軸。 4.角變形:焊后構(gòu)件的平面圍繞焊縫產(chǎn)生的角位移。 5.波浪變形:焊后構(gòu)件呈波浪形,在焊薄板中出現(xiàn)。 6.錯(cuò)邊變形:兩焊接熱膨脹不一致,所引起的長度或厚度方向上的錯(cuò)邊。 (二)設(shè)計(jì)措施 1.合理選擇焊件尺寸 焊件的長度、寬度和厚度等尺寸對焊接變形有明顯的影響。例如,板的厚度對于角焊縫的角變形影響較大,當(dāng)厚度達(dá)到某一數(shù)值(鋼約9mm)時(shí)角變形最大。在制造T形或工形焊接梁時(shí),由于焊件細(xì)長,以致于焊接區(qū)收縮變形引起焊件彎曲變形是一個(gè)突出問題。解決這一問題的最好辦法就是要精心設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)(如板厚、板寬、板長和肋板間距等)和焊接參數(shù)(如單位線能量等)。 2.合理選擇焊縫尺寸和坡口形式 焊縫尺寸的大小,不僅關(guān)系到焊接工作量,而且還對焊接變形產(chǎn)生較大的影響。焊縫尺寸大,焊接量也大,填充金屬消耗量多,造成焊接變形大。因此在設(shè)計(jì)焊縫尺寸時(shí),在保證結(jié)構(gòu)承載能力的條件下,應(yīng)采用較小的焊縫尺寸。 片面加大焊縫尺寸對減小焊接變形極其不利。所以對并不承受很大工作應(yīng)力的焊縫,不必采用大尺寸焊角,只要能滿足其強(qiáng)度要求就好。 另外,還要合理設(shè)計(jì)坡口型式。例如對接接頭要采用角變形為零的最佳X形坡口尺寸。對于受力較大的T形接頭和十字接頭,在保證相同強(qiáng)度的條件下,采用開坡口的焊縫比不開坡口焊縫動(dòng)載強(qiáng)度高,焊縫金屬量少,而且對減小焊接變形也是有利的,尤其對厚板而言,更有意義。 3.盡量減少不必要的焊縫 在焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)該力求使焊縫數(shù)量減至最少。一般在設(shè)計(jì)中常采用加肋板來提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和剛度,特別是有時(shí)為減輕主體結(jié)構(gòu)重量而采用較薄板,勢必增加肋板數(shù)量,從而大大增加裝配和焊接的工作量,其結(jié)果是不但不經(jīng)濟(jì),而且焊縫致使焊接變形過大。所以實(shí)踐證明合理選擇板厚,適當(dāng)減少肋板,使焊縫減少,即使結(jié)構(gòu)可能稍重,還是比較經(jīng)濟(jì)的。 4.合理安排焊縫位置 為避免焊接結(jié)構(gòu)彎曲變形,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)力求使焊縫位置對稱于焊接構(gòu)件的中性軸或接近于中性軸。因?yàn)楹缚p對稱于中性軸,有可能使中性軸兩側(cè)焊縫軸產(chǎn)生的彎曲變形完全抵消或大部分抵消。因?yàn)楹缚p接近中性軸,使焊縫收縮引起的彎曲力矩減小,從而使構(gòu)件彎曲變形也減小。所以在焊接結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)力求使結(jié)構(gòu)對稱。對于一些截面形狀無法改變的非對稱結(jié)構(gòu)件,可在保持截面形狀不變的情況下,采用調(diào)整焊縫重心軸與中性軸距離的方法減小變形。 (三)工藝措施 1.反變形法 焊接前裝配時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)估變形的大小,給構(gòu)件一個(gè)與焊接變形方向相反的變形,以此與焊接變形相抵消,使結(jié)構(gòu)在焊接后能達(dá)到技術(shù)要求。反變形有兩種方法:①塑性反變形;②彈性反變形。在實(shí)際生產(chǎn)中,彈性反變形比塑性反變形更可靠些。因?yàn)榧词箯椥苑醋冃蔚念A(yù)應(yīng)變量不夠準(zhǔn)確,也總是可以減小角變形。若采用塑性反變形,所選取的塑性預(yù)彎量必須非常精確,否則得不到良好的效果。 2.在外拘束條件下焊接 將焊件剛性固定在夾具中,以限制構(gòu)件在焊接過程中產(chǎn)生變形。對減小焊件的角變形有很好的效果,可使焊接變形減少,但焊接應(yīng)力較高。 3.合理選擇焊接方法和焊接規(guī)范 為減小焊接變形,應(yīng)盡可能采用高能量密度的焊接方法,如電子束焊、激光焊接、窄間隙焊接等。它們有較低的焊接線能量,焊接變形極小。在一般生產(chǎn)中,CO2氣體保護(hù)焊來取代手工電弧焊,不但效率高,而且還能明顯地減小焊接變形。焊接薄板時(shí),可采用鎢極脈沖氬弧焊或電阻焊、縫焊,都可防止壓曲變形。 如果在生產(chǎn)中沒有條件采用低線能量的方法,又不降低焊接規(guī)范時(shí),可采用直接水冷或采用水冷銅塊來改變熱場分布,以達(dá)到減小變形的目的。但是對于淬硬性高的金屬材料,此方法慎用。 4.選擇合理的裝配焊接順序和焊接方向 裝配焊接順序的設(shè)計(jì),主要考慮先期焊縫產(chǎn)生的焊接應(yīng)力和變形對后續(xù)焊縫的影響,還要考慮后續(xù)焊縫產(chǎn)生的應(yīng)力和變形是怎樣與先期焊縫的影響相互作用的。實(shí)踐證明,正確選擇裝配焊接順序,是防止焊接變形的有力措施。 在生產(chǎn)中通常采用以小拼大的焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行生產(chǎn),先焊成若干部件和組件,然后裝配焊接成整體結(jié)構(gòu)。由于焊件的裝配和焊接順序不同,在生產(chǎn)過程中結(jié)構(gòu)剛性的遞增以及對焊接變形的影響也不相同,因此要對其進(jìn)行分析比較,選擇變形最小的合理裝配焊接順序。 一般情況下,應(yīng)先焊收縮量大的焊縫,后焊收縮量小的焊縫。當(dāng)同時(shí)存在對接焊縫和角焊縫時(shí),一般應(yīng)先焊對接焊縫,后焊角接焊縫;當(dāng)同時(shí)存在橫向焊縫和縱向焊縫時(shí),應(yīng)先焊橫向焊縫,后焊縱向焊縫;當(dāng)同時(shí)存在厚板焊縫和薄板焊縫時(shí),一般應(yīng)先焊厚板焊縫,后焊薄板焊縫;當(dāng)結(jié)構(gòu)中同時(shí)存在斷續(xù)焊縫和連續(xù)焊縫時(shí),一般應(yīng)先焊連續(xù)焊縫,后焊斷續(xù)焊縫。 5.預(yù)熱 焊接不均勻熱場是產(chǎn)生焊接變形的主要原因。因此,采用適當(dāng)?shù)念A(yù)熱使焊接溫度分布趨于均勻,也是一種減小焊接殘余變形的有效措施。 6.用拉伸法和加熱法減小焊接薄板的平面外變形 用機(jī)械法或預(yù)熱法使被焊壁板進(jìn)行拉伸或伸長,與此同時(shí)將壁板焊到結(jié)構(gòu)的框架上,焊完后,去掉拉伸載荷。此時(shí)壁板的收縮受到被焊框架的拘束,從而在壁板上只有小量的平面外變形產(chǎn)生。這時(shí)在焊接后壁板內(nèi)存有殘余拉伸應(yīng)力,而在框架內(nèi)則存有殘余壓應(yīng)力。這種方法對減小焊接薄板的壓曲變形具有良好的效果。 二、預(yù)防焊接冷裂紋的方法 1.正確地選材 選用堿性低氫型焊條和焊劑,減少焊縫金屬中擴(kuò)散氫的含量;搞好母材和焊材的選擇匹配;在技術(shù)條件許可的前提下,可選用韌性好的材料(如低一個(gè)強(qiáng)度等級的焊材),或施行“軟”蓋面,以減小表面殘余應(yīng)力;必要時(shí),在制造前對母材和焊材進(jìn)行化學(xué)分析、機(jī)械性能及可焊性、裂紋敏感性試驗(yàn)。 2.嚴(yán)格地按照試驗(yàn)得出的正確工藝規(guī)范進(jìn)行焊接操作 主要包括:嚴(yán)格地按規(guī)范進(jìn)行焊條烘干;選擇合適的焊接規(guī)范及線能量,合理的電流、電壓、焊接速度、層間溫度及正確的焊接順序;對點(diǎn)焊進(jìn)行檢查處理;搞好雙面焊的清根等;仔細(xì)清理坡口和焊絲,除去油、銹和水分。 3.選擇合理的焊接結(jié)構(gòu),避免拘束應(yīng)力過大;正確的坡口形式和焊接順序;降低焊接殘余應(yīng)力的峰值。 4.焊前預(yù)熱、焊后緩冷、控制層間溫度和焊后熱處理,是可焊性較差的高強(qiáng)度鋼和不可避免的高拘束結(jié)構(gòu)形式,防止冷裂紋行之有效的方法。預(yù)熱和緩冷可減緩冷卻速度(延長△t 800~500℃停留時(shí)間),改善接頭的組織狀態(tài),降低淬硬傾向,減少組織應(yīng)力;焊后熱處理可消除焊接殘余應(yīng)力,減少焊縫中擴(kuò)散氫的含量。在多數(shù)情況下,消除應(yīng)力熱處理應(yīng)在焊后立即進(jìn)行。 5.焊后立即錘擊,使殘余應(yīng)力分散,避免造成高應(yīng)力區(qū),是局部補(bǔ)焊時(shí)防止冷裂紋行之有效的方法之一。 6.在焊縫根部和應(yīng)力比較集中的焊縫表面,采用強(qiáng)度級別較低的焊條,往往在高拘束度下取得良好的效果。 7.采用惰性氣體保護(hù)焊,能最大地控制焊縫含氫量,降低冷裂紋敏感性,所以應(yīng)大力推廣TIG、MIG焊接。 三、預(yù)防焊接熱裂紋的方法 1.限制鋼材和焊材中,易產(chǎn)生偏析的元素和有害雜質(zhì)的含量,特別是S、P、C的含量,因?yàn)樗鼈儾粌H形成低熔點(diǎn)共晶,而且還促進(jìn)偏析。C≤0.10%熱裂紋敏感性可大大降低。必要時(shí)對材料進(jìn)行化學(xué)分析、低倍檢驗(yàn)(如硫印等)。 2.調(diào)節(jié)焊縫金屬的化學(xué)成分,改善組織、細(xì)化晶粒,提高塑性,改變有害雜質(zhì)形態(tài)和分布,減少偏析,如采用奧氏體加小于6%的鐵素體的雙相組織。 3.提高焊條和焊劑的堿度,以減低焊縫中雜質(zhì)的含量,改善偏析程度。 4.選擇合理的坡口形式,焊縫成型系數(shù)ψ=b/h>1,避免窄而深的“梨形”焊縫(焊接電流過大也會(huì)形成“梨形”焊縫),防止柱狀晶在焊道中心會(huì)合,產(chǎn)生中心偏析形成脆斷面;采用多層多道焊,打亂偏析聚集。 5.采用較?。ㄟm當(dāng))的焊接線能量,對于奧氏體(鎳基)不銹鋼應(yīng)盡量采用小的焊接線能量(不預(yù)熱、不擺動(dòng)或少擺動(dòng)、快速焊、小電流)、嚴(yán)格掌握層間溫度,以縮短焊縫金屬在高溫區(qū)的停留時(shí)間。 6.注意收弧時(shí)的保護(hù),收弧要慢并填滿弧坑,防止弧坑偏析產(chǎn)生熱裂紋。 7.盡量避免多次返修,防止晶格缺陷聚集產(chǎn)生多邊化熱裂紋。 8.采取措施盡量降低接頭應(yīng)力,避免應(yīng)力集中,并減少焊縫附近的剛度,妥善安排焊接次序,盡量使大多數(shù)焊縫在較小的剛度下焊接,使其有收縮的余地。 四、預(yù)防再熱裂紋的方法 1.選材時(shí)應(yīng)注意能引起沉淀析出的碳化物形成元素,尤其是V的含量。必須采用高V鋼材時(shí),焊接及熱處理時(shí)要特別加以注意。 2.熱處理時(shí)避開再熱敏感區(qū),可減少再熱裂紋產(chǎn)生的可能性,必要時(shí)熱處理前做熱處理工藝試驗(yàn)。 3.盡量減少殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中,減少余高、消除咬邊、未焊透等缺陷,必要時(shí)將余高和焊趾打磨圓滑;提高預(yù)熱溫度,焊后緩冷,降低殘余應(yīng)力。 4.適當(dāng)?shù)木€能量,防止熱影響區(qū)過熱,晶粒粗大。 5.在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下,選用低一個(gè)強(qiáng)度等級的焊條,讓其釋放一部分由熱處理過程消除的應(yīng)力,讓應(yīng)力在焊縫中松弛,對減少再熱裂紋有好處。 五、預(yù)防未焊透的方法 1.控制好坡口尺寸:間隙、鈍邊、角度及錯(cuò)口等。 2.控制電流、極性和焊速;使接頭充分預(yù)熱,建立好第一個(gè)熔池。 3.控制焊條直徑和焊接角度;克服電弧偏吹。 4.雙面焊清根一定要徹底。 5.坡口及鈍邊上的油、銹、渣、垢一定要清理干凈。 |