消除焊接残余应力有那几种方法?求解
1、整体热处理:这种方法的有效性取决于材料成分、质地、加热温度和保温时间长短。对于低碳钢和部分低合金钢制成的焊接件,加热至650℃并保温20~40小时,几乎可以完全消除残余应力。
此外,还有一些爆炸性的方法可以用来减压。
2、局部热处理:当大型焊接结构的加热受炉子尺寸限制或加工要求不是特别高时,可采用这种方法。
加热方式有火焰、红外线、电阻、感应等多种,关键是保持加热均匀和一定的加热宽度。
对于低合金高强度钢,通常在焊缝每侧加热 100 至 200 毫米的距离。
焊接残余应力对构件的危害及消除方法??
焊接残余应力会对部件造成多种危害。其中,对结构刚度的影响尤为重要。
当外部载荷产生的应力与结构特定区域的残余应力之和达到屈服点时,该区域的材料发生局部塑性变形,失去承受进一步外部载荷的能力。
减少结构的有效横截面积会降低其刚度。
另一方面,焊缝残余应力对受压构件稳定性的影响也不容忽视。
当外荷载产生的压应力与残余应力产生的压应力重叠并达到屈服点时,该截面就失去承受附加外荷载的能力。
这不仅削弱了零件的有效截面积,而且改变了有效截面积的分布,从而降低了受压构件的稳定性。
焊接残余应力也会影响静载荷强度。
对于无明显应力集中的焊接结构,残余应力一般不影响结构的静载强度,只要材料具有一定的塑性变形能力即可。
但如果材料处于脆性状态,残余拉应力和外载荷应力可能重叠,导致局部应力首先达到断裂强度,导致结构早期失效。
焊接残余应力也会影响疲劳强度。
残余应力的存在改变了可变载荷的应力循环。
这种平移仅改变平均值,不改变幅度。
结构疲劳强度的极限振幅随着应力循环平均值的增加而减小,反之亦然。
因此,如果残余拉伸应力以应力集中状态存在,则疲劳强度降低。
焊接残余应力还影响焊件的加工精度和尺寸稳定性。
如果在加工过程中从焊件上去除部分材料,残余应力也会释放。
这破坏了残余应力原来的平衡状态,使焊件变形,影响加工精度。
焊接残余应力也会引起应力腐蚀开裂。
应力腐蚀开裂是由于残余拉应力和化学腐蚀的共同作用而产生裂纹的现象。
对于特定的材料和介质组合,应力腐蚀开裂所需的时间与残余应力的大小有关;残余拉应力越大,应力腐蚀开裂所需的时间越短。
可采用多种方法消除焊接残余应力。
例如,锤击焊接区域用于控制焊接残余应力。
焊接完毕后,用小锤敲击焊缝区及其邻近区域,使金属膨胀,有效降低焊缝残余应力。
另一种方法是利用预热来控制焊接残余应力。
焊前对零件进行预热,可以减小零件体内的温差,减慢冷却速度,从而减少焊接残余应力。
“加热应力降低区法”也是一种有效的方法。
焊接时,可以通过加热阻止焊区自由膨胀和收缩的部分,使焊区的膨胀和收缩同时发生,来减小焊接应力。
这种方法称为“加热去应力区”,被加热的部分称为“去应力区”。
另一种方法是采用高温回火消除焊缝残余应力。
高温回火将零件的温度提高到特定值,在该温度下产生最大应力。
可降低至屈服点值。
为了完全消除结构中的残余应力,必须将零件加热到屈服点为零的温度,但通常采用的回火温度接近该温度。
总体而言,高温回火是生产中应用最广泛、最有效的消除残余应力的方法。
局部高温回火仅对焊缝及其局部区域进行加热,因此消除应力效果不如整体高温回火。
但这种方法多用于设备简单、刚性较低的零件。
温差拉伸法是通过局部加热消除焊接残余应力的方法。
该方法的基本原理与机械拉伸法相同,主要区别是利用局部加热的温差来拉伸焊缝区。
使用这种方法,可以消除大约 50% 至 70% 的残余应力。
采用振动法消除焊接残余应力也是一种有效的方法。
这是一种通过振动逐渐降低结构残余应力的方法,设备简单,成本低,时间短,而且高温回火时不存在氧化问题。
最后,爆炸法也是消除焊接残余应力的有效方法。
这是利用放置在焊缝附近的爆炸带,将爆炸产生的冲击波与焊接残余物相互作用,使金属产生适量的塑性变形,使焊接残余应力消失的方法。
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