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焊接應(yīng)力與變形發(fā)生的原因
發(fā)生焊接應(yīng)力和變形的原因許多,下面剖析一下其間的主要原因
(一)焊接時(shí)焊件不均勻加熱
因?yàn)椴糠旨訜岬饺刍癄顩r,構(gòu)成焊件上溫度不均勻散布
下面呢以焊絲電弧焊接為例,觀察一下溫度不均勻散布引起的焊接應(yīng)力與變形的過程。
沿鋼板邊緣進(jìn)行堆焊,如果鋼板時(shí)由很多塊互相能自在滑動(dòng)的板條組成,板條受熱而伸長(zhǎng),伸長(zhǎng)的多少與溫度的高低成正比。
焊接加熱過程中,剛半年實(shí)際上是一個(gè)全體,受熱部分金屬要受到下面為受熱部分金屬的束縛,不能自在伸長(zhǎng)。因而,堆焊部分金屬伸長(zhǎng)時(shí),帶著整塊鋼板繞中性面向上彎曲變形,受到壓縮壓力。當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí),壓縮應(yīng)力繼續(xù)添加。鋼板隨溫度的升高,屈從極限不斷下降,在600°c左右屈從極限幾乎接近于零。因而堆焊部分的金屬在壓縮應(yīng)力作用下發(fā)生塑性變形(指不能恢復(fù)的變形)。
焊接結(jié)束冷卻時(shí),堆焊金屬逐漸縮短而使內(nèi)部的壓縮應(yīng)力逐漸消失;一起,在高溫發(fā)生的壓縮變形(塑性變形部分)保存下來,即堆焊金屬冷卻下來后比原始長(zhǎng)度要縮短。相同道理,縮短時(shí)也受到本來未加熱部分金屬的束縛,其成果使整塊鋼板發(fā)生向下彎曲變形;一起,堆焊開始金屬受到拉伸應(yīng)力。由上述例子可以看出,焊件部分不均勻受熱是發(fā)生變形和應(yīng)力的根本原因。焊接后,在焊縫以及焊縫附近金屬受拉應(yīng)力,離焊縫較遠(yuǎn)的金屬受拉應(yīng)力。
(二)熔敷金屬的縮短
焊縫金屬在凝結(jié)和冷卻過程中,體積要發(fā)生縮短,這種縮短使焊件發(fā)生變形和內(nèi)應(yīng)力,焊縫金屬的縮短量決定于熔化金屬的數(shù)量。例如焊接V型坡口對(duì)接接頭時(shí),焊縫上部寬,熔化金屬多,縮短量大。上下縮短量不一致,就會(huì)發(fā)生角變形。
(三)金屬安排的改變
金屬被加熱到很高溫度并隨后冷卻下來,金屬內(nèi)部安排要發(fā)生改變。因?yàn)楦鞣N安排的比容不同,所以,金屬冷卻下來時(shí)要發(fā)生體積的改變。