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焊接中防止变形和减少内应力的方法

晨怡热管 2009-9-29 12:41:34
在农机修理中焊接是非常重要的一种方法,但是如果焊接不好就会产生变形和内应力,甚至焊后的零件无法使用而报废。

   一、减少内应力的方法
   1.锤打和锻冶——机械法

   当焊修较长的裂缝和堆焊层,需要以一端连续焊到另一端时,在焊修进行中,趁着焊缝和堆焊层在炽热的状态下,用手锤敲打,这样可以减少焊缝的收缩和减少内应力。敲打时,焊修金属温度800℃时效果最好。若温度下降,敲打力也随之减小。温度过低,在300℃左右就不允许敲打了,以免发生裂纹。锻冶方法的道理与上述基本一致,不同的是要把焊件全部加热后再敲打。

   2.预热和缓冷——热力法

   此种方法就是焊修前将需焊的工件放在炉内,加热到一定的温度(100~600℃),在焊接过程中要防止加热后的工件急剧冷却。这样处理的目的是降低焊修部分温度和基体金属温度的差值,从而减少内应力。缓冷的方法是将焊接后的工件加热到600℃,放到退火炉中慢慢地冷却。

   3.“先破后立”法

   铸铁件用普通碳素钢焊条焊接时,很容易产生裂纹,用铸铁焊条又不经济。现介绍一种“先破后立”用碳素钢焊条焊接的方法:先沿焊缝用小电流切割,注意只开槽而不切透,然后趁热焊接。由于切割时消除了裂纹周围局部应力,不会产生新裂纹,焊接效果很好。

   在焊接过程中减少内应力有以上三种方法,现举例如下:铸铁泵壳裂缝的焊接。

   (1)在裂缝的两端点钻止裂孔(φ10mm),以防焊接中裂缝进一步向外扩展。

   (2)用手动磨光机在裂缝的位置开坡口,坡口顶宽8~9mm,略成V字形,深32mm(此泵泵壳壁厚为40mm),使得能够焊入电焊液。

   (3)焊接为手工焊,采用φ3.2mm专用铸铁电焊条,使用直流电焊机,反接,电流为150A,实施间断焊,即每焊长15~20mm电焊缝,停等片刻。在停焊间隙,当焊接熔液凝固后,由白热状态到红热状态时,用小尖锤捶击电焊缝,捶击用力要轻,速度要快,次数要多,使焊缝金属减薄向四周伸长,抵消一些焊缝收缩并减少焊接应力,这样能有效地提高焊缝金属的抗裂性(注意使用小锤头必须是半径为10mm左右的圆弧形的)。待焊接熔池冷却到暗红色消失后再接着焊。

   (4)对于较长的裂缝,为避免开裂,必须分段焊补。分段的原则是先焊能自由伸缩的那段。如分三段,应首先焊中间的一段,当此段冷至暗红色消失时,立即施焊另一段,然后焊最后一段。

   (5)施焊前,先对焊缝区进行预热,焊后保温,以降低冷却速度。预热、保温不仅能提高焊缝金属的抗裂性,而且还有益于降低熔合线附近区域的硬度。

   二、减少和防止焊修时变形的方法

   1.预热法

   在焊接前对焊接件进行预热,不仅可以减少内应力,而且也是一种减少变形的好方法。

   2.预加反变形法

   预加反变形法是根据被焊金属的性质,预先凭经验估计出焊修后发生变形的方向和收缩量,在焊修前,将工件用机械方法进行预变形,使焊修后的变形恰好和预变形抵消。

   3.水冷法

   此种方法就是利用冷水喷射焊件,用降低基体金属的温度来防止变形,也可以将焊件浸在冷水槽中,露出需要焊修的部分,这样使基体金属温度不会升高,因此焊修件也不会引起变形。

   4.夹固法

   此种方法就是用刚性较大的夹具紧固焊件,防止被焊件在焊接时产生变形。但此法将在焊件内部残留着内应力,因此,这种方法主要应用于具有良好可塑性的低碳钢薄板焊接。

   5.合理选择焊接规范

   在焊接前,合理选择焊接规范,对减少焊件变形影响很大。如随着电流强度的增加,焊件的变形相应增大。焊缝的焊接顺序对减少焊件变形有很大意义,结构上的焊缝,应该使被连接的两个部件之间的焊缝最后焊成。对于柱形板结构,应该先焊纵向(轴向)焊缝,然后焊环形焊缝,否则,会使结构中央引起凸起变形,甚至裂缝。若焊件是一些钢板组成的金属板,应首先拼焊钢板的横向焊缝,当组成单个板条后,可采用分段焊,每一段都是朝着与施焊总方向相反的方向施焊,即采用逆向焊接法。

   另外,在焊接焊件时,如条件允许,应尽量采用快速和多层的焊接方法,各层间隔时间越短,效果就越好。
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