液压油缸时的焊接应力和变形控制

　　面对称坡 口， 并在 多层焊时采用与构件 中和轴对称 的焊接顺 序 。６ ） Ｔ形接 头板厚较大时采用开坡 口角对接焊缝 。７ ） 采用焊前反变 形方法控制焊后的 角变形 。 ８ ） 采用刚性夹具固定法控制焊后变形。 ９ ） 采用 构件预 留长度法补偿 焊缝纵 向收缩变形， 如 Ｈ形纵向焊缝 每米长可 预留 Ｏ ． ５ ｍｍ￣Ｏ ． ７ ｍｍ。ｌ ｏ ） 对 于长构件 的扭 曲， 主要靠提 高板材平整度和 构件组装精度 ， 使 坡 口角度和 间隙准确， 电弧的指 向或 对中准确 ， 以使 焊缝角度变形和翼板 及腹板纵 向 变 形值 与构件长度方 向一致。¨） 在焊缝众多的构件组焊时或 结构安装 时， 要采取 合理 的焊接顺序 。１ ２ ） 设计上要最好能够降低焊缝的数量和尺 寸， 合理布 置焊缝， 除了要避免焊缝 密集 以外 ， 还应 使焊缝位置尽可 能靠 近构件 的中 和轴， 并使焊缝 的布置与构件中和轴相对称。 ３ ． 焊 接 应 力 的 控 制 措 施 构 件焊接时产生瞬 时内应力 ， 焊接 后产 生残余应力 ， 并同时产生残余 变形， 这是不可避免 的现象 。 焊接变形 的矫正费时费工， 构件 制造和 安装企 业首先考虑的是控制变 形， 往往对控制 残余应力较为忽视 ， 常用 一些卡 具、 支撑以增加刚性来控制变形 ， 与此 同时实际上增大 了焊后的残余应 力。对 于一些本身刚性较大 的构件 ， 如板厚较大 ， 截面本身的惯性矩较大 时， 虽然 变形会较小， 但 却同时产 生较大 的内应力 ， 甚至产生裂纹 。因此 ， 对 于一些 构件截面厚大 ， 焊接节 点复杂 ， 拘束度大 ， 钢 材强度级别 高， 使用条件 恶劣 的重要结构要注 意焊接应力 的控制 。 控制应力的 目标是 降低其峰值使其均匀分布 ， 其控制措施有 以下几种 ： １ ） 减 小焊 缝尺寸 ： 焊接 内应力 由局部加 热循环而 引起 ， 为此 ， 在满足 设计 要求的条件下， 不应加大焊缝尺寸和层高 ， 要转变焊缝越大越安全 的观念。 ２ ） 减 小焊接拘束 度： 拘束度越大， 焊接应力越大， 首先应尽量使焊缝在较 小 拘束度下焊接 ， 尽 可能不用刚性 固定的方法控制变 形， 以免增大焊接拘 束 度 。３ ） 采取合理 的焊接顺序： 在焊缝较多的组装条件下 ， 应根据构件形状和 焊缝的布置 ， 采取先焊收缩量较大 的焊缝 ， 后焊收缩量较 小的焊缝 先焊拘 束度较大而不能 自由收缩的焊 缝， 后焊拘 束度较 小而 能 自由收缩的焊缝的 原则 。 ４ ） 降低 焊件 刚度， 创造 自由收缩的条件。 ５ ） 锤击法减 小焊接残余应力： 在每层焊道 焊完后立 即用 圆头敲渣小锤或 电动 锤击 工具均匀敲击 焊缝金 属， 使其产生塑性延伸变 形， 并抵消焊缝冷却后承受的局部拉应力。 但根部

　　１ ． 结构变形形成的原因 １ ． １焊缝截 面积 的影响 。 焊缝截面积是指熔 合线范 围内的金属面积。 焊 缝面积越大， 冷却时收缩 引起 的塑性变形量越大， 焊缝面积对纵 向、 横向及 角变形 的影 响趋势 是一致的， 而且是起 主要的影响 ， 因此， 在板厚相 同时，

　　（ 山东塔高矿业机械装备制造 有限公司 山东泰安 ２ ７ １ ４ １ １ ） 摘 要： 生产液压油缸时候焊接工序经常会遇到缸 体的变形， 钢结构的焊接过程其实就是在焊件局 部区域加热 后又冷却凝 固的热过 程， 但 由于 不均 匀温度场 ， 导致焊件不均匀的膨胀和收缩 ， 从而使焊件 内部产生焊接应力而引起 焊接变 形。 关键词 ： 液压油缸； 焊接 应力 ； 焊接变形： 原因与控制

　　别大 ， 因而角变形较大 。 双面焊时情况不一样， 随着坡口角度和 间隙的减

　　１ ５焊接层数的影响 。１ ） 横 向收缩 ： 在对接接头多层焊接时 ， 第一层焊 缝的横 向收缩符合对接焊 的一般条件和变形规律， 第一层 以后相 当于无 间 隙对接焊 ， 接近于盖面焊道时与堆焊的条件 和变形规律相似 ， 因此 ， 收缩变 形相对 较小。 ２ ） 纵 向收缩 ： 多层焊接 时， 每层焊缝的热输入比一次 完成的单 层焊时的热输入小得多 ， 加热 范围窄 ， 冷 却快 ， 产生的收缩变 形小得多 ， 而 且前层焊缝焊成后都对 下层焊缝形成约 束， 因此 ， 多层焊 时的纵 向收缩变 形比单层焊 时小得 多， 而 且焊的层数越多， 纵向变 形越 小。 ２ ． 变形的控制措施 在工程焊接实 践中， 由于各种条件 因素的综合作用 ， 焊 接残 余变 形的 规律比较复杂， 了解各 因素单独作用的影响便于对工程具体情况做 具体 的 综合分析。 所 以， 了解焊接 变形产生 的原 因和影响因素 ， 则 可以采取 以下控制 变 形的措施 ： １ １ 减 小焊缝截面 积， 在得到完整、 无超标缺 陷焊缝的前提 下， 尽 可能采用较小的坡 口尺寸 （ 角度和 间隙 ） 。２ ） 对屈服强度 ３ ４ ５ ＭＰ Ａ 以下， 淬 硬性不强 的钢材采 用较小 的热输 入， 尽可能不预热或适 当降低预热 、 层问 温度 ； 优先采 用热 输入较小的焊接方法 ， 如 ＣＯ 气体保护焊 。３ ） 厚板焊接 尽可 能采用 多层焊 代替单层焊。４ ） 在满足设计要 求情况 下， 纵向加强肋和 横 向加 强肋 的焊 接可采用间断焊接法 。５ ） 双面均 可焊 接操作时， 要采用双

　　１ ． ２焊接热输入的影响。一般情况下 ， 热输入大时 ， 加热 的高温 区范围 大， 冷却速度慢， 使接头塑性变形区增大 。 １ ． ３焊接方法的影响。 多种焊接方法 的热输入差别较大 ， 在建筑钢结构 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ接常用的几种焊接方法中， 除电渣 以外 ， 埋弧焊热输入最大 ， 在 其他条件 如焊缝断面积等相同情况下， 收缩变 形最大 ， 手工 电弧焊 居中， ＣＯ 气体保 护焊最小 。 １ ． ４接头形式的影响。在焊接热输入 、 焊缝截 面积 、 焊接 方面 等因素条 件相 同时， 不 同的接头形式对 纵向、 横 向、 角变 形量 有不同的影响。常用的 焊缝 形式有堆 焊、 角焊 、 对接焊 。１ ） 表面堆焊 时， 焊缝 金属的横向变形不但 受到纵横 向母材的约束， 而且加热只限于工件表 面一定深度而使焊缝的收 缩 同时受到板 厚、 深度 、 母材方面的约束， 因此 ， 变形比较小。２ ） ｖ形角接 接头和搭接接头时 ， 其焊缝横 向收缩情况 与堆焊 相似， 其横 向收 缩值与角 焊缝面 积成正 比， 与板厚成反比。 ３ ） 对接接头在单道 （ 层） 焊 的情况下 ， 其焊 缝横 向收缩 比堆焊和角焊大 ， 在单面焊时坡 口角度 大， 板厚上、 下收缩量差