生產(chǎn)中降低焊接件殘余應(yīng)力的措施

董志合，關(guān)敬巧，李海云

（保定維爾鑄造機(jī)械股份有限公司，河北保定 071058）

焊接殘余應(yīng)力對焊接件的強(qiáng)度、疲勞壽命、結(jié)構(gòu)變形及金屬脆性破壞等方面影響都很大，所以必須降低和消除。采取適當(dāng)?shù)暮附庸に嚭秃负筇幚砜梢越档秃拖附託堄鄳?yīng)力。

1 焊接工藝

在施焊過程中采取適當(dāng)?shù)暮附庸に嚳梢越档秃附討?yīng)力的存在.

1.1 預(yù)熱

預(yù)熱分為兩種：即全部均勻加熱和只在焊接邊緣局部預(yù)熱。

在局部預(yù)熱時，預(yù)熱的效果與附加熱源的強(qiáng)度及位置有關(guān)，應(yīng)離開焊接邊緣40 mm～70mm左右[1]，如圖1所示。

1.2 選擇合理的焊接順序

對較大部件，焊接順序?yàn)閺闹虚g向外四周進(jìn)行焊接；在焊接對稱焊縫時，在對稱位置同時進(jìn)行焊接。

圖1 加熱位置

如脫箱機(jī)中的梁，由于受力較大，且要求精度較高，必須減少焊接變形及盡量減少殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。如圖2所示，若先將2，3，5焊在一起，再焊序號4，6會產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力。后來改成如圖3的焊接順序，此件焊后殘余應(yīng)力減少很多，焊接變形很小。

如果焊縫較長（大于1 000 mm），可采用逐步退焊法和跳焊法，使溫度分布較為均勻，減少焊接應(yīng)力和變形；對于90°交叉焊縫，在交叉處留10 mm不焊（如肋板的角部；在一塊鋼板外貼焊鋼板的四周焊縫的角部）。

圖2 脫箱機(jī)中的梁

圖3 脫箱機(jī)中的梁的焊接順序

2 焊后去應(yīng)力處理

焊后去應(yīng)力處理分為自然時效去應(yīng)力，去應(yīng)力退火，振動時效消除應(yīng)力等。

2.1 自然時效去應(yīng)力

若交貨時間允許，可以用自然時效的方法，放置較長一段時間再加工，但是當(dāng)然要達(dá)到較好的效果，會需要較長的時間。

2.2 去應(yīng)力退火

退火是消除焊接殘余應(yīng)力的最有效的辦法，若條件允許，首選退火，退火時必須嚴(yán)格按退火工藝曲線執(zhí)行。若無條件退火時，可采用振動時效消除應(yīng)力。

2.3 振動時效消除應(yīng)力

振動時效也是有效去除焊接應(yīng)力的方法。以下形狀的件都可振動時效處理[2]。

1）梁型件：即長 /寬＞3，長 /厚＞5；

2）板型件：長≈寬，長/厚＞5；

3）方形類，長≈寬≈高；

4）圓環(huán)件；

5）軸類件。

振動時效時，必須嚴(yán)格按振動時效設(shè)備使用說明書操作才能達(dá)到時效的目的。

鑄造機(jī)械設(shè)備中，如振動設(shè)備的振動體，工作狀態(tài)為在振動體的每一側(cè)至少安裝一個振動電機(jī)，在振動電機(jī)安裝位置附近，經(jīng)常出現(xiàn)鋼板撕裂現(xiàn)象，原因?yàn)楹附討?yīng)力沒有很好的去除，先是產(chǎn)生微裂紋，隨著裂紋的擴(kuò)大，焊縫附近鋼板撕裂。

為避免以上現(xiàn)象發(fā)生，需在焊前及焊接過程中及焊后采取有效的措施，若條件允許，最好將振動體焊接后，整體進(jìn)行時效處理，但由于受設(shè)備，環(huán)保等條件限制，不具備條件，可按下面的方法對振動體進(jìn)行振動時效處理。

以圖4所示振動體為例，焊接工藝為：先將電機(jī)底板（序號2）與端板（序號1）焊在一起，焊接時電機(jī)底板四角處留10mm不焊，用于釋放應(yīng)力。兩件焊好后進(jìn)行振動時效。再將拉力鋼管（序號4）及上面的筋板（序號3，5）組焊在一起后進(jìn)行振動時效，再與其他件組焊，（焊接端板與拉力管上的筋時，從拉力管開始向外焊接），焊完后整體進(jìn)行振動時效。然后再放置一段時間進(jìn)行自然時效。這樣可勻化焊接應(yīng)力，減小焊接變形。

圖4 電機(jī)座焊接件

3 結(jié)束語

采取適當(dāng)?shù)暮附庸に嚱Y(jié)合焊后處理辦法。能夠降低或勻化焊接應(yīng)力，提高振動體使用壽命。