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減小焊接殘余變形的設(shè)計(jì)措施:
盡量減少不必要的焊縫
在焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)該力求使焊縫數(shù)量減少。一般在設(shè)計(jì)中常采用加肋板來提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和剛度,特別是有時(shí)為減輕主體結(jié)構(gòu)重量而采用較薄板,勢(shì)必增加肋板數(shù)量,從而大大增加裝配和焊接的工作量,其結(jié)果是不但不經(jīng)濟(jì),而且焊縫致使焊接變形過大。所以實(shí)踐證明合理選擇板厚,適當(dāng)減少肋板,使焊縫減少,即使結(jié)構(gòu)可能稍重,還是比較經(jīng)濟(jì)的。
4.合理安排焊縫位置
為避免焊接結(jié)構(gòu)彎曲變形,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)力求使焊縫位置對(duì)稱于料接構(gòu)件的中性軸或接近于中性軸。因?yàn)楹缚p對(duì)稱于中性軸,有可能使中性軸兩側(cè)焊縫軸產(chǎn)生的彎曲變形完全抵消或大部抵消。因?yàn)楹缚p接近中性軸,使焊縫收縮引起的彎曲力矩減小,從而使構(gòu)件彎曲變形也減小。所以在焊接結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)力求使結(jié)構(gòu)對(duì)稱。對(duì)于一些截面形狀無(wú)法改變的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)件,可在保持截面形狀不變的情況下,采用調(diào)整焊縫中心軸與中性軸距離的方法減小變形。
預(yù)防焊接冷裂紋的方法
1.正確地選材
選用堿性低氫型焊條和焊劑,減少焊縫金屬中擴(kuò)散氫的含量;搞好母材和焊材的選擇匹配;在技術(shù)條件許可的前提下,可選用韌性好的材料(如低一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的焊材),或施行“軟”蓋面,以減小表面殘余應(yīng)力;必要時(shí),在制造前對(duì)母材和焊材進(jìn)行化學(xué)分析、機(jī)械性能及可焊性、裂紋敏感性試驗(yàn)。
2.嚴(yán)格地按照試驗(yàn)得出的正確工藝規(guī)范進(jìn)行焊接操作
主要包括:嚴(yán)格地按規(guī)范進(jìn)行焊條烘干;選擇合適的焊接規(guī)范及線能量,合理的電流、電壓、焊接速度、層間溫度及正確的焊接順序;對(duì)點(diǎn)焊進(jìn)行檢查處理;搞好雙面焊的清根等;仔細(xì)清理坡口和焊絲,除去油、銹和水分。
3.選擇合理的焊接結(jié)構(gòu),避免拘束應(yīng)力過大;正確的坡口形式和焊接順序;降低焊接殘余應(yīng)力的峰值。
鎂及鎂合金的焊接性
1.氧化和蒸發(fā)
由于鎂的氧化性極強(qiáng),在焊接過程中易形成氧化膜(MgO),MgO熔點(diǎn)高(2500℃)、密度大(3.2g/cm3),易在焊縫中形成夾雜,降低了焊縫性能。在高溫下,鎂還容易和空氣中的氮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成鎂的氮化物,弱化接頭的性能。鎂的沸點(diǎn)不高,這將導(dǎo)致在電弧高溫下很容易蒸發(fā)。
2.晶粒粗大
由于熱導(dǎo)率大,故焊接鎂合金時(shí)要用大功率熱源、高速焊接,易造成焊縫和近焊縫區(qū)金屬過熱和晶粒長(zhǎng)大。
3.熱應(yīng)力
鎂合金熱膨脹系數(shù)較大,約為鋁的1~2倍,在焊接過程中易產(chǎn)生大的焊接變形,引起較大的殘余應(yīng)力。
4.焊縫金屬下塌
由于鎂的表面張力比鋁小,焊接時(shí)很容易產(chǎn)生焊縫金屬下塌,影響焊縫成形質(zhì)量。
5.氣孔
與焊接鋁合金相似,鎂合金焊接時(shí)易產(chǎn)生氫氣孔。氫在鎂中的溶解度隨溫度的降低而減小,而且鎂的密度比鋁小,氣體不易逸出,在焊縫凝固過程中會(huì)形成氣孔。