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如何避免不锈钢钢格板变形及变形的原因

点击量:  时间:2016-07-29

 

如何避免不锈钢钢格板变形及变形的原因

随着不锈钢钢格板的广泛应用,不锈钢钢格板 的焊接变得尤为重要。不锈钢钢格板焊接变形,严重影响焊接质量和使用性,其具有复杂性、多样性,常见的 变形主要与横向收缩、纵向收缩、弯曲变形、翘曲等有 关。不锈钢钢格板焊接过程中需要考虑板材的材料、几何形状 和尺寸及约束条件等因素的影响,同时还要将焊接的 工艺和焊接的参数列入到影响因素范围之中。具体地 说,不锈钢板材所能抵抗失稳变形的阻力和其所能承受的临 界载荷主要与所选板材自身的材料、几何形状等设计 相关量相对应,两焊接所产生失稳的残余应力则与焊 接所采用的方法和参数有密不可分的关系。总体而 言,选用合理的设计和制造将会显著减小或消 除不锈钢钢格板焊接变形。

焊接变形的影响因素

1. 输入热源对焊接变形的影响

在钢格板焊接过程中,受到局部高温热源的影响,焊缝区 被急剧加热,并局部熔化。该区域材料被加热,使焊接 区扩展,而钢格板周围温度相对较低区域对焊接区产生约束, 从而产生弹性热应力,材料的屈服应力极限在温度升高后急剧下降,导致热弹性应力超过屈服极限,形成热 压缩。冷却时,焊缝区材料收缩受到周围区域不均匀 温度场的影响,产生不均匀的收缩变形,焊接区呈现拉 伸残余应力,相邻区域承受压缩残余应力。 不锈钢钢格板焊接对于热源的输入非常敏感,合理 控制输入热源能量的大小对于钢格板焊件质量有重要意义。 输入较大的热源能量会造成较大的收缩变形,反之,输 入较小的热源能量会造成较小的收缩变形。因此在保 证焊缝形成良好情况下,选用尽可能小的输入热源。

.焊缝尺寸对焊接变形的影响

对于不锈钢钢格板焊接来说,焊缝的面积 尺寸与钢格板焊件的挠曲变形有着密不可分的关系, 另外,焊缝在结构中的位置对于不锈钢钢格板焊接 变形也会产生影响。不对称的安排会导致焊件的弯曲 变形,钢格板焊件截面中性轴越接近焊缝,相对而言弯曲变形 越小;反之,焊件截面中性轴离焊缝越远,相对而言弯 曲变形越大。

3.焊板初始粗糙度和板厚对焊接变形的影响

但在实际加工生产中不可能制造出理想情况下的不锈 钢板材,其可能存在不同程度的初始挠曲变形或者初 始几何缺陷,这些初始表面粗糙度和缺陷会在一定程 度上造成钢格板焊接的临界失稳变形。对于存在不平整 度问题的板材,残余应力的增加,起始阶段板材挠度的 增长是相对缓慢的;但在焊接产生的残余应力超过某一定值时,瞬间板材挠度的增加会相对较快。初始粗 糙度相对较大时,板材所能承受的临界载荷值就会在 一定程度上降低,产生失稳变形越容易。因此必须严 格控制不锈钢板材焊件的初始表面粗糙度,否则其会 大大地影响着焊接抗失稳变形阻力和临界载荷。 除初始表面粗糙度外,板材厚度对于失稳变形 也是一个重要的影响因素。焊板厚度越小,其刚度就 越小,抵抗弯曲变形的能力就越低,在不锈钢板材对接 焊时,受到高温热源的影响,就更容易发生挠曲变形。 相反,焊接厚度越大,刚度就更大,不易变形。                 

4、钢格板装配对焊接变形的影响

钢格板焊接时选择合适的焊件装配顺序,避免在总 的构件内引起多余的装配应力。由于在不同装配阶段 装配体总的刚性化和重心位置的改变,会导致装配后钢格板 焊件内存在本不应该有的应力。一般而言,处理不好 装配焊接顺序,会直接影响焊接的质量。另外,在不锈 钢钢格板装配过程中有可能产生新的残余应力,如果新 的残余应力大于临界变形应力,就会引起焊件变形。 因此应该尽可能减少或者避免产生装配应力。 总之,焊接变形影响因素并不是孤立存在的,焊接 不规则的形变是多个因素综合作用的结果。这需要从 多个角度综合考虑,在生产和设计过程中找到一个更 合理的措施,以减小焊接变形。

平台格栅板 (1).jpg

变形的控制及工艺措施

不论是手工焊接和自动焊接技术、焊接经验和焊接工艺的选择都是很重要,因此操作人员除了平时加强焊接技术的训练和焊接技术的积累外,还要合理的选择焊接工艺,这样对焊接质量的提高有着深远的意义。

1、 钢性强制性固定法焊接。采用焊接夹具或者组合夹具,将钢格板焊件强制性固定牢靠后对焊件进行焊接,目的是增强其组合的钢性,减小焊接过程中变形的倾向。保证装配的几何尺寸。如果钢格板的焊缝比较长,可以采用压铁法分别放在焊缝的两边,以减少焊缝的变形。

2.不锈钢钢格板在焊接过程中减小变形的技术措施。在焊接过程中要注意以下两方面的问题。a.尽量减小加热阶段产生的纵向塑性压变力。纵向塑性压变力包括:预拉伸力(机械拉伸和预置温度拉伸)、等效降低热输入法(采用的各种冷却夹具焊缝两侧预先沉积的吸热物质等)和降温梯度的均匀预热法。b.尽量增大冷却过程中的纵向塑性拉应变,其中包括夹具的拘束动态温差拉伸(随焊激冷)和静态温差拉伸。

3不锈钢钢格板在焊接后的变形控制措施。最科学的方法是采用多点加热的方法对不锈钢钢格板产生的凸凹变形进行矫正,一般情况下,加热点直径不小于 15mm,加热点与加热点之间的距离应该根据板材的变形量大小来制定,正常的情况下在 50-100mm 范围内。通过采用焊接后消除残余应力热处理法克服钢制焊接构件的变形研究表明,为了更好的防治不锈钢薄板焊接后回弹变形,稳定构件的尺寸,通过缝隙试样、板条、板块试样等方式强制焊接后,再对构件进行焊后热处理可以有效的克服板材焊接的变形。

不锈钢钢格板焊接变形的控制是提高焊接质量的最关键的问题,在焊接过程中要对每一个过程都要把好质量关的同时,操作人员还要加强平时的焊接技术的训练,以提高焊接技术水平和焊接经验的积累,使不锈钢钢格板的焊接质量得以提高。

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