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钢格栅板焊接变形的原因及预防措施

来源:【鑫拓丝网】  发表时间:【2018-09-19】

 

随着不锈钢钢格栅板的广泛应用,不锈钢钢格栅板的焊接变得尤为重要。不锈钢钢格栅板焊接变形,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。不锈钢钢格栅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。

钢格栅板焊接变形的影响因素

.输入热源对焊接变形的影响

在钢格栅板焊接过程中,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,而钢格栅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格栅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栅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。

.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、钢格栅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,在不锈钢钢格栅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。

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。

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