如何防止焊件产生变形和裂纹

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防止焊件产生变形和裂纹

3 e+ H! s& y- P) r# @- ]9 b, w一．预热和缓冷
* e6 p/ B. V7 v$ q: l' w$ P1 b8 P    预热和缓冷能有效地减小甚至消除焊接应力。
    “预热”是在焊修前粑焊件整体加热到合适的温度，从而减小焊件施焊部位与其它部位的温度差。低碳钢和有色金属的塑性较好，只是对大截面零件进行焊修和在气温较低的情况下焊修时才进行预热，预热温度约100℃。中碳钢预热温度为200～250℃。高碳钢视含碳量不同，可以预热到300℃以上．铸铁零件则应预热到600℃上。
    “缓冷”是对焊后零件设法保温（如置于石棉灰或生石灰粉中），让焊件缓慢冷却，以消除内应力。缓冷对于高碳钢、合金钢、铸铁尤为重要。对一些要求较高的焊件，为消除焊后剩余内应力，可进行消除应力退火，即将焊后零件置于加热炉中缓慢加热至一定温度、并保温一定时间，然后在空气中冷却或随炉缓冷。如缸盖热焊后，采用下列退火规范：退火温度600℃，保温10分钟，然后随炉冷却到300℃以下出炉。
/ z* H3 c& f9 m; W    考虑到自重可能引起的变形，当加热温度比较高时，应事先将焊件支垫好。

" Y; y- r2 a0 v+ Z; c4 j二．锤击焊缝
    当堆焊层或焊缝处在赤热状态时，用小手锤敲打焊缝，以抵消焊缝金属及热影响区金属的收缩力，从而减小或消除内应力、减小或矫正变形。锤击施焊部位，还可改变金属组织内分子排列情况，提高金属的机械性能和耐蚀性。延展性能较好的金属，采用这个方法效果较好。对于底层和表面层的焊缝一般不锤击。
    锤击时，一定要注意选择合适的温度范围。有些金属在一定温度范围内强度异常弱小，有些金属则具有脆性。例如：铝在温度升到400～500℃时，其强度几乎丧失；青铜铸件当温度升到550～650℃时，其强度也变得很小。这时，十分轻微的冲击或者大的静载荷（如自重）就能使焊件损坏。钢铁材料温度在300～500℃时有脆性，也不能进行锤击。此外，含磷高的钢铁材料，冷态锤击时也易产生裂纹。一般钢铁材料，温度在800℃时锤击效果较好。随着温度的下降，锤击力量也应减小，300～500℃时不允许锤击，冷焊缝的锤击应在温度低于300℃时进行。锤击时，尽可能地向焊缝的横向锤击，使焊缝金属尽可能横向伸展。并且锤击要稠密、轻快而均匀。

7 d4 d6 K2 C3 W/ _三．采用合理的施焊次序
    连续焊补的焊缝愈长，热影响区愈大。温度分布愈不均匀，因而热应力愈大，焊件变形及开裂的危险也愈大。
    缩短每次焊补的长度，并按合理的次序施焊，可以缩小热影响区的范围，减小温度分布不均匀的程度，使应力和变形趋于均匀。
    生产实践中，一般根据焊件、裂纹部位、裂纹长短等情况，分别采用分段后退法、分段逆向对称法、分段交错间跳法等进行焊修。对于需要填焊较多金属的部位，可采用多层堆焊。对于磨损的轴类零件，可利用均衡变形法堆焊。
    ①分段后退法。常用于较短裂纹的焊缝。施焊前把焊缝分成适当的小段，标明次序，进行后退焊补。焊缝边缘区段的焊补，从裂纹的终端向中心方向进行，其它各区段接首尾相接的方法进行。
2 |. t0 E/ W; z+ c6 W) I$ ]    ②分段逆向对称法。此法多用于较长裂纹的焊缝．同样将焊缝分成若干对称小段，标明次序，进行焊补。焊补时， l、 2段在裂纹中心处，并由两侧向中心施焊，其余各段，按首尾相接的方法进行。
    ③分段交错间跳法。这种焊补工艺，大体上与上述两种方法相同。也是把焊缝分成许多区段，分别尽量从焊缝基体金属最低温度的部位起焊。此种焊补工艺，多用于
& q- G% C& S' U) f" _    孔洞的焊（镶）补和凹坑的填补。焊补较大的孔洞时，镶块应做成凸形．
    ④叶状裂纹的焊补。焊补叶状裂纹时，首先要根据裂纹在焊件上所处部位和支纹的情况采取不同的措施。原则上是先焊短的支纹，后焊长的主纹：先焊壁厚部位的裂纹，后焊壁薄部位的裂纹。其次，要根据裂纹长短选用分段焊或间跳焊，并按照不预热冷焊工艺进行施焊。
, m$ S' a( ?/ ]7 v1 l* p    ⑤堆焊焊补法。“堆焊”就是多层焊补。堆焊时往往要综合运用上述各种焊补方法。常用于焊补厚度大的焊件。采用多层焊补法堆焊焊件的裂纹，应按冷焊操作工艺进行。为减少母材的熔化和熔深，可在焊接第一层时采用细焊条、小电流、断续焊、分散焊等方法，也可在焊第一层时采用钎焊的办法；而上下层焊缝的施焊方向应尽量相反。堆焊，也广泛地用于表面磨损的零件，恢复焊件的厚度、外形尺寸，满足强度要求。当对轴类的磨损表面进行堆焊时，可用均衡变形法进行堆焊。

四．局部加热减应法
1 e% Z' K7 B5 |: @, i    ①加热减应原理。金属受热要膨胀，冷却时要收缩，加热减应法就是利用这个规律，来控制焊补过程中形成的热应力。在焊前和焊后，选择适当部位加热，使其膨胀，来抵消或减小焊缝应力，防止裂纹产生。这个加热的部位就叫做“减应区”。这种方法巧妙地解决了缩小温度差的问题（指焊缝区域和焊件上那些阻碍焊缝区域自由变形的部位之间的温度差）。加热焊后减应区则造成了一种压迫焊缝的力量，以抵消焊缝区域自由收缩时形成的剩余拉伸应力。
    ②加热减应区的选定。正确选择加热减应区是本方法的关键，可根据焊缝不同位置选择一处、两处或多处。其选择原则如下：
; v* |8 u# t" I$ H: b* e. V& M6 J* K    选取对焊缝部位的胀缩起直接影响的部位或区域，即加热该区域能使焊缝扩张或收缩。一般加热焊前加热减应区应使焊缝扩张，加热焊后加热减应区应使焊缝收缩。
    减应区应尽量选在边角棱筋等部位和金属较多的区域。
; I  U& G* L$ b; \' l& X: M    要选取对其它部位无过大影响地区域，以免引起其它部位变形或拉裂。
" D$ d, `: x* j0 h9 [& Q. t% S    必须指出，错误的加热减应区，不但不能收到应有的效果，反而会使内应力增加。
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& G6 s% k. j3 F0 p: W2 D五．预加反向变形法
    在施焊前，根据经验和焊件金属性质，估计出变形的大小和方向，预先使焊件向相反方向变形，或将焊件布置成相反的位置，焊后由于本身的收缩变形，恰好达到所需要的正常状态．

六．刚性固定法
6 m; M8 z, h6 P8 O3 \2 m& s( A+ w    刚度大的焊件，焊后变形一般都较小。因此，施焊前如果加强焊件的刚性，则焊后变形就可以减小。对于壁厚2毫米以下的薄壁零件及折断零件的焊修，常需加以刚性固定，以防变形或错位。
固定的方法很多，有些用简单的夹具或支撑，有些采用专用的胎具，有些是临时点焊固定在刚性工作台上，有些甚至利用机件本身去构成刚性较大的组合体（例如有的单位焊修断曲轴时，就是将曲轴固定在机体上进行的）。
/ X( p2 x# Y0 E! \) B    刚性固定法对减小变形很有效，而且焊接时不必过于考虑焊接顺序。但对于有些大而复杂的零件不易固定，在焊后撤除固定后，焊件往往还会有少许变形。此外，这种方法会增加焊接应力，对脆性材料施焊时要慎重，谨防产生裂纹。

七．强迫冷却法
3 ?+ C) x5 ~) r5 B# E" ~7 Y* x    强迫冷却法又称散热法，就是设法把焊修处的热量迅速传导出去，使焊缝附近基体金属的受热程度大大减少，达到减小变形的目的。
8 k( N1 u9 `, ^2 Y! v1 j7 p    也可利用冷水喷射焊件，达到降低基体金属温度，防止变形的目的。
! V1 t* v1 ?. w/ f; \    有的单位在焊缝附近敷以湿布，施焊中随时更换，亦可起到散热降温的作用。

5 \8 [6 J- f: V[ 本帖最后由 wangxili 于 2006-8-1 12:59 编辑 ]

jdr64

好东西 收藏中
谢谢楼主

ssh_dykqc

楼主辛苦，要是能有一本关于焊接方面的资料提供，就好了：）

冰之雨

好东西，我已收藏。谢谢楼主。