② 所有焊缝均采用分段退焊法、由内向外依次基本原理
a、分段退焊基本原理 分段退焊的原理与间歇焊和减少焊接线能量的原理基本是一样的,主要时缩小焊接区与结构整体之间的温差,从然减少变形;同时由于头尾相接的焊接顺序,前一段焊缝刚冷却下来,后一段焊缝的热量就会给前一段一部分,使其得到一次退火的机会,同时减小了前后的温差,因而消除应力、减少变形。根据实践经验,底板的分段退焊,应以一根焊条为一个循环,一根焊条约焊200mm,这样要比500mm~600mm一个循环变形要小的多。这样焊的缺点是接头增加,降低美观程度,但比变了形再去处理变形要合算的多(连续焊的接头少且平滑)。
b、由内向外依次进行的基本原理 如图中的短缝3、4、5,应先焊4缝,然后再焊3或5缝;长缝A、B,应先焊A后焊B。因为两板相焊,焊缝会产生横向收缩和纵向收缩,又因内部是封闭部位,外部属自由端(越往外越明显),由内向外可使焊缝的横、纵焊缝自由收缩;反之,若先焊外,自由端被固定,在焊内部时,焊缝的横、纵向收缩都会受到限制,因而产生较大应力,从而产生较大变形。
③ 底层边板与外环板的角焊缝焊完后再焊内外环板之间的对接焊缝
在讨论此焊接顺序原理之前,请看一个受热变形的实例,如图六所示。
图六 气割周边受热形成的中凸变形
在一张δ=5mm厚的原平板上割下一个φ300mm的圆板,割完后便出现中凸变形,这是因为边缘受热后收缩,相对中部伸长,即常说的中部松边缘紧。根据此例可以相应的分析:壁板与焊缝有两条,一条是图一所示边板与外环板的焊缝①、②缝,一条时内外环板之间的焊缝CD缝,若先焊CD缝,再焊①、②缝,这三条焊缝所产生的收缩量全部叠加在整个底板的边缘上,比引起底板的中凸变形;若先焊①、②缝并自由胀缩全冷后再焊CD缝,此时只有CD一道缝的收缩量时底板产生中凸变形,因而可最大限度减小变形量。
④ 由多名焊工均布对称施焊的基本原理
在探讨此原理之前,请看图七,由于不对称受热而引起变形,长条板不对称受热而引起变形。在底板的焊接中也要由多名焊工均布对称施焊,这样可以防止由于不对称受热引起偏心力而引起变形,若对称受热,即使有应力存在,也不会引起变形,且越往外越明显,这是因为两侧的应力相等而又有足够的宽度,不会使中心板产生弯曲。
图七 钢板不对称受热产生的变形
4、结论
工程实践告诉我们,大面积薄板焊接的应力和变形的控制必须综合治理。此工艺经实践证明对薄板焊接的应力和变形能有效地控制。但在工程实际的运用中还应具体问题具体分析,不断地进行修改,以达到最优的效果。
陈祝年 焊接工程师手册 机械工业出版社 2002.1 焊接手册 第三卷,焊接结构/中国机械工程学会焊接学会 2001.8 翟洪旭 翟艺铭 翟润雪 实用铆工经验与窍门精选 机械工业出版社 2005 傅荣柏 焊接变形的控制技术 机械工业出版社 2006