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钢结构焊接变形的形式与原因

所属分类:常见问题    发布时间: 2024-06-03    作者:皓炜钢结构装饰工程
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焊接一般采用钢结构连接,对某些重要焊缝一般采用全熔透焊接。金属焊接时,在局部加热熔化过程中,加热区金属与周围母材温度差异较大,在焊接过程中产生瞬时应力。冷却到原始温度后,整个接头区域的焊缝和接近接头区域的拉应力区域与压应力区域的母材之间的价值达到平衡,从而产生结构本身的焊接残余应力。
此时,在焊接应力的作用下焊接件结构发生多种形式的变形。残余应力的存在和变形的产生是相互转化的,认识到变形规律,就不难找到预防和纠正变形的方法。宁夏钢结构工程
一、焊接变形的形式与原因:
焊接后钢结构的变形大致可以分为两种情况:即整体结构的变形和局部结构的变形。整个结构的变形包括纵向和横向缩短和弯曲(即翘曲)。局部变形表现为凸弯、波浪形、角变形等多种。
1.1变形常见基本形式
常见的焊接变形基本形式如下:板材坡口对焊后的长度缩短(纵向收缩)和宽度缩小(横向收缩)变形;板材坡口对接焊接后的角变形;
焊接后构件的角变形是由构件纵轴方向的不同数值和构件翼缘与腹板纵向收缩不一致造成的扭曲变形;

薄板焊接后,母材受压应力区因不稳定导致板面翘曲形成波浪变形;与构件中和轴不对称相比,焊缝的纵向和横向收缩导致构件整体弯曲,为弯曲变形。

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这是一种基本的变形形式,各种复杂的结构变形是这些基本变形的发展、转化和综合。
1.2焊接变形的原因:
焊接过程中焊件的局部、不均匀加热是焊接应力和变形的原因。焊接时,焊缝和焊缝附近受热区域的金属膨胀。由于周围的冷金属阻止了这种膨胀,压缩应力和塑性收缩变形发生在焊接区域,导致不同程度的水平和垂直收缩。由于这两个方向的收缩,造成了焊接结构的各种变形。
二、影响焊接结构变形的因素:

有许多因素会影响焊接变形,有时同一因素会对纵向变形、横向变形和角度变形产生相反的影响。采取合理措施控制变形,全面分析各种因素对各种变形的影响,掌握其影响规律。否则难以达到预期的效果。

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1)焊缝截面积的影响:焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。焊缝面积越大,冷却时收缩引起的塑性变形越大。

2)焊接热输入的影响:一般来说,当热输入较大时,加热的高温区域范围较大,冷却速度较慢,增加了接头的塑性变形区域,对垂直、水平或角度变形有影响。然而,在表面堆焊过程中,当热输入增加到一定程度时,即使热输入继续增加,角变形也不会增加,反而会减少,因为整个板厚的温度接近。

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3)工件预热和层间温度影响:预热温度和层间温度越高,相当于热输入增加,降低冷却速度,增加收缩变形。
4)焊接方法的影响:在建筑钢结构焊接中常用的几种方法中,除渣焊外,埋弧焊的热输入.大,在焊缝面积等其他条件下收缩变形.大。手工弧焊热输入居中,收缩变形小于埋弧焊。CO2气体保护焊热输入.小,收缩变形响应也.小。
5)焊缝位置对变形的影响:由于焊缝位置在结构上不对称,焊缝位置不对称等会导致各种变形。

6)结构的刚性对焊接变形的影响:结构的刚性主要取决于结构的形状及其截面尺寸,结构刚性小,焊接变形大;对于刚性结构,焊接后变形较小。

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7)装配和焊接规范对焊接变形的影响:由于装配方法不同,对结构变形也有影响。焊接前整体装配,其变形一般小于边缘装配边缘焊接。
在工程焊接时间中,由于各种条件和因素的综合作用,焊接残留变形的规律比较复杂,因此了解各种因素的单独作用,便于对工程具体情况进行具体的综合分析。