新聞詳情
新聞搜索
相同焊接工藝條件下鋼結構不同材質(zhì)焊接件的殘余應力分析
相同焊接工藝條件下鋼結構不同材質(zhì)焊接件的殘余應力分析
摘 要:通過試驗測試了鋼結構相同焊接工藝條件下不同材質(zhì)焊接件的殘余應力,并對試驗結果進行了分析,得出了對相同焊接工藝條件下鋼結構不同材質(zhì)焊接件技術工藝實踐有指導意義的結論。
在鋼結構構件中,殘余應力是使工件產(chǎn)生變形和開裂等缺陷的重要原因,加工后殘余應力將影響到腐蝕、開裂、疲勞強度等力學性能。由于人們只注重現(xiàn)代丁藝方法及新材料的開發(fā)研制,而往往忽視殘余應力在鋼結構構件加丁過程中的影響。實際上在構件的使用過程中,破壞事故除了與材料本身的結構和強度有關外,往往與殘余應力的影響有著密切的關系。因此對材料焊接加T過程中殘余應力的產(chǎn)生過程、分布情況進行研究是十分迫切和必要的。
本文對相同焊接工藝條件下鋼結構不同材質(zhì)焊接件的殘余應力進行了試驗及分析。
1試驗方法及條件
采用鉆盲孔法測量焊接殘余應力,并做標定試驗以確定有關系數(shù)。試驗材料為結構鋼Q235 B和Q345一B。試驗條件:材料為鋼板,尺寸為20(16)mm×2()0 mm×6()(]mm。接頭形式為對接,按焊接規(guī)范模擬生產(chǎn)現(xiàn)場的丁藝。采用手工電弧焊,焊條為J502NiCu,電流為220(1±10%)A,電壓為26(1±7%)V,焊速為2.5~2.9 mm/s。兩種被焊材料的焊接方向均為從左端向右端不問斷焊接。
2試驗分析
2.1 試驗原理
目前在焊接件和鑄件上應用較多的殘余應力測量方法是盲孔法,盲孔法就是在工件上鉆一小通孔或不通孔,使被測點的應力得到釋放,并由事先貼在孔周位的應變計測得釋放的應變量,再根據(jù)彈性力學原理計算出殘余應力。鉆孔的直徑和深度都不大,不會影響被測構件的正常使用。并且這種方法具有較高的精度,因此已成為應用比較廣泛的方法之一。
2.1.1理論公式的推導
當殘余應力沿厚度方向的分布比較均勻時,可采用一次鉆孔法測量殘余應力的量值。
圖1表示為被測點()附近的應力狀態(tài):一-和一z為0點的殘余主應力。在距被測點距離為r的p
點處,吼和西分別表示鉆孔釋放徑向應力和切向應力,夾角為艫。
2.1.3鉆孔設備及鉆孔要求(DZDI。 1型鉆孔裝置)
1)鉆孔設備的結構應該簡單,便于攜帶,易于固定在構件上,同時要求對中方便,鉆孔深度易于控制,并能在各種曲面上工作。圖4為小孔鉆的結構圖,這種鉆具能較好地實現(xiàn)上述要求,借助4個螺母可調(diào)節(jié)X、y方向的位置和上、下位置,以保持鉆孔垂直于丁件表面,用萬向節(jié)與可調(diào)速手電鉆連接進行鉆孔。
2)鉆孔的技術要求。
a.被測表面的處理要符合應變測量的技術要求:直角應變片應用502膠水準確地粘貼在測點位
置上,并用膠帶覆蓋好絲柵,防止鐵屑破壞絲柵。
b.鉆孔時要保證鉆桿與測量表面垂直,鉆孔中心偏差應控制在±O.025 mm以內(nèi)。
c.鉆孑L時要穩(wěn),機座不能抖動。鉆孔速度要慢,鉆孔速度快易導致應變片的溫度漂移,孔周切削
應變增大使測量不穩(wěn)定。為消除切削應變的影響,可先采用小鉆頭鉆孑L然后再用銑刀擴孔。
2.2平板對接焊縫殘余應力的測量
試驗中選取幾個特殊的點:A、B、C點,靠近熔合線,測點布置見圖5。調(diào)壓器電壓應保持在60~70 V,進刀量盡量小。至預定孔深2.O mm后,拔出3 結 論
同樣焊接條件下,Q235一B的殘余應力大于Q345 B。而且,Q235 B殘余主拉應力接近或超過材料的屈服極限。當然處于平面應力狀態(tài)條件下,焊接結構中個別點的應力達到材料的屈服極限,并不意味周邊材料都達到屈服,在結構使用過程中會進行應力調(diào)整。但為保證焊接殘余應力不過大,焊接后對工件進行退火處理是必要的。殘余應力過大時,應對其焊接工藝適當調(diào)整。
摘 要:通過試驗測試了鋼結構相同焊接工藝條件下不同材質(zhì)焊接件的殘余應力,并對試驗結果進行了分析,得出了對相同焊接工藝條件下鋼結構不同材質(zhì)焊接件技術工藝實踐有指導意義的結論。
在鋼結構構件中,殘余應力是使工件產(chǎn)生變形和開裂等缺陷的重要原因,加工后殘余應力將影響到腐蝕、開裂、疲勞強度等力學性能。由于人們只注重現(xiàn)代丁藝方法及新材料的開發(fā)研制,而往往忽視殘余應力在鋼結構構件加丁過程中的影響。實際上在構件的使用過程中,破壞事故除了與材料本身的結構和強度有關外,往往與殘余應力的影響有著密切的關系。因此對材料焊接加T過程中殘余應力的產(chǎn)生過程、分布情況進行研究是十分迫切和必要的。
本文對相同焊接工藝條件下鋼結構不同材質(zhì)焊接件的殘余應力進行了試驗及分析。
1試驗方法及條件
采用鉆盲孔法測量焊接殘余應力,并做標定試驗以確定有關系數(shù)。試驗材料為結構鋼Q235 B和Q345一B。試驗條件:材料為鋼板,尺寸為20(16)mm×2()0 mm×6()(]mm。接頭形式為對接,按焊接規(guī)范模擬生產(chǎn)現(xiàn)場的丁藝。采用手工電弧焊,焊條為J502NiCu,電流為220(1±10%)A,電壓為26(1±7%)V,焊速為2.5~2.9 mm/s。兩種被焊材料的焊接方向均為從左端向右端不問斷焊接。
2試驗分析
2.1 試驗原理
目前在焊接件和鑄件上應用較多的殘余應力測量方法是盲孔法,盲孔法就是在工件上鉆一小通孔或不通孔,使被測點的應力得到釋放,并由事先貼在孔周位的應變計測得釋放的應變量,再根據(jù)彈性力學原理計算出殘余應力。鉆孔的直徑和深度都不大,不會影響被測構件的正常使用。并且這種方法具有較高的精度,因此已成為應用比較廣泛的方法之一。
2.1.1理論公式的推導
當殘余應力沿厚度方向的分布比較均勻時,可采用一次鉆孔法測量殘余應力的量值。
圖1表示為被測點()附近的應力狀態(tài):一-和一z為0點的殘余主應力。在距被測點距離為r的p
點處,吼和西分別表示鉆孔釋放徑向應力和切向應力,夾角為艫。
2.1.3鉆孔設備及鉆孔要求(DZDI。 1型鉆孔裝置)
1)鉆孔設備的結構應該簡單,便于攜帶,易于固定在構件上,同時要求對中方便,鉆孔深度易于控制,并能在各種曲面上工作。圖4為小孔鉆的結構圖,這種鉆具能較好地實現(xiàn)上述要求,借助4個螺母可調(diào)節(jié)X、y方向的位置和上、下位置,以保持鉆孔垂直于丁件表面,用萬向節(jié)與可調(diào)速手電鉆連接進行鉆孔。
2)鉆孔的技術要求。
a.被測表面的處理要符合應變測量的技術要求:直角應變片應用502膠水準確地粘貼在測點位
置上,并用膠帶覆蓋好絲柵,防止鐵屑破壞絲柵。
b.鉆孔時要保證鉆桿與測量表面垂直,鉆孔中心偏差應控制在±O.025 mm以內(nèi)。
c.鉆孑L時要穩(wěn),機座不能抖動。鉆孔速度要慢,鉆孔速度快易導致應變片的溫度漂移,孔周切削
應變增大使測量不穩(wěn)定。為消除切削應變的影響,可先采用小鉆頭鉆孑L然后再用銑刀擴孔。
2.2平板對接焊縫殘余應力的測量
試驗中選取幾個特殊的點:A、B、C點,靠近熔合線,測點布置見圖5。調(diào)壓器電壓應保持在60~70 V,進刀量盡量小。至預定孔深2.O mm后,拔出3 結 論
同樣焊接條件下,Q235一B的殘余應力大于Q345 B。而且,Q235 B殘余主拉應力接近或超過材料的屈服極限。當然處于平面應力狀態(tài)條件下,焊接結構中個別點的應力達到材料的屈服極限,并不意味周邊材料都達到屈服,在結構使用過程中會進行應力調(diào)整。但為保證焊接殘余應力不過大,焊接后對工件進行退火處理是必要的。殘余應力過大時,應對其焊接工藝適當調(diào)整。