工程机械焊接怎么防止应力

A. 焊接变形和应力产生的原因和预防措施有哪些

焊接变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等。焊接过程中，对焊件进行不均匀加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本原因。减少焊接应力与变形的工艺措施主要有：
一、预留收缩变形量 根据理论计算和实践经验，在焊件备料及加工时预先考虑收缩余量，以便焊后工件达到所要求的形状、尺寸。
二、反变形法 根据理论计算和实践经验，预先估计结构焊接变形的方向和大小，然后在焊接装配时给予一个方向相反、大小相等的预置变形，以抵消焊后产生的变形。
三、刚性固定法 焊接时将焊件加以刚性固定，焊后待焊件冷却到室温后再去掉刚性固定，可有效防止角变形和波浪变形。此方法会增大焊接应力，只适用于塑性较好的低碳钢结构。
四、选择合理的焊接顺序 尽量使焊缝自由收缩。焊接焊缝较多的结构件时，应先焊错开的短焊缝，再焊直通长焊缝，以防在焊缝交接处产生裂纹。如果焊缝较长，可采用逐步退焊法和跳焊法，使温度分布较均匀，从而减少了焊接应力和变形。
五、锤击焊缝法 在焊缝的冷却过程中，用圆头小锤均匀迅速地锤击焊缝，使金属产生塑性延伸变形，抵消一部分焊接收缩变形，从而减小焊接应力和变形 。
六、加热“减应区”法 焊接前，在焊接部位附近区域(称为减应区)进行加热使之伸长，焊后冷却时，加热区与焊缝一起收缩，可有效减小焊接应力和变形。
七、焊前预热和焊后缓冷 预热的目的是减少焊缝区与焊件其他部分的温差，降低焊缝区的冷却速度，使焊件能较均匀地冷却下来，从而减少焊接应力与变形。

B. 机械构件消除焊接残余应力有哪些焊后措施

机械构件焊后主要采用热处理法、拉伸法、振动时效处理法消除焊接残余应力。
1、热处理法消除焊接残余应力
热处理法消除焊接残余应力在生产中比较常见，退火在工程上较常采用。退火温度越高、保温时间越长，消除焊接残余应力效果也就越好。但是采用热处理法会存在难以避免的缺陷，会使工件表面氧化速度加快，增大金相组织变化的可能性，甚至影响到构件的机械机械强度和表面特性。
2、拉伸法消除焊接残余应力
采用机械拉伸法可以在一定程度减小并消除焊接残余应力。
3、振动时效消除焊接残余应力
利用振动时效设备，由偏心轮和变速电机组成的激振器，使焊接结构件发生共振所产生的循环应力来降低焊接内应力。振动时效消除焊接残余应力工艺简单、成本较低、节能环保，且无高温回火给金属表面造成的氧化问题。

C. 焊接应力及变形产生的原因是什么减少和防止焊接应力及变形的常用方法是什么

减少办法：

1、合理设计焊接构件 在保证结构有足够承载能力情况下，尽量减少焊缝数量、焊缝长度及焊缝截面积；要使结构中所有焊缝尽量处于对称位置。厚大件焊接时，应开两面坡口进行焊接，避免焊缝交叉或密集。尽量采用大尺寸板料及合适的形钢或冲压件代替板材拼焊，以减少焊缝数量，减少变形。

2、采取必要的技术措施 。

（1）反变形法 反变形法指经过计算或凭实际经验预先判断焊后的变形大小和方向，或焊前进行装配时，将焊件安置在与焊接变形方向相反的位置。或在焊前使工件反方向变形，以抵消焊接后所发生的变形。

（2）加裕量法 加裕量法是焊前对焊件加放0．1％-0．2％的收缩量，以补充焊后的收缩。

（3）刚性夹持法 刚性夹持法是采用夹具或点焊固定等手段来约束焊接变形。此种方法能有效防止角变形和薄板结构的波浪形变形。刚性夹持法只能适用于塑性较好的一些焊接材料，且焊后应迅速退火处理以消除内应力，对塑性差的材料，如淬硬性较大的钢材及铸铁不能使用，否则，焊后易产生裂纹。

（4）选择合理的焊接顺序 合理选择焊接顺序能大大减小变形。如构件的对称两侧都有焊缝，应该设法使两侧焊缝的收缩量能互相抵消或减弱。

D. 防止和减小焊接应力的措施有哪几种

利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力

焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域，使金属展开，能有效地减少焊接残余应力。据

利用预热法来控制焊接残余应力

构件本体上温差越大，焊接残余应力也越大。焊前对构件进行预热，能减小温差和减慢冷却速度，两者均能减小焊接残余应力。

利用“加热减应区法”来控制焊接残余应力

焊接时，加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，使之与焊接区同时膨胀和同时收缩，就能减小焊接应力，这种方法称为“加热减应区法”，加热的部位就称之为“减应区”。
利

利用高温回火来消除焊接残余应力

由于构件残余应力的最大值通常可达到该种材料的屈服点，而金属在高温下屈服点将降低。所以将构件的温度升高至某一定数值时，应力的最大值也应该减少到该温度下的屈服点数值。如果要完全消除结构中的残余应力，则必须将构件加热到其屈服点等于零的温度，所以一般所取的回火温度接近于这个温度。
1、整体高温回火 将整个构件放在炉中加热到一定温度，然后保温一段时间再冷却。通过整体高温回火可以将构件中80%~90%的残余应力消除掉，这是生产中应用最广泛、效果最好的一种消除残余应力的方法。
回火时间随构件厚度而定，钢按每毫米壁厚l~2min计算，但不宜低于30min，不必高于3h，因为残余应力的消除效果随时间迅速降低，所以过长的处理时间是不必要的。
2、局部高温回火 只对焊缝及其局部区域进行加热消除残余应力。消除应力的效果不如整体高温回火，此方法设备简单，常用于比较简单的、刚度较小的构件，如长筒形容器、管道接头、长构件的对接接头等焊接残余应力的消除。

利用温差拉伸法来消除焊接残余应力

温差拉伸法消除焊接残余应力的基本原理与机械拉伸法相同，主要差别是利用局部加热的温差来拉伸焊缝区。
温差拉伸法是在焊缝两侧各用一个宽度适当的氧乙炔焰焊炬进行加热，在焊炬后面一定距离，用一根带有排孔的水管进行喷水冷却。氧乙炔焰和喷水管以相同速度向前移动。这就形成了一个两侧温度高(峰值约为200℃)、焊接区温度低(约为100℃)的温度差。两侧金属受热膨胀对温度较低的区域进行拉伸，这样就可消除部分残余应力。据测定，消除残余应力的效果可达50%~70%。

利用振动法来消除焊接残余应力

构件承受变载荷应力达到一定数值，经过多次循环加载后，结构中的残余应力逐渐降低，即利用振动的方法可以消除部分焊接残余应力。一种大型焊件使用振动器消除应力的装置。
振动法的优点是设备简单、成本低，时间比较短，没有高温回火时的氧化问题，已在生产上得到一定应用。

E. 焊接当中如何避免焊接应力

焊接应力避免是不可能的 只能说减少！两种方案：

一、振动焊接：采用华云机电HK系列专振动时效作为激振源，边属振动变焊接，能够散热均匀减少应力；

F. 防止和减小焊接应力的措施有哪几种

利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力

焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域，使金属展开，能有效地减少焊接残余应力。据

利用预热法来控制焊接残余应力

构件本体上温差越大，焊接残余应力也越大。焊前对构件进行预热，能减小温差和减慢冷却速度，两者均能减小焊接残余应力。

利用“加热减应区法”来控制焊接残余应力

焊接时，加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，使之与焊接区同时膨胀和同时收缩，就能减小焊接应力，这种方法称为“加热减应区法”，加热的部位就称之为“减应区”。
利

利用高温回火来消除焊接残余应力

由于构件残余应力的最大值通常可达到该种材料的屈服点，而金属在高温下屈服点将降低。所以将构件的温度升高至某一定数值时，应力的最大值也应该减少到该温度下的屈服点数值。如果要完全消除结构中的残余应力，则必须将构件加热到其屈服点等于零的温度，所以一般所取的回火温度接近于这个温度。
1、整体高温回火 将整个构件放在炉中加热到一定温度，然后保温一段时间再冷却。通过整体高温回火可以将构件中80%~90%的残余应力消除掉，这是生产中应用最广泛、效果最好的一种消除残余应力的方法。
回火时间随构件厚度而定，钢按每毫米壁厚l~2min计算，但不宜低于30min，不必高于3h，因为残余应力的消除效果随时间迅速降低，所以过长的处理时间是不必要的。
2、局部高温回火 只对焊缝及其局部区域进行加热消除残余应力。消除应力的效果不如整体高温回火，此方法设备简单，常用于比较简单的、刚度较小的构件，如长筒形容器、管道接头、长构件的对接接头等焊接残余应力的消除。

利用温差拉伸法来消除焊接残余应力

温差拉伸法消除焊接残余应力的基本原理与机械拉伸法相同，主要差别是利用局部加热的温差来拉伸焊缝区。
温差拉伸法是在焊缝两侧各用一个宽度适当的氧乙炔焰焊炬进行加热，在焊炬后面一定距离，用一根带有排孔的水管进行喷水冷却。氧乙炔焰和喷水管以相同速度向前移动。这就形成了一个两侧温度高(峰值约为200℃)、焊接区温度低(约为100℃)的温度差。两侧金属受热膨胀对温度较低的区域进行拉伸，这样就可消除部分残余应力。据测定，消除残余应力的效果可达50%~70%。

利用振动法来消除焊接残余应力

构件承受变载荷应力达到一定数值，经过多次循环加载后，结构中的残余应力逐渐降低，即利用振动的方法可以消除部分焊接残余应力。一种大型焊件使用振动器消除应力的装置。
振动法的优点是设备简单、成本低，时间比较短，没有高温回火时的氧化问题，已在生产上得到一定应用。

G. 焊接当中如何避免焊接应力

防止和减少焊接结构应力的方法
1、选择合理的装焊接顺序
（1）尽可能考虑恢复能自由收缩
1）对大型焊接结构，焊接应从中间向四周进行焊接，只有这样才能使恢复由中间向外依次收缩，减少焊接应力。
2）带肋板的工字钢，若先焊盖板与腹板再焊肋板和腹板的恢复，因角恢复的横向收缩会在盖板与腹板间造成很大的应力，若按顺序从中间逐格、并两边对称焊接使焊件能自由收缩，焊接应力就会大大减少。
（2）、收缩量最大的恢复应先焊
1）先焊的恢复受阻小，故焊后有一定的变形但应力较小。
2）收缩量大的焊缝，容易产生较大的焊接应力。因此焊件上收缩量最大的焊缝先焊可减少焊接应力。若焊件上即有对接焊缝又有角焊缝，应尽量先焊对接焊缝因为对接焊缝的收缩量比较焊缝大。
（3）平面交叉时应先焊横向焊缝
1）在焊缝交叉点会产生较大的焊接应力，若设计不可避免就应采用合理的焊接顺序。
2）T形焊缝和十字焊缝的合理顺序应确保横向焊缝先焊让其自由收缩以减少焊接应力，
注意：起弧点和收弧点应避免在焊缝的交叉点上。
2、选择合理的焊接参数
焊接时，应按焊件的具体情况尽可能采用小直径焊条（焊丝）与较小的热输入，以减少焊件受热范围，从而减少焊接应力。
3、预热法
（1）焊前对焊件的全部（或局部）进行加热，一般为150～350℃，其目的是减少焊接区域整体焊件的温差。温差越小，越能使焊缝区与结构整体均匀冷却，从而减少内应力。
（2）对淬硬倾向较大的材料或修补刚性较大的焊件常用此法。预热温度视金属材料的物理性能、结构刚性、散热条件等具体情况而有所差异。
4、加热“减应区”法
选择焊件的适当部位进行加热使之伸长。加热后再施焊，可使原来刚性大的焊件黄金原来大为减小。它可使焊件焊接区上阻碍接头自由收缩的部位之间温差大为减小，并可均匀冷却与收缩，进行焊接应力。
5、锤击法
（1）焊缝金属因在冷却收缩时受阻而产生拉伸应力，若在焊后冷却过程中用手锤或风动锤敲击焊缝金属，促使焊缝金属产生塑性变形，可抵消一定的焊缝收缩量，起到减小焊接应力的作用。
（2）实践证明：敲击第一层焊缝金属能使内应力几乎全部消除。为防止产生裂纹，应在焊缝塑性较好的热态时进行锤击；但盖面焊缝不宜锤击，因有损焊缝外观。

H. 调控焊接应力与变形的焊前、焊后及随焊措施有哪些

有设计措施和工艺措施。

1、设计措施。尽量减少焊缝的数量和尺寸，在减小变形量的同时降低焊接应力。防止焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加。要求较高的容器接管口，宜将插入式改为翻边式。

2、工艺措施。采用较小的焊接线能量，减小焊缝热塑变的范围，从而降低焊接应力。合理安排装配焊接顺序，使焊缝有自由收缩的余地，降低焊接中的残余应力。焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条。采用整体预热。降低焊缝中的含氢量及焊后进行消氢处理，减小氢致集中应力。

3、防止和减少焊接应力的方法：预热、加热“减应区”、合理选择焊接工艺参数、敲击法。防止和减少焊接变形的方法：反变形法、确定合理的装配焊接程序、选择合理的焊接顺序、刚性固定法、散热法。

预防焊接变形的措施：

进行合理的焊接结构设计，采取合理的装配工艺措施，预留收缩余量法、反变形法、刚性固定法。合理选择装配程序。采取合理的焊接工艺措施，合理的焊接方法。尽量用气体保护焊等热源集中的焊接方法。不宜用电弧焊，特别不宜选用气焊。

合理的焊接规范。尽量采用小规范，减小焊接线能量。合理的焊接顺序和方向。进行层间锤击。