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相同焊接工艺条件下钢结构不同材质焊接件的残余应力分析
作者:管理员    发布于:2014-04-04 19:34:40    文字:【】【】【
相同焊接工艺条件下钢结构不同材质焊接件的残余应力分析
摘  要:通过试验测试了钢结构相同焊接工艺条件下不同材质焊接件的残余应力,并对试验结果进行了分析,得出了对相同焊接工艺条件下钢结构不同材质焊接件技术工艺实践有指导意义的结论。

    在钢结构构件中,残余应力是使工件产生变形和开裂等缺陷的重要原因,加工后残余应力将影响到腐蚀、开裂、疲劳强度等力学性能。由于人们只注重现代丁艺方法及新材料的开发研制,而往往忽视残余应力在钢结构构件加丁过程中的影响。实际上在构件的使用过程中,破坏事故除了与材料本身的结构和强度有关外,往往与残余应力的影响有着密切的关系。因此对材料焊接加T过程中残余应力的产生过程、分布情况进行研究是十分迫切和必要的。

本文对相同焊接工艺条件下钢结构不同材质焊接件的残余应力进行了试验及分析。
1试验方法及条件
    采用钻盲孔法测量焊接残余应力,并做标定试验以确定有关系数。试验材料为结构钢Q235 B和Q345一B。试验条件:材料为钢板,尺寸为20(16)mm×2()0 mm×6()(]mm。接头形式为对接,按焊接规范模拟生产现场的丁艺。采用手工电弧焊,焊条为J502NiCu,电流为220(1±10%)A,电压为26(1±7%)V,焊速为2.5~2.9 mm/s。两种被焊材料的焊接方向均为从左端向右端不问断焊接。
2试验分析
2.1  试验原理
    目前在焊接件和铸件上应用较多的残余应力测量方法是盲孔法,盲孔法就是在工件上钻一小通孔或不通孔,使被测点的应力得到释放,并由事先贴在孔周位的应变计测得释放的应变量,再根据弹性力学原理计算出残余应力。钻孔的直径和深度都不大,不会影响被测构件的正常使用。并且这种方法具有较高的精度,因此已成为应用比较广泛的方法之一。
2.1.1理论公式的推导
    当残余应力沿厚度方向的分布比较均匀时,可采用一次钻孔法测量残余应力的量值。
    图1表示为被测点()附近的应力状态:一-和一z为0点的残余主应力。在距被测点距离为r的p
点处,吼和西分别表示钻孔释放径向应力和切向应力,夹角为舻。
2.1.3钻孔设备及钻孔要求(DZDI。  1型钻孔装置)
    1)钻孔设备的结构应该简单,便于携带,易于固定在构件上,同时要求对中方便,钻孔深度易于控制,并能在各种曲面上工作。图4为小孔钻的结构图,这种钻具能较好地实现上述要求,借助4个螺母可调节X、y方向的位置和上、下位置,以保持钻孔垂直于丁件表面,用万向节与可调速手电钻连接进行钻孔。
    2)钻孔的技术要求。
    a.被测表面的处理要符合应变测量的技术要求:直角应变片应用502胶水准确地粘贴在测点位
置上,并用胶带覆盖好丝栅,防止铁屑破坏丝栅。
    b.钻孔时要保证钻杆与测量表面垂直,钻孔中心偏差应控制在±O.025 mm以内。
    c.钻孑L时要稳,机座不能抖动。钻孔速度要慢,钻孔速度快易导致应变片的温度漂移,孔周切削
应变增大使测量不稳定。为消除切削应变的影响,可先采用小钻头钻孑L然后再用铣刀扩孔。
2.2平板对接焊缝残余应力的测量
    试验中选取几个特殊的点:A、B、C点,靠近熔合线,测点布置见图5。调压器电压应保持在60~70 V,进刀量尽量小。至预定孔深2.O mm后,拔出3  结  论
    同样焊接条件下,Q235一B的残余应力大于Q345 B。而且,Q235 B残余主拉应力接近或超过材料的屈服极限。当然处于平面应力状态条件下,焊接结构中个别点的应力达到材料的屈服极限,并不意味周边材料都达到屈服,在结构使用过程中会进行应力调整。但为保证焊接残余应力不过大,焊接后对工件进行退火处理是必要的。残余应力过大时,应对其焊接工艺适当调整。
脚注信息
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