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            相同焊接工藝條件下鋼結構不同材質焊接件的殘余應力分析
            作者:管理員    發布于:2014-04-04 19:34:40    文字:【】【】【
            相同焊接工藝條件下鋼結構不同材質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。由于人們只注重現代丁藝方法及新材料的開發研制,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。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,按焊接規范模擬生產現場的丁藝。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: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上述要求,借助4個螺母可調節X、y方向的位置和上、下位置,以保持鉆孔垂直于丁件表面,用萬向節與可調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。
                c.鉆孑L時要穩,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整。
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