薄板焊接变形控制措施的研究进展
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论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:船舶薄板焊接的变形问题及控制方法引言船舶建造是一个复杂的过程,薄板焊接是船舶建造中不可或缺的环节之一。
薄板焊接是指焊接材料的厚度在3mm以下的焊接工艺,它在船体的制造过程中扮演着关键的角色。
薄板焊接过程中常常会出现焊接变形问题,给船舶建造带来了一定的困扰。
本文将探讨船舶薄板焊接的变形问题及控制方法。
1.1 薄板焊接的变形原因薄板焊接的变形主要是由于焊接热量引起的材料收缩和内部应力的释放所致。
在焊接过程中,焊接区域受到高温热源的影响,材料会发生热胀冷缩的变形。
焊接会改变材料的结构和性能,从而产生内部应力,导致材料受力不均匀,最终产生变形。
1.2 变形对船舶建造的影响薄板焊接的变形会对船舶的结构造成影响。
焊接变形会导致船舶外形的变形,影响船舶的外观和水动力性能。
变形还会影响船舶的结构强度和稳定性,加速船体的疲劳破坏,从而影响船舶的使用寿命和安全性。
控制船舶薄板焊接的变形是船舶建造中的重要问题。
2.1 选用合适的焊接工艺为了减少薄板焊接的变形,可以采用适当的焊接工艺。
可以选择低热输入的焊接方法,如脉冲MIG焊、激光焊等,以减少热影响区的大小和热变形。
采用预热和焊后热处理的方法,通过控制材料的温度和冷却速率来减小焊接变形。
2.2 采用预制配合和辅助支撑装置对于大型船舶薄板的焊接,可以采用预制配合和辅助支撑装置的方法来控制焊接变形。
预制配合是在焊接前就进行材料的加工和拼焊,通过预先控制材料的形状和尺寸,来减小焊接变形。
在焊接过程中,可以使用辅助支撑装置来支撑和固定焊接区域,从而减小焊接变形的影响。
2.3 采用适当的尺寸设计和工艺控制2.4 对变形进行补偿和调整在薄板焊接后,可以对焊接变形进行补偿和调整。
这主要包括局部加热、局部拉伸和修正焊接接头等方法,来恢复材料原本的形状和尺寸,减小焊接变形的影响。
结论船舶薄板焊接的变形问题是船舶建造中的重要问题,对船舶的外观、水动力性能、结构强度和稳定性等都会产生影响。
不锈钢薄板焊接变形的控制方法及防治措施摘要:在现代工业生产、机械制造等领域高速发展的背景下,各项加工制造技术水平全面提高,为产品质量提供了充分的保障。
不锈钢薄板是一项常见的材料,在制造过程中一般需要采用焊接工艺,但是受到材料特点等因素的影响,在焊接过程中容易出现变形问题,为了确保焊接质量,需要加强对变形的控制。
因此,本文将对不锈钢薄板焊接变形的控制方法及防治进行深入探究,并结合实践经验总结一些措施,希望可以对相关人员有所帮助。
关键词:不锈钢薄板;焊接变形;原因分析;控制方法;防治措施在工业生产过程中,不锈钢薄板焊接是一项常用工艺,比如在制作不锈钢罐、不锈钢槽等产品时,需要将不锈钢薄板进行焊接,在焊接过程中,如果没有采用相应的控制措施,不锈钢薄板很容易出现变形问题,引起鼓包等现象,不仅影响美观性,还会对质量产生影响,所以需要明确不锈钢薄板焊接变形容易产生的原因,并采用相应的措施对其进行控制,最为重要的是需要做好预防,确保不锈钢薄板焊接质量达到要求,从而能够提升产品质量,需要全面落实焊接工艺控制工作。
1不锈钢薄板焊接产生变形的主要因素分析不锈钢薄板焊接是一种常见的加工方式,然而在实际操作过程中会出现变形的问题,不仅会影响加工精度,还会降低焊接质量,变形问题所产生的主要因素包括如下几项:(1)焊接过程中的热影响。
在焊接过程中,焊接部位的温度会不断升高,导致材料产生热膨胀,在冷却后材料就会收缩,从而导致焊接变形。
因此,控制焊接过程中的温度和焊接时间是降低变形的重要手段。
(2)焊接布局和工艺参数。
例如,如果焊接接头的长度过长,会导致焊接变形增加;如果焊接速度过快,则会导致焊接变形增大,所以在不锈钢薄板焊接中,合理的布局和工艺参数是减少变形的关键[1]。
(3)材料选择。
不锈钢材料的热膨胀系数较大,且导热系数较低,容易产生变形,所以在选择材料时需要尽量选用热膨胀系数较小的材料,并且控制热输入,避免产生过多的热量。
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法摘要:船舶薄板焊接变形是一种普遍存在的现象,该文结合船舶薄板焊接的特点,研究了船舶薄板焊接的变形问题及其控制方法。
文章从焊接变形的原因、影响、计算和控制等方面进行了探讨,提出了采用角矫正、预应力和强制约束等方法对船舶薄板焊接变形进行控制。
对于薄板焊接变形问题,选择合适的焊接方法和焊接工艺对于控制变形有重要作用。
在实际船舶生产和维修过程中,应根据具体情况进行合理控制,以确保焊接质量和船舶结构的完整性。
1、引言船舶是海洋运输的主要手段之一,其结构设计和制造具有复杂性和特殊性。
与其他钢结构的制造相比,船舶的制造工艺更为复杂,要求更高。
薄板焊接是船舶制造中一个重要的焊接工艺,广泛应用于船壳、丝罩、梁、框架、甲板、船舱等部位。
然而,薄板焊接过程中会产生较大的变形,严重影响焊接质量和船舶结构的稳定性。
本文将从变形的原因、影响、计算和控制等方面分析船舶薄板焊接的变形问题,提出了一些控制方法,以期为实际船舶生产和维修提供一定的参考。
2、船舶薄板焊接的变形原因2.1 由于热量作用引起的变形薄板焊接过程中主要是由于焊接产生的热量作用对材料的影响,引起变形。
焊接时,热量集中在焊缝处,使焊接区域的温度升高,热膨胀引起的变形使板材产生膜状或弧形弯曲。
薄板焊接过程中,材料在加热过程中受热膨胀影响。
随着温度下降,材料会自然收缩,导致焊缝附近产生收缩变形。
焊接过程中,热影响区域会受到限定,使该区域的收缩产生剪切力和应力,导致非均匀变形,引起板材失平和变形。
2.3 板材质量和焊接工艺原因薄板焊接过程中,如果板材表面存在缺陷,如大片凹陷、凸起和表面裂纹等,则会导致焊接时板材片膨胀或产生异形变形。
此外,焊接过程中,焊接工艺的选择和实施也直接影响了焊接变形的大小和形状。
3.1 焊接材料焊接材料的材质和热膨胀系数不同,焊接变形也不同。
例如,焊缝用碳钢焊材焊接,比用不锈钢焊材焊接时,变形程度更严重。
不同的焊接方式和工艺对焊接变形有很大影响。
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法在船舶制造过程中,薄板焊接是一个非常重要的环节,同时也是一个关键的技术难点。
薄板焊接的变形问题一直是制约船舶制造质量的重要因素之一,因为变形会对船舶结构的几何精度、强度和外观质量产生严重影响,甚至会对后续的船舶装配和使用带来隐患。
如何有效地控制船舶薄板焊接的变形问题,已经成为船舶制造行业亟待解决的难题之一。
一、船舶薄板焊接的变形问题1. 变形的原因船舶薄板焊接在焊接过程中会受到来自热量和焊接应力的影响,在焊接完成后,焊接接头和周围区域会产生瞬时温度梯度和变形应力,导致变形的产生。
薄板在焊接后还会受到残余应力的作用,这些应力会导致薄板产生拉伸或压缩的形变,进而影响船舶结构的几何精度。
2. 变形的表现船舶薄板焊接的变形表现为焊接接头产生热裂纹、翘曲、翻边和变形等现象,这些都会严重影响焊接质量和船舶结构的整体性能。
3. 变形对船舶制造的影响船舶薄板焊接的变形会对船舶制造产生如下影响:(1)降低船舶的外观质量,影响船舶的整体美观性;(2)影响船舶结构的几何精度和尺寸精度,导致船舶部件的不相容;(3)影响船舶结构的强度和刚度,降低船舶的使用寿命和安全性。
1. 提前预测和分析变形在船舶薄板焊接前,需要对焊接接头和周围区域的变形进行提前预测和分析,以便及时采取相应的控制措施。
通过有限元分析等方法,可以对焊接过程中可能产生的热变形、残余应力进行定量分析和定位,为后续的控制提供依据。
2. 优化焊接工艺在船舶薄板的焊接过程中,可以通过优化焊接工艺来控制变形的产生。
在焊接过程中控制焊接热源的位置和速度,采用适当的预热和焊接顺序等方法,减少焊接残余应力的产生。
3. 使用辅助固定和支撑设备在船舶薄板焊接过程中,可以使用辅助固定和支撑设备,以减少焊接接头和周围区域的变形。
可以采用焊接变形补偿装置、支撑架和外部夹具等设备,来防止焊接过程中的翘曲和变形现象。
4. 采用预变形和后处理在船舶薄板焊接后,可以通过采用预变形和后处理等方法来控制残余应力和减少变形。
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法船舶薄板焊接是一个重要的船舶制造工艺,其焊接质量直接影响到船舶的使用寿命和安全性能。
然而,由于船舶薄板焊接时所需要的热量较大,往往会导致焊接件产生变形,影响制造质量。
因此,在船舶薄板焊接过程中,必须要注意变形问题,采取一系列的控制方法,以保证焊接质量。
1. 船舶薄板焊接的变形原因船舶薄板焊接时,当焊接件受到热输入时,由于热膨胀系数的不同,会造成焊接件的膨胀变形,从而使得焊缝产生变形。
另外,由于船舶薄板焊接时需要钳紧焊接件以保证能够对齐,这也可能会引起焊接件产生强制变形。
同时,焊接件内部的残余应力也可能导致焊接件形变,特别是在高温条件下进行的焊接会使得残余应力非常强烈,从而使得焊接变形更加显著。
为了控制船舶薄板焊接的变形,可以采取以下措施:(1)采用预热工艺。
预热可以使得焊接件的表面温度达到或接近室温,从而减少焊接时的温度梯度,降低热应力的大小,避免焊接件变形。
(2)合理选择焊接位置。
要尽量选择对称性好的焊接位置,把热输送平衡化,减少残余应力和热变形。
(3)控制焊接加热量。
利用低温高层压力焊接、多道焊等控制加热速度和温度的方法,以减小热膨胀系数的影响。
(4)适当增加焊接缝间距和长度。
增大间距和长度可以分散焊缝变形,减轻焊接变形影响。
(5)使用钳夹、夹具等。
钳夹可防止焊件变形,夹具同样有助于减少变形。
(6)焊接后进行热处理。
热处理可以改善残留应力,减小变形。
通过以上措施,可以有效控制船舶薄板焊接的变形问题,保证焊接质量和船舶的使用寿命和安全性能。
薄板焊接变形的控制与矫正研究摘要:随着材料学的不断发展,在满足强度的条件下,更轻便、更薄的材料得到更多的青睐。
然而对于薄板来说,焊接带来的温度场和应力场更容易使得其产生更大的变形。
采用仿真软件进行分析,不但可以帮助企业分析解决生产中出现的困难,还可以积累更多的数据,得到更科学的焊接经验。
基于此,本文主要对薄板焊接变形的控制与矫正研究进行了简要的分析,希望可以为相关的工作人员提供一定的参考。
关键词:薄板焊接;变形;控制与矫正引言近年来,薄板焊接结构件在船舶建造,特别是军船、小型船舶和船体上层建筑中的运用越来越广泛。
由于薄板焊接时易产生较大的焊接变形,而影响焊接变形的因素错综复杂,因此,需加强薄板焊接变形的控制与矫正研究。
1薄板焊接变形的种类如果焊件的形状尺寸产生了一系列变化,也就证明了构件发生了变化。
由焊接造成的变形,称为焊接变形。
当焊后的构件完全冷却后,所遗留下的变形就是残余变形。
在薄板焊接施工过程中,存在着不同的变形形式。
焊接焊件的过程汇总,因其局部以及不均匀的循环快速加热与冷却从而导致热压缩塑性应变,产生焊接残余应力从而导致焊接变形状况的发展。
同时焊接变形存在在焊接过程中以及焊接完成后均会出现一定程度的变形。
根据焊接结构件当中的焊缝收缩作用力具体方向以及方位,其能够划分为收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形以及扭曲变形5中类型。
其中收缩变形主要是焊件出现整体缩小。
焊缝纵向以及横向收缩均包含在收缩变形当中。
角变形具体是焊缝截面上下不对称或者是受热不均匀,焊缝竖横向上下收缩不对称从而造成变形的出现。
而角接接头以及V形坡口的对接接头非常容易出现角变形。
弯曲变形主要是焊缝结构分布不对称导致,造成焊缝的纵向收缩出现差异,出现焊件向一侧严重的弯曲。
而波浪变形主要为焊接薄板结构当中,焊接压应力迫使薄板稳定性发生偏移,导致出现无规律的波浪变形。
最后扭曲变形主要因焊缝的角变形沿着焊缝长度上整体分布不均以及焊件纵向错边所引发。
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法船舶薄板焊接作为船舶制造中至关重要的工艺环节,关乎船舶的结构安全和使用性能。
薄板焊接在实际应用中常常会面临着变形问题,这些变形问题会对船舶的结构强度和外观造成一定的影响。
控制薄板焊接变形是船舶制造中必须重视的问题。
本文将围绕船舶薄板焊接的变形问题及其控制方法展开深入探讨。
一、船舶薄板焊接变形问题1. 变形类型船舶薄板焊接的变形主要包括翘曲、翻边、扭曲和变厚等。
翘曲是指焊接接头两侧的变形,会导致板材产生凸起或凹陷;翻边是指板材焊接接头两侧产生的夹角状变形;扭曲是指板材出现的螺旋状或弯曲状变形;变厚是指焊接接头处板材的厚度增加。
这些变形不仅会影响船舶外观质量,还会影响船舶的结构强度和航行性能。
2. 变形原因船舶薄板焊接的变形是由于焊接热量引起的板材收缩和内部残余应力所致。
在焊接过程中,焊接热量会使板材局部膨胀,当焊接完成后冷却收缩,会导致板材产生变形。
焊接过程中产生的残余应力也会对板材造成一定的影响,进一步引起板材的变形。
1. 采用适当的焊接工艺为了控制船舶薄板焊接的变形问题,首先要采用适当的焊接工艺。
选择合适的焊接方法、焊接参数和焊接顺序,可以有效减少焊接热量对板材的影响,从而降低板材的变形。
可以选择高效率的焊接方法,如激光焊接和电子束焊接,这些方法焊接热量小,可以减少板材的变形。
2. 使用预应力支撑技术在船舶薄板焊接过程中,可以采用预应力支撑技术,通过在板材焊接接头两侧设置支撑件,对板材进行预应力支撑,减少焊接热量引起的变形。
预应力支撑技术可以有效控制板材的翘曲、翻边和扭曲等变形,提高船舶薄板焊接的质量。
3. 采用残余应力消除技术为了控制船舶薄板焊接的变形问题,可以采用残余应力消除技术。
通过在板材焊接接头处进行局部退火处理或机械加工,可以减少板材的残余应力,从而减少板材的变形。
这种方法可以针对板材的变厚等问题进行有效控制。
4. 优化焊接顺序在船舶薄板焊接过程中,要合理选择焊接顺序,优化焊接顺序可以减少板材的变形。
不锈钢薄板焊接变形原因与控制不锈钢薄板焊接变形原因与控制摘要:不锈钢薄板的焊接在核电站的不锈钢覆面施工中经常遇到,如堆腔换料水池、非能动堆腔注水箱、乏燃料转运舱等,如果在焊接过程中不采取相应的焊接技术和措施就会出现变形或者鼓包等现象,既影响成品质量,又影响美观。
本文从不锈钢薄板在焊接变形的控制及措施进行论述,为以后的生产制造提供一些可以参考的文件。
关键字:不锈钢;变形;控制方法;1焊接变形的产生原因1.1焊接应力;是焊接构件由于焊接而产生的应力。
产生焊接变形的原因是焊接应力,焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的形状和尺寸变化。
焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形是产生焊接应力和变形的根本原因。
不锈钢薄板在焊接过程中容易变形的主要原因是抵抗弯曲能力低,刚性小。
焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观,因此是设计和制造中必须考虑的问题。
1.2薄板钢性和拘束度小;不锈钢薄板在焊接时内部应力的影响使焊接件产生变形。
从薄板的结构进行分析,主要承受两种负荷:第一种是中面负荷,即:存在于中间的拉力、压力及剪切力,对于中面力在薄板中是分布均匀的。
第二种是垂直于中面的力,称之为横向力,横向力是造成薄板弯曲的主要原因。
1.3热切割影响;热切割加工原理中,对于材料的热变形影响是不可避免的,在工业生产应用中,并不是完全杜绝这类变形影响,在数控切割机实际切割过程中,由于对钢板的不均匀的加热和冷却,材料内部应力的作用将使被切割的工件发生不同程度的弯曲或移位----即切割热变形,具体表现是形状扭曲和切割尺寸偏差。
由于材料内部应力不可能平衡和完全消除。
1.4焊接方法对变形的影响;焊接方法是造成不锈钢薄板焊接变形的主要因素,直接影响不锈钢薄板焊接质量。
1.4.1 焊条电弧焊。
是不锈钢薄板目前应用最广泛的焊接方式,操作比较简单,适应性强。
焊接时将电焊条与焊接件接触引燃电弧,然后提起焊条与焊接件保持一定的距离进行焊接。
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法船舶薄板焊接是船舶制造中非常重要的工艺之一,它主要用于船体结构的拼接和加强,因此焊接质量和变形控制是非常关键的问题。
在船舶薄板焊接过程中,会产生各种变形问题,如焊接变形、热变形和残余应力等,这些问题会对船舶结构的是否安全和合格产生重要影响。
控制船舶薄板焊接的变形问题是至关重要的,本文将从变形问题的原因出发,探讨船舶薄板焊接的变形问题及其控制方法。
一、船舶薄板焊接变形问题的原因1. 焊接过程中的热变形船舶薄板焊接过程中,焊缝区域受到高温作用,会引起局部的膨胀膨胀和收缩,从而导致热变形。
热变形是船舶薄板焊接中最主要的变形方式,尤其是对于较大尺寸的焊接组件来说,热变形会对结构产生重要的影响。
2. 焊接残余应力在船舶薄板焊接完成后,焊接区域残留有残余应力,这些残余应力会对船舶结构产生重要的影响。
焊接残余应力的大小和分布会直接影响船舶的结构安全和船舶的使用寿命。
3. 材料变形船舶薄板焊接时,焊接区域的材料会受到各种变形的影响,如拉伸变形、弯曲变形等,这些材料变形也会对船舶的结构产生重要的影响。
二、船舶薄板焊接变形问题的控制方法1. 焊接工艺的优化在船舶薄板焊接过程中,可以通过优化焊接工艺来控制焊接变形。
在焊接参数选择时,可以选择合适的焊接电流、电压和焊接速度,来减小焊接区域的热影响区和热输入,从而减小焊接变形。
2. 预应力控制通过预应力控制来减小船舶薄板焊接的残余应力,预应力控制主要有拉伸预应力和压缩预应力两种方式。
通过预应力控制,可以有效减小船舶薄板焊接的残余应力和变形。
4. 改善材料的变形性能在船舶薄板焊接中,可以通过改善焊接材料的变形性能来减小焊接变形。
可以选择具有较好变形性能的船舶焊接材料,从而减小船舶薄板焊接的变形。
5. 使用变形补偿装置在船舶薄板焊接中,可以使用变形补偿装置来减小焊接变形。
可以采用板材夹具、气垫和拉伸装置等来减小船舶薄板焊接的变形。
船舶薄板焊接变形问题的控制是一个非常复杂的工程问题,需要综合考虑焊接工艺、预应力控制、温度控制、材料变形性能和变形补偿装置等多种因素。
薄板结构件焊接变形的控制和矫正措施浅析一、焊接变形的种类及原因分析(一)焊接变形的原因焊接变形是由于在焊接的过程中局部受热不均匀而造成的。
处于高温焊接区域的材料在受热的过程中膨胀变大,而周围的温度较低,膨胀量小的材料不能自由的进行膨胀,于是便出现了内应力,高温区的材料受到内应力的挤压就会形成局部压缩性应变,导致焊缝和焊缝附近的受热金属都发生收缩,由于焊缝处会发生收缩而其他部位有阻止其收缩,所以,就会产生焊接残余应力和变形。
由于焊缝的分布不均匀,就会出现各种不同的形状,产生不同种类的变形。
(二)焊接变形的种类影响焊接变形的原因是多方面的,可能是焊接材料的原因,也有可能是焊接方法的原因,可能是冷却的时间不够,也可能是焊接的顺序不合理,但是归根结底,焊接结构的变形主要是由焊接残余应力造成的,焊机结构变形的种类主要有:收缩变形,包括在焊缝方向发生的纵向收缩和垂直于焊缝方向的横向收缩;弯曲变形,包括纵向收缩和横向收缩引起的弯曲变形;波浪变形,由于焊板产生的压缩残余应力而形成的波浪变形;扭曲变形,主要是构件自身轴线扭曲引起的变形。
二、控制焊接构件变形的技术要求首先,采取定位焊点焊的方式可以有效的降低焊接结构件的收缩应力和焊接变形,确保焊接部分的自由收缩可以降低对结构变形不利的因素,焊接构件的焊接顺序应该从构件受力周围约束较大的部位开始,逐渐的想约束较小的部位推进。
其次,對焊接构件的焊缝进行焊接时要保持焊接的连续性,不能无故中断,若是由于特殊原因不得不中断,则应该采取相应的防止焊缝裂开的措施,将其表面清理干净,确认焊缝区不存在缺陷后,再继续焊接。
再次,在对构件进行预热的过程中,应该对主缝和定位二缝处同时进行预热,焊接温度须在焊接过程中保持稳定,定位焊缝的预热温度要高于主缝的预热温度,焊接的温度也必须符合焊接工艺的规定,加热能量也必须严格的和规范要求一致。
最后,相关的工作人员和技术人员都必须严格的按照国家的要求,取得相关的上岗资格以后才能够施工,如果已将取得相关的合格证书,但是已有半年以上没有从事相关的工作,需要重新考取相关的工作证书以后在上岗工作。
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法船舶薄板焊接是船舶建造中不可或缺的工艺,其焊接质量及变形控制对船舶的安全性和性能影响极大。
但由于薄板焊接过程中受到的热应力和冷却收缩等因素的影响,容易导致薄板变形,影响船体的几何精度和结构牢固性。
本文将探讨船舶薄板焊接的变形问题及控制方法。
一、船舶薄板焊接的变形原因(一)热应力引起的变形焊接过程中,局部区域受到高温作用,由于板材的热膨胀系数大于熔池的热膨胀系数,使板材受到了横向的压力,导致局部变形。
焊接完毕后,横向压力消失,板材受到冷却收缩的作用,引起纵向收缩等变形。
焊接过程中,为了保持板材的平整度,在焊接区域周围设有支撑架或底板等,但在完成焊接后,这些辅助支撑并不会完全消失,板材自身重力作用下,容易发生塌陷、变形等现象。
(三)板材接口的变形在船舶薄板焊接中,通常采用间隙填充的方式,即在板材连接面上留下一定间隙,用焊丝或焊条填充连接。
但是填充过程中很难保证板材的对齐度,所以在填充后会对板材的形状和尺寸产生影响,容易导致板材的变形。
(一)控制焊接温度采用合适的焊接参数和焊接序列,低温高速度的焊接方式有助于减小局部高温区域的影响,降低热应力和变形程度。
另外,还可以采用预热的方式在焊接前加热板材,降低焊接应力和变形程度。
(二)采用合适的支撑结构在焊接过程中采用合适的支撑结构能够有效地控制板材的塌陷和变形。
在支撑结构的设计中应充分考虑板材的自重和焊接后的收缩变形,尽可能减小对板材的影响,保持板材的平整度。
(三)调整间隙尺寸在焊接前测量板材间隙的大小,对间隙进行适当调整,可以减小填充时对板材造成的影响,保证填充后板材的几何尺寸和形状。
(四)采用机器人焊接机器人焊接具有高精度、高速度、高可靠性的优点,可通过程序和工艺参数的优化来控制薄板的变形程度。
(五)使用补偿焊接补偿焊接是一种通过反向补焊来抵消轻微变形的方法。
采用补偿焊接有助于让板材恢复其原有的形态和尺寸,保证焊接连接及时得到补偿和修正。
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法1. 引言1.1 背景介绍船舶薄板焊接是造船行业中常见的焊接工艺之一,通过焊接各种薄板材料来构建船体结构。
在焊接过程中,常常会出现焊接变形问题,这对船舶的质量和性能都会产生负面影响。
研究如何控制船舶薄板焊接的变形问题成为当前的研究热点之一。
焊接变形是指在焊接过程中,由于热量集中引起的材料膨胀和收缩而产生的变形现象。
船舶薄板在焊接过程中,由于受到热影响区的热膨胀和残余应力的影响,容易出现各种形式的变形,比如翘曲、扭曲等。
这不仅会影响船体的外观美观,还可能影响船舶的结构强度和航行性能。
研究船舶薄板焊接的变形问题,分析变形的原因,寻求有效的控制方法是当前研究的重点。
只有通过深入探讨和实验验证,找到有效的变形控制方法,才能确保船舶的质量和性能,提高船舶的竞争力和市场占有率。
部分完毕。
1.2 研究目的船舶薄板焊接作为船舶制造过程中不可或缺的环节,其变形问题一直是制约船舶建造质量的关键因素之一。
本文旨在深入探讨船舶薄板焊接的变形问题及其控制方法,为船舶制造行业提供更有效的解决方案。
研究目的主要包括以下几个方面:了解船舶薄板焊接变形问题的实际情况及现状,分析目前存在的主要问题和挑战;探讨船舶薄板焊接变形的原因,通过对相关机理和影响因素的分析,寻找出实质性的解决途径;总结和归纳当前变形控制方法的优缺点,提出改进与完善的建议;结合实际案例和结构优化设计的理论,探讨船舶薄板焊接变形问题的最佳解决方案,为相关行业提供参考和借鉴。
通过本文的研究,旨在为船舶薄板焊接变形问题的解决提供更全面、科学和实用的方法,推动船舶制造技术的不断进步和提高。
2. 正文2.1 船舶薄板焊接变形问题船舶薄板焊接是船舶制造中常见的一种工艺,但在焊接过程中往往会产生较大的变形问题。
这些变形问题主要表现为板材弯曲、翘曲、扭曲等,严重影响了船舶整体结构的精度和质量。
造成船舶薄板焊接变形问题的主要原因包括焊接引起的热应力、板材受热和冷却不均匀导致的内部应力、焊接顺序和方式不当引起的应力集中等。
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法船舶薄板焊接是造船工艺中的重要环节之一,它直接关系到船舶的结构强度和使用寿命。
然而,薄板焊接过程中变形问题是不可避免的,并且可能对品质和性能产生不利影响,因此需要进行有效的控制。
本文主要探讨船舶薄板焊接的变形问题及其控制方法。
一、薄板焊接的变形原因1. 焊接热效应在船舶薄板焊接过程中,温度升高会导致板材扩张,当局部温度升高到临界值时,板材就会发生塑性变形,从而引起变形。
此外,在冷却过程中,因温度梯度不同,板材会不同程度地产生收缩变形。
2. 板材内部应力当焊接完成后,板材内部会因温度变化而产生应力,这些应力可能会引起板材趋于平衡状态,导致板材产生变形。
3. 焊接接头位置焊接接头的位置会影响板材的变形。
比如,离板材中心越近的焊缝,产生的塑性变形就越大,从而导致板材变形更为严重。
1. 利用机械约束采用机械约束是控制薄板焊接变形的重要手段。
机械约束的目的是通过加固工件,限制其变形。
具体方法有加强支撑、控制板材间距、限制板材自由运动等。
为减少板材变形,应将接头位置尽可能远离板材中心,减小焊缝的影响。
此外,在设计过程中要注意接头切割的角度、位置和长度等参数,以避免板材变形。
3. 合理的焊接参数可以通过控制焊接参数来减少板材变形。
例如,降低焊接电流和焊接时间,以避免过热产生的变形。
此外,选择合适的焊接电极也非常重要,应选择适合薄板的高效率焊接电极。
4. 热裁剪和后加工在完成焊接之后,可以使用热裁剪和后加工的方式来降低板材的变形。
热裁割是指将板材沿着一条线剪开,用钢板代替,这样可以降低板材的内部应力并减缓变形的速度。
后加工包括拉伸、压缩和矫正等方式,可以在生产中有所作为。
总之,船舶薄板焊接的变形控制是一个复杂的问题,需要综合考虑许多因素并采取相应措施来降低变形影响。
在实践中,需要根据具体情况采取不同的措施,以确保船舶结构的安全和可靠性。
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法船舶薄板焊接是船舶制造过程中的重要环节,其焊接质量直接影响到船舶的使用安全和性能。
在船舶薄板焊接过程中,常常会出现焊接变形问题,给船舶制造带来了诸多困扰。
本文将从船舶薄板焊接的变形问题及控制方法进行探讨。
一、船舶薄板焊接的变形问题在船舶薄板焊接过程中,由于焊接热量对板材的影响,往往会导致薄板产生变形。
主要表现为以下几个方面:1. 变形形式多样船舶薄板焊接变形的形式主要有翘曲、翻边、弯曲等多种形式。
这些变形不仅影响了焊接质量,同时也对后续的工艺制造和船舶使用带来了一定的隐患。
2. 影响船舶装配焊接变形会导致薄板尺寸和形状的变化,从而影响到船舶其他部件的装配。
严重的焊接变形会导致相邻板材之间无法对接,严重影响船舶整体结构的装配质量。
3. 降低焊接质量焊接变形会影响到焊缝的形成和质量,导致焊接接头质量下降,从而加剧了船舶的潜在安全隐患。
二、船舶薄板焊接变形的控制方法为了解决船舶薄板焊接变形问题,需要采取一系列的控制方法来加以解决。
主要包括以下几个方面:1. 采用合理的焊接工艺在船舶薄板焊接过程中,应根据板材的厚度、材质和形状等因素,合理选择焊接工艺,包括焊接电流、焊接速度和焊接顺序等。
通过合理的焊接工艺能够减少焊接变形的产生。
2. 使用适当的焊接顺序在焊接薄板时,应采取合理的焊接顺序,避免集中焊接或跨度过大的焊接,通过适当的焊接顺序来减少焊接热量对板材的影响,从而降低焊接变形的产生。
4. 使用辅助设备和固定夹具在焊接薄板时,可以使用合适的辅助设备和固定夹具来固定和支撑板材,以减少焊接变形的产生。
同时可以采用适当的预压和支撑来保持板材的形状稳定。
5. 焊接变形的仿真分析利用计算机仿真技术对焊接过程进行模拟分析,通过仿真结果来指导实际焊接操作,从而降低焊接变形的产生。
船舶薄板焊接的变形问题是制约船舶制造质量的重要因素,针对这一问题需要采取一系列的控制方法。
通过合理的焊接工艺、适当的焊接顺序、预热和焊后处理、辅助设备和固定夹具、以及仿真分析等措施来减少焊接变形的产生,提高船舶薄板焊接的质量和效率。
浅谈船舶薄板焊接变形问题与控制对策摘要:随着我国经济、科技的快速发展,船舶薄板焊接变形问题已经成为材料加工、生产与制造中亟待解决的重要难点,需要妥善分析石油、化工、航空、航天、工业生产、建筑制造和交通领域等方面的应用价值。
落实薄板焊接结构施工的先进理念,有效应对不同程度的变形问题,杜绝不利影响和安全隐患,提升整体外观的可靠性与安全性,在深入研究变形原因的同时提出有效控制薄板焊接变形问题的解决与优化措施,提升技术生产质量,优化安全使用性能。
关键词:船舶薄板焊接变形、控制与分析、解决对策一、焊接变形的基本形式船舶薄板焊接的基本形态主要由于变形现象导致尺寸和形状发生一系列改变,内部构件存在变形问题。
因此,为有效避免焊接变形现象,应在焊接时保证局部受热均匀,以循环性加热的方式来保证热量分布一致性和统一性,避免冷却环境下发生热压缩塑形应变,但很多焊接后的构件在完全冷却下会存在遗留下来的残余变形现象,存在多种多样的变形形式。
需要在焊接中注意焊缝的收缩方向和收缩作用力位置,有效根据焊接需求来调整焊接技术,通常会采用的焊接形式为收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形这五类。
首先,收缩角型可以有效缩小整个焊件的占地面积,并产生横向或纵向的收缩作用力。
其次,角变型的焊接形式在四个角的截面上受热存在不均匀情况,同时上下不对称收缩而导致的竖向或横向变形问题,在生产中时常发生。
尤其在V型坡口的生产位置上,极容易发生较变形。
再次,弯曲变形主要是由于结构分布不对称,纵向作用力不一致,导致有一侧弯曲较为严重,产生尺寸变化。
其中,波浪变形在焊接薄板结构生产中,由于应力差异,使薄板失去横向稳定力,产生不规则的波浪变形现象,上下受力不均匀。
最后,扭曲变形问题,主要是以角变形为基础导致纵向错边,使横向长度上的焊缝分布并不均匀,焊接顺序和焊接方向的不科学、不合理、不对称,从而引发扭曲变形问题。
二、影响薄板焊接变形的主要因素导致薄板焊接变形的原因有很多,尤其是焊接过程中的刚度条件或温度条件不均,会引发变形现象。
摘要:薄板结构焊接最突出的问题是波浪变形,本文分析了薄板结构失稳变形的原因,总结了目前控制薄板焊接变形的各种措施的研究进展,指出运用有限元数值模拟技术对薄板焊后变形进行预测和控制是一种有效的方法,具有广阔的应用前景。
1 前言
薄板焊接结构广泛应用于铁路运输、船舶工程、航空航天飞行器、汽车工业、海上钻井采油平台的上层建筑等大型结构制造领域。
薄板具有重量轻、工艺性能好(易加工、易成型)和连接方便等特点。
但由于其自身拘束度小,焊接时变形较大[1](横向收缩、纵向收缩、回转变形、角变形和弯曲变形等),严重时会由于失稳而产生波浪变形,且很难矫正,特别是对不锈钢等一些热膨胀系数较大的材料,变形尤为严重。
变形不仅严重地影响了薄板本身的结构强度、制造精度和使用性能,甚至会因变形而使焊接操作无法继续进行,因此很有必要对薄板焊接变形控制技术,包括焊接变形产生的影响因素和控制工艺进行研究,最终用以指导生产实践、提高产品质量。
2 薄板失稳变形的原因
薄板结构焊接最突出的问题是波浪变形。
通常对于6mm以下的薄板,要特别注意防止失稳而产生波浪变形。
在焊接过程中,薄板上产生高度不均匀的焊接温度场,且由于受到约束作用,最终在焊接接头区域形成残余应力和产生不协调的塑性变形,焊缝附近为拉应力而远处为压应力。
如果压缩残余应力σ的数值达到结构的屈曲失稳临界载荷σsr,薄板就会发生失稳(屈曲),产生波浪变形。
因此,焊缝金属纵向收缩而产生的压应力是导致薄板失稳的主要原因[2]。
t是薄板厚度,B是板宽,K是与板的支撑情况有关的系数。
从上式看出,板厚与板宽的比值越小,临界应力就越小,薄板也就越容易失稳。
因此,可以从降低残余压应力和提高临界应力、薄板刚度两方面着手以减少波浪变形。
如设置加强筋或增加板厚、把薄板压制成凸筋或波纹形等均可以减小和防止波浪变形,同时也要权衡利弊,既考虑工艺性又要考虑经济性。
焊接失稳变形主要受薄板几何形状、板面积、厚度、板件初始不平度和支承条件的影响,同时焊接方法、焊接工艺和焊接程序显著影响焊接变形的程度。
3 目前控制薄板变形的主要方法
对焊接应力与变形机理的深入认识,使人们能够通过若干不同途径达到减少焊接变形的目的[3]。
预防和控制薄板结构焊接变形方面使用的方法基本上可分为三类:预防、控制和矫正。
可以从设计和工艺两个方面来解决。
3.1 设计方面的措施有:
3.1.1 合理地选择焊缝的尺寸和形式;
3.1.2 尽可能减少不必要的焊缝;
3.1.3 合理地安排焊缝的位置;对称地布置焊缝,并尽可能考虑将焊缝布置在靠近结构中心线的区域内。
3.2 工艺方面的措施有:
3.2.1 正确选用焊接方法和焊接材料。
3.2.2 反变形法和刚性固定法:刚性固定法和反变形法是控制焊接变形的基本方法。
在焊接工艺上尽可能合理运用刚性固定法和反变形法,预留收缩余量。
刚性固定法是将焊件固定在有足够刚性的胎夹具上,或是临时装焊支撑,以增加构件的刚度来减小焊接变形,待焊接构件上所有焊缝冷却到室温时再去掉刚性固定,这时构件产生的变形将大大小于在自由状态下的焊接变形。
如果再配合其它控制焊接变形的措施,将使焊接变形控制在产品技术公差要求范围以内。
3.3 比较常用的方法还包括:
3.3.1 压铁法:当薄板面积较大,焊缝较长时,可采用压铁分布在焊缝两侧来减小变形。
3.3.2 散热法:是一种在焊接过程中消除残余应力的方法。
其原理是在焊接过程中通过喷水强迫冷却,使焊缝附近的材料所受热量大大减少,缩小焊接热场的分布,从而减小焊接变形。
3.3.3 低应力无变形焊接法:是专门为防止薄板焊接波浪变形的一种新的焊接方法。
在施焊前距焊缝一定距离处用电加热器预热一定宽度,在达到一定温度时开始焊接。
在焊接坡口下方布置铜垫块,垫块上钻通孔通水冷却,以便将焊接热迅速疏散。
在预热区的外侧,用机械或气动夹紧装置使板刚性固定。
这样在焊后,从焊缝区开始,形成了拉—压—拉—压交替分布的残余应力场。
由于临近焊缝区的压缩残余应力处于其两侧拉伸应力场的包围内,所以不能引起薄板的压缩失稳变形。
在这里拉伸残余应力起着一个张紧作用,或者是支撑作用,使得薄板不会因压缩失稳而出现波浪变形。
在预热区外侧,由于压缩残余应力数值较低,而不会引起薄板的失稳变形。
3.3.4 合理选择焊接规范参数和装配焊接顺序。
焊接程序和方向的正确选择,将会使焊后的应力、变形及裂缝的倾向减少。
因此,对于一些环形焊缝及较长的焊缝,还需应用对称焊和逐步退焊法来减少焊接变形。
这是在考虑焊接工艺时必须遵循的原则。
选用线能量较低、熔敷效率高的焊接方法,也可有效地防止焊接变形, 核心是热输入的大小,即若要减小并避免焊件的变形,最应注意的是严格控制线能量,即在完成焊缝焊接的前提下,尽量减少焊缝的热输入,从而减小焊接热影响区,减小焊接变形及其对接头性能的恶劣影响。
例如采用CO2半自动焊来代替气焊和手工电弧焊, 不但效率高,而
且可以减少薄板结构的变形。
另外,焊接时待焊件间隙应在保证焊透的情况下,越小越好;切割熔渣与剪切毛刺应清除干净;焊接之前应采用较小直径的焊条进行点焊(定位焊),增加焊件刚性,这些都有利于减小焊接变形。
同时合理选择点固焊的顺序、焊点距离及大小,不仅能保证焊接间隙,且具有一定的抗变形能力。
3.4 矫正焊接变形的方法
3.4.1 机械矫正法:利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形, 使两者互相抵消。
或者采用锤击法、辊压法来延展焊缝及其周围区域的金属,达到消除焊接变形的目的。
3.4.2 火焰加热矫正法:是利用气体火焰加热构件的伸长部分,使其在较高温度下发生压缩塑性变形,冷却后收缩变短,来达到矫正变形的目的[4]。
矫正薄板结构的焊后变形,常用的方法主要有锤击法、滚压法、局部加热矫正法等,这些方法虽能有效地控制焊接残余变形,但各有其不足之处[5]。
锤击法是利用锤头的冲击来延展焊缝及其周围压缩塑性变形区域的金属,达到消除焊接变形的目的,但劳动强度大,锤击面粗糙,表面质量差;滚压法是利用圆盘形滚轮来滚压焊缝或近缝区金属,使之碾展伸长,来消除失稳变形,其缺点是为了在滚压焊缝时取得较大的塑性变形量,往往需要10~20t的滚轮压力,在大压力下实现小直径滚轮的直接刚性传动有一定的困难;局部加热矫正法是利用火焰局部加热产生压缩变形,冷却后该部位金属产生收缩而达到矫正变形的效果,其效果的好坏取决于操作者的技术水平,而且无法完全消除变形。
另外,矫正变形往往需有专用的工艺装备,增加了制造成本,延长了制造周期。
4 有限元法
由于实际结构形式的复杂性,焊缝布置的多样化,对薄板结构确定一种优化的控制变形方法仍然是十分困难的,多数情况下人们还是凭借实际经验,而经验的积累要花费很长时间和费用。
对薄板采用合适的物理数学模型对其受力和变形过程进行数值分析,可省去大量的摸索实验时间,根据有限元计算结果进行制造工艺参数的优化,可有效地防止和控制变形。
目前,利用有限元数值模拟技术与板的稳定理论相结合的方法,预测和控制焊接残余应力和变形已成为该领域的发展趋势和前沿。
其中又分为热弹塑性有限元法和固有应变法。
热弹塑性分析是在焊接热循环过程中通过一步步跟踪热应变行为来计算热应力和应变的,采用这种方法可以详尽地掌握焊接应力和变形的产生及发展过程。
随着大型有限元软件的开发并取得了良好的效果,这种方法被越来越多的学者采用。
固有应变有限元法[6]是一种既能解决大型复杂结构,又比较经济的预测焊接变形的方法,有很大的实用意义和发展前途。
固有应变是表征材料从应力状态切离后处于自由状态时,与基准状态相比所发生的应变。
焊接时的固有应变包括塑性应变、温度应变和相
变应变。
焊接构件经过一次焊接热循环后,温度应变为零,固有应变就是塑性应变与相变应变残余量之和。
固有应变存在于焊缝及其附近,大小和分布决定了最终的残余应力和变形。
因此如果知道了固有应变的大小和分布,把它作为初始应变置于焊缝及其附近,就可以通过一次弹性有限元分析求得整个构件的焊接变形。
针对薄板结构厚度方向尺寸远小于其它两个方向尺寸的特点,有人提出一种预测大型复杂薄板结构焊后变形的数值分析技术,这种技术将二维热弹塑性数值模拟与三维结构屈曲分析结合起来。
由二维热弹塑性模拟计算出的应力场,加到三维结构模型上, 进行三维结构的弹性屈曲分析,从而得出各种条件下薄板失稳变形模态,再结合大变形方程的摄动解,可以求得薄板的变形。
该方法有效减少了计算工作量,并能进行大量的数值模拟, 评估薄板结构尺寸、加强筋及焊缝布置等因素对焊接失稳变形的影响。
数值模拟结果与实测结果的对比证实了这种方法的有效性。
随着计算机软硬件技术的发展和相关理论的不断完善, 有限元法必将得到更加广泛的应用。
5 结束语
薄板焊接变形是国内外薄板焊接制造的一个技术难题,由于具有复杂性、多元性,许多基本理论及解决办法还未搞清楚,严重影响了焊接质量,所以有必要继续对这一焊接难题进行研究。
运用有限元数值模拟技术对薄板焊后变形进行预测和控制是一种有效的方法,具有广阔的前景。
建立一套控制薄板焊接变形的工艺措施和技术方案,为我国薄板制造技术走上新台阶,增强产品的整体竞争力具有重要的现实意义。