大件焊接加工过程中如何控制变形和应力

在大件焊接加工过程中，控制变形和应力是至关重要的，以确保焊接件的质量和性能。以下是一些具体的控制措施：

一、控制变形的措施

1、优化焊接序列：

对称焊接：尽量使焊缝对称分布，以减少焊接过程中的不均匀热应力。

从中心向外焊接：对于大型结构，采用从中心向四周扩展的焊接顺序，以减少整体变形。

2、预热和后热处理：

预热：焊接前对工件进行预热，以减少焊接过程中的温度梯度，从而降低变形。

后热处理：焊接后对整个工件进行均匀加热，并在特定温度下保持一段时间，以释放内部应力，减少变形。

3、使用夹具和支撑：

刚性夹具：设计并使用刚性夹具，以限制焊接件的自由变形。

支撑装置：在焊接过程中，通过支撑装置确保焊接件在正确的位置，以减少变形。

4、控制焊接能量输入：

小电流焊接：对于薄板焊接，采用较小的焊接电流，以减少热输入。

多道均匀焊：对于厚板焊接，采用多道均匀焊接，以分散热输入，减少热应力。

5、选用适当的焊接方法：

低热量焊接方法：如脉冲焊接、激光焊接等，这些方法可以减少热影响区域和变形。

自动化焊接：采用自动化焊接设备，可以准确控制焊接参数，从而减少人为因素引起的变形。

6、采用补偿焊接：

预留余量：在设计阶段，为焊接件预留一定的余量和弯曲量，通过焊接后的自适应回弹达到所需的形状和尺寸。

局部预变形：在焊接前，对构件的特定区域进行局部预变形，以抵消焊接过程中的变形。

7、优化焊接工艺参数：

调整焊接速度：通过调整焊接速度，可以控制热输入，从而减少热应力和变形。

预压力：在焊接过程中施加预压力，以平衡焊接产生的热应力。

二、控制应力的措施

1、合理的装配与焊接顺序：尽量使焊缝能自由收缩，可有效地控制焊接应力。

2、焊前预热：预热能减少工件各部位的温差，减缓冷却速度，从而降低焊接残余应力。

3、采用反变形法：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，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，从而控制应力。

4、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，以抵消一部分焊接收缩变形，从而减小焊接应力。但需注意，根部焊道、坡口内及盖面层与母材坡口面相邻的两侧焊道不宜锤击，高强度低合金钢也不宜用锤击法消除焊接残余应力。

5、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。

综上所述，大件焊接加工过程中控制变形和应力需要综合考虑多个因素，并采取多种措施。通过实施这些措施，可以确保焊接件的质量和性能满足要求。