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焊接变形预测技术研究进展

2021-11-28相雅彬张玉琪

魅力中国 2021年33期
关键词:焊缝有限元变形

相雅彬 张玉琪

(中石化河南油建工程有限公司,河南 南阳 473000)

对于熔化式焊接工作而言,焊缝位置以及热影响区存在一定的残余应力影响,促使焊接构件出现变形、开裂等现象问题,严重降低了构件自身的承载力。从焊缝的焊趾部位来看,受到焊接变形的影响,一般多会出现凹坑、咬边等现象问题。而焊趾位置存在的熔渣缺陷问题以及微裂纹问题又给裂纹的出现提供了实现可能。受到上述应力问题的集中影响,焊接接头的疲劳寿命会急剧降低。长此以往,焊接变形问题逐渐显现,并导致焊接结构变形问题明显、尺寸精度严重下降问题等,继而引发焊接结构失效。

一、焊接变形的定义

物体在外力或温度等因素的作用下,其形状和尺寸发生变化,这种变化称为物体的变形。由焊接而引起的焊件尺寸的改变称为焊接变形。

二、焊接变形产生的原因

产生焊接变形的因素很多,其中最根本的原因是焊件受热不均匀,其次是由于焊缝金属的收缩、金相组织的变化及焊件的刚度不同所致,下面着重介绍影响焊接变形的因素。

(一)焊件的不均匀受热

金属的焊接是一个局部的加热过程,焊件上的温度分布极不均匀。在焊接过程中,由于不均匀加热,使焊缝和母材的受热部位在膨胀和冷却收缩时受到约束,最终导致焊后产生纵向和横向变形。

(二)焊缝金属的收缩

当焊缝金属冷却、由液态转为固态时,其体积要收缩。由于焊缝金属与母材是紧密联系的,因此,焊缝金属并不能自由收缩,这将引起整个焊件的变形。……

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