消除焊接残余应力的一些方法:焊接残余应力的危害主要是与外载荷产生的应力叠加,局部区域应力过高,使结构承载能力下降,引起裂纹和变形,使焊件形状和尺寸发生变化,需要进行矫形。变形过大会因无法矫形而报废甚至导致结构失效。焊后热处理是一种消除焊接残余应力常用的方法。工程上我们主要用退火处理,火温度越高,保温时间越长,消除焊接残余应力的效果越好。但是温度过高,使工件表面氧化比较严重,组织可能发生转变,影响工件的使用性能,存在弊端。在低温消除焊接残余应力时,材料组织和性能变化甚微,几乎不影响材料的使用性能,而且低温处理材料表面的氧化和脱碳也比较小,这就可以在材料的力学性能和组织基本上不变的情况下达到降低材料焊接残余应力的目的。构件承受变载荷应力达到一定数值,经过多次循环加载后,结构中的残余应力逐渐降低,即利用振动的方法可以消除部分焊接残余应力。一种大型焊件使用振动器消除应力的装置。振动法的优点是设备简单、成本低,时间比较短,没有高温回火时的氧化问题,已在生产上得到一定应用。残余应力在材料的制造过程中需要被考虑。上海正规应力检测精度
一般来说,高精密的机床会采用大理石等不易产生应力的材料做床身。而采用金属材料的机床现在也会采用喷丸、振动、滚压等方法去除应力。其中喷丸是使用丸粒轰击工件表面并植入残余压应力;振动是采用振动器与工件形成共振来消除应力;滚压则是通过一些滚压工具向工件表面施加压力来达到消除应力的目的。除此之外,通过热时效、炸裂法、热冲击时效法、声波时效法等方法也可以消除应力。相对以上提到的几种时效方法,振动时效更加适用于机床应力释放。振动时效是利用机械共振的方法消除或均化金属结构在铸造、锻压、焊接和切削等机械加工后所产生的残余应力。它通过向工件施加一定大小和频率激振力的方式给工件传递能量,使工件发生微小或宏观塑性应变来匀化和消除残余应力。上海金属应力检测机构残余应力的调整需要考虑材料的具体情况和实际需求。
炸裂法是利用38应用能源技术2007 年第7 期( 总第115 期)炸裂冲击波在极短的时间内对材料给予强烈的冲击, 材料受到的加载速度非常大, 当焊缝表面质量不好的情况下有应力集中的顶端很容易产生脆性裂纹扩展, 国内就有企业发生过分别采用整体热处理和炸裂法消除焊接应力的贮罐, 在相同工况下工作一年后, 在炸裂法消除应力的贮罐焊缝中发现裂纹而经过整体热处理的贮罐焊缝完好的情况。由于缺乏必要的深入的研究, 虽然同消除应力热处理相比该技术具有一定的优越性, 但其应用和控制的准确性和可靠性方面还不能使人完全信服,因此并未在整个压力容器制造行业得到推广。
应力仪或者应变仪是来测定物体由于内应力的仪器。一般通过采集应变片的信号,而转化为电信号进行分析和测量。方法是:将应变片贴在被测定物上,使其随着被测定物的应变一起伸缩,这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理,通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金,其电阻变化率为常数,与应变成正比例关系。对于应力仪或者应变仪,关键的指标有:测试精度,采样速度,测试可以支持的通道数,动态范围,支持的应变片型号等。并且,应力仪所配套的软件也至关重要,需要能够实时显示,实时分析,实时记录等各种功能,较好的软件还具有各种信号处理能力。另外,有一些仪器是通过光谱,膜片等原理设计的。残余应力常常是由制造工艺不当或材料组成不合理引起的。
超声波焊接应力消除设备提高焊接接头疲劳性能的基本原理:金属结构件在焊接时,普遍采用熔化焊接的方法,在金属的填充过程中,在接头部位留有余高、凹坑及各种焊接缺陷,造成严重的应力集中;同时还产生一定的焊接残余应力。在绝大多数情况下,残余拉应力对焊接结构的疲劳强度是不利的。同时,大量研究表明,在焊趾部位距离表面0.5mm左右处一般存有熔渣等缺陷,该缺陷较尖锐,相当于疲劳裂纹提前萌生。在应力集中、焊趾熔渣缺陷及焊接残余拉应力的联合作用下,焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命被严重降低。超声波焊接应力消除设备处理法提高焊接接头疲劳强度和疲劳寿命的基本原理:焊后利用超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率沿焊缝方向冲击焊缝的焊趾部位,使之产生较大的压缩塑性变形,使焊趾处产生圆滑的几何过渡,从而较大降低了焊趾处余高和凹坑造成的应力集中;消除了焊趾处表层的微小裂纹和熔渣缺陷,抑制了裂纹的提前萌生;调整了焊接残余应力场,消除其焊接拉应力,在焊趾附近产生一定数值的残余压应力;并使焊趾部位材料得以强化。残余应力的大小和分布可能会影响材料的一些特殊性能。上海塑胶件应力测试
测量残余应力需要使用高精度仪器和技术。上海正规应力检测精度
超声波消除应力的工作原理:超声波冲击设备主要用适用于消除焊接工艺产生的内应力、焊趾表面缺陷。防止工件因应力释放造成的变形或开裂,并能抑制裂纹萌生。提高焊缝的屈服强度和疲劳寿命,增加表面硬度。超声波时效振动机的工作原理:超声波应力消除机利用大功率的超声波冲击金属物体表面,由于超声波的高频、聚焦下的能量,使金属表层产生较大的压塑性变形。可明显提高焊接接头的疲劳寿命和疲劳强度。焊后处理焊趾部位,使之平滑过渡,从而降低余高造成的应力集中,消除焊趾表面的缺陷同时在焊趾处产生较大的压缩塑性变形,产生了残余压缩应力,调整了焊接残余应力场,并使焊趾部位得到强化和硬化。超声冲击设备作为焊后处理设备,它能同时改善影响焊缝质量的多个因素,如应力、缺陷、焊趾几何形状、表面强化等几个方面,所以对提高焊接接头的疲劳性能有事半功倍的效果,可使处理后的焊接接头的疲劳强度提高50%-120%,疲劳寿命延长5—100倍。由于采用超声波时效仪处理设备处理后,省去了传统的打磨及去渣工序,节约了劳动时间20%,降低了劳动强度,提高了生产效率。上海正规应力检测精度
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