1. 火焰矫正适用于哪些钢材?
火焰矫正主要适用于各种低碳钢(如Q235、20g、22g等)和部分普通低合金钢(如16Mn、15MnV、15MnVN、14MnVTiRe、15MnTi、14MnNb半等)。
火焰矫正不适用于铸铁件和淬硬倾向大的合金钢。
2. 火焰矫正允许浇水吗?
对于薄钢板,进行火焰矫正时允许在加热的同时进行浇水。对于厚度大于8mm的钢板,一般是不允许浇水的。
火焰矫正时浇水,对变形的矫正是不起丝毫作用的,只是为了加速冷却,提高工效而已。
3. 火焰矫正法的工艺要点有哪些?
火焰矫正法的工艺要点如下:
(1)加热方式。加热方式有点状加热、线状加热和三角形加热三种。点状加热用于矫正刚性小的薄件。线状加热用于矫正中等刚性的焊件,有时也可用于薄件。三角形加热可用几个气焊炬同时进行,用于矫正刚性大的焊件。
(2)加热温度和速度。加热温度一般在500~800℃之间。低于500℃效果不大,高于800℃会影响金属组织。
加热速度与变形量有关。矫正变形量大的,一般用中性焰慢烤;矫正变形量小的,一般用氧化焰快烤。
(3)加热范围。加热位置总是在变形凸起的部位进行。加热长度不超过全长70%,宽度一般为板厚的0.5~2倍,深度一般为板厚的30%~50%。
(4)加热火焰。正常情况下,用微氧化焰。当变形较大或要求加热深度大于5mm时,可采用较小的加热移动速度,用中性焰。当变形不大或要求加热深度小于5mm时,应采用氧化焰和较大的加热移动速度。
4. 火焰矫正的各种加热方式怎样操作?
火焰矫正的加热方式有:点状加热、线状加热和三角形加热三种,如下图所示。
火焰矫正的加热方式
(a)点状加热;(b)线状加热;(c)三角形加热
(1)点状加热。加热一点或多点,点的直径至少15mm,厚板加热点的直径要大些。变形量大的,点与点之间的距离应小些,一般在50~100mm之间。
(2)线状加热。火焰沿直线方向移动或移动同时作横向摆动。加热线的横向收缩一般大于纵向收缩。横向收缩随着加热线的宽度增加而增加,加热线宽度一般为钢板厚度的0.5~2倍。
(3)三角形加热。三角形的底边在被矫正的焊件边缘,顶端朝向凹的部位。三角形加热的面积较大,因而收缩量也较大。
5. 怎样用目测来判断火焰矫正的加热温度?
对低碳钢和部分普通低合金钢用火焰矫正时,加热温度通常为600~800℃,可根据加热时钢材表面的颜色变化来目测,钢材表面颜色与相应的温度见下表。
钢材表面颜色及其相应温度
|
颜色
|
温度(℃)
|
|
颜色
|
温度(℃)
|
深褐红色
|
550~580
|
亮樱红色
|
830~900
|
褐红色
|
580~650
|
橘黄色
|
900~1050
|
暗樱红色
|
650~730
|
暗黄色
|
1050~1150
|
深樱红色
|
730~770
|
亮黄色
|
1150~1250
|
樱红色
|
770~800
|
白黄色
|
1250~1300
|
淡樱红色
|
800~830
|
|
|
6. 怎样利用火焰加热矫正钢板的凹凸不平?
由于金属经过加热和冷却,只能缩短,不能伸长。因此矫正焊件变形之前,首先应分析是由于哪一部分金属缩短所造成的。例如平板的凹凸变形,是由于凸鼓四周的金属缩短造成的,若用火焰矫正,则应加热凸鼓部位,使伸长了的金属缩短,即可矫平。
7. 如何利用火焰加热矫正厚钢板的弯曲变形?
首先测出弯曲变形的大小,并找出凸出的最高点,然后在最高点附近用火焰进行线状加热,见下图所示,加热温度500~600℃。当第一次未能全部矫平时,可再次进行加热,直至矫平为止。
厚钢板的矫正
8. 如何利用火焰加热矫正厚壁圆筒的圆度?
对于直径和圆度都有严格要求的厚壁圆筒应进行矫正。矫正的方法是在平台上用木块将圆筒垫平竖放,见下图。先矫正圆筒体的周长,当周长过大时,用两个焊炬同时在筒体内外沿纵向进行线状加热,加热一次周长可缩短1~2mm。矫正椭圆度时,先用样板检查,如筒体外凸,则沿该处外壁进行线状加热,加热后任其自然冷却,不用锤击。若一次不行,可再次进行加热,直至矫圆为止;若筒体弧度不够,则沿该处内壁进行加热,其余同上。
厚壁圆筒的矫正
9. 如何利用点状加热对局部弯曲的钢管进行矫正?
点状加热可以用于对局部弯曲的钢管进行矫正。例如
钢管,长7.5m,经测量有10mm弯曲。矫正前,先在平台上找平垫好,如下图。然后在凸面上进行快速点状加热。当一点加热到800℃后,焊嘴立即迅速移动到第二点,依次进行,移动速度为每秒40mm。这样的快速点状加热结束后,弯曲从10mm减少到4mm。再进行第二次加热后,即可完全矫正。
钢管局部弯曲矫正
10. 举例说明实心轴弯曲怎样矫正。
实心轴(
)弯曲6mm。矫正前,先在平台上找正,并垫好,见下图(a)。然后在凸面用大号焊嘴进行线状加热。第一次加热,线宽度25mm,中间一段宽30mm,加热长度1300mm,加热温度500℃,采用中性焰,见图(b)。冷却后,弯曲从6mm减小到2mm。第二次加热,线宽度30mm,加热长度500mm,加热温度700℃,见图(c)。冷却后即矫直。
实心轴弯曲变形的矫正
(a)矫正前;(b)线状加热;(c)二次加热
11. 举例说明槽钢和方钢弯曲怎样矫正。
矫正槽钢(长4.3m)上拱弯曲。在凸面边缘同时用两个焊炬进行线状加热,见图(a)。加热宽度10mm,加热温度700℃,加热移动速度每秒12mm,采用中性焰。
矫正方钢(厚120mm、宽460mm、长6m)弯曲40mm。其矫正是在凸面用两个焊矩进行线状加热,见图(b)。加热宽度100mm,加热温度800~850℃,加热深度8~10mm,采用中性焰。
槽钢和方钢弯曲变形的矫正
(a)矫正槽钢;(b)矫正方钢
12. 举例说明T形梁弯曲怎样矫正。
矫正T形梁的弯曲变形,应在凸的部位用三角形加热。三角形的底边取板厚的2倍,三角形顶点在中心线上或稍超过中心线,如下图所示。加热火焰用中性焰,加热温度800℃,加热移动速度很慢,约为每秒4~10mm。
T形梁弯曲变形的矫正
13. 举例说明钢板和T形梁的角变形怎样矫正。
矫正钢板(厚20mm)角变形,是在钢板的凸面进行线状加热。可采用5号焊嘴、中性焰,加热宽度23mm,加热移动速度每秒4mm,加热温度800℃,见下图(a)。
矫正T形梁角变形,是在焊缝反面用火焰加热;矫正支架角变形,是在凸面用火焰加热,见图(b)、(c)。
角变形的矫正
(a)矫正钢板;(b)矫正T形梁;(c)矫正支架
14. 举例说明钢板和工字梁的波浪变形怎样矫正?
矫正钢板波浪变形,是将板放在平台上,压紧三个边A、B、C,用线状加热。先从凸面的两侧平的地方开始,然后向凸起处围拢,如下图所示。加热线长度一般占板宽的1/2~1/3,加热线之间的距离一般取50~200mm。
矫正工字梁波浪变形,是先用外力P顶平,然后在凸面用线状加热,如图(b)所示。
波浪变形的矫正
(a)钢板波浪变形;(b)工字梁波浪变形
15. 怎样根据焊件的不同要求来选用降低应力与减少变形的方法?
选用的原则是:
(1)结构要求控制变形(一般是指塑性好,刚性小的薄壁结构)时,可选用刚性固定法、反变形法和逆向分段焊接法等。
(2)结构要求控制应力(一般是指空淬倾向大,塑性差的材料,合金钢管对接焊、缸体补焊等)时,可选用预热、焊后回火、锤击焊缝法等。
(3)若以减少变形为主,则尽可能使各条焊缝的变形限制到最小值或使其变形方向相反、相互抵消,可选用对称焊、逐步退焊、分中对称焊、跳焊等。
(4)若以降低应力为主,则尽可能使各条焊缝能自由收缩或受阻碍较小,应先焊收缩量大的焊缝,焊缝方向指向自由端,焊后回火等。
(5)限制波浪变形,以刚性固定法较好;限制角变形和弯曲变形,以反变形法或刚性固定法联合使用。原则是:刚性小的焊件采用弹性反变形,刚性大的焊件则以塑性反变形较好。
(6)对纵向或横向收缩,一般采用下料时预留长度来补偿其缩短量。
16. 怎样降低厚壁管接头的焊接应力?
大厚度焊件焊接时,焊缝存在的应力是沿空间三个方向作用的。三个方向的应力会显著降低焊缝金属的强度和冲击韧性,导致裂纹。因此,焊接厚壁管时要采取措施降低焊接残余应力,通常采用的办法是焊前预热、对称焊和多层多道焊。
17. 怎样防止薄板结构的焊后变形?
焊接薄板结构,主要以防止变形为主,可以采取刚性固定法。例如防护壳的焊接,先点焊一根角钢支撑,如图(a)所示,再焊接焊缝1。然后焊接所有间断焊缝,最后焊接各连续焊缝。这样,基本上控制了焊缝横向收缩引起的角变形。
再例如薄壳结构的焊接,为了防止焊后塌陷,可预先将壳壁向外凸出,如图(b)所示,焊后对接良好。
薄板结构的焊接
(a)防护壳的焊接;(b)薄壳结构的焊接
18. 怎样防止带筋板工字梁的焊后变形?
带筋板的工字梁是由上、下翼板,腹板和筋板组成的。它的焊接原则:一是在焊接过程中尽可能使焊件能自由收缩;二是腹板两侧必须同时进行焊接。
在装配之前,先焊接翼板和腹板的对接焊缝,将钢板焊成长板条。然后组装上、下翼板,腹板和筋板,并每隔300~400mm进行点固焊。
焊接时,从工字梁的中部开始向两端逐格施焊。先焊梁中部的一个方格,焊接顺序如图(a)所示。焊缝1'、4'、5'、7'也可采用从中部向两端分段退焊法。焊完方格内全部焊缝后,接着焊接腹板另一面相对应的方格。整个方框焊完后,再焊另一个方框。假若筋板很少,则先焊腹板和翼板的焊缝,并留出一段(如图(b)所示)焊接筋板。
带筋板的工字梁焊接顺序
19. 怎样降低工字梁安装接口的焊接应力?
无筋板的工字梁安装接口的焊接。先焊接腹板的接口1,再焊接翼板的接口2、3,最后焊接组装工字梁时留出的翼板与腹板的一段约300~400mm焊缝4与5,如图(a)所示。
工字梁安装接口的焊接
(a)无筋板的工字梁安装接口的焊接;
(b)带筋板的工字梁安装接口的焊接
带筋板的工字梁安装接口的焊接顺序与无筋板的工字梁相同。为了进一步降低焊接应力,可采用弹性反变形法。预先用千斤顶将所焊接口撑开,间隙增大,如图(b)所示。焊接后的收缩力将由千斤顶承受。
20. 大型焊接油罐的焊接顺序是如何选择的?
油罐的焊接原则:一是焊缝尽可能自由收缩;二是先分件组装焊,再总装焊;三是避免罐壁与罐底间环焊缝的收缩。
油罐先装配罐底。从中心向四周焊,先焊接所有短焊缝1、2、3…,后焊接所有长焊缝1'、2'、3'…,如图(a)所示。长焊缝可采用分段退焊或中间向外分段焊。
罐底装焊完后,组焊罐顶。罐顶焊好后,把罐顶顶起,从上到下逐层用顶起法组焊罐壁。先组焊第①层,顶起再组焊第②层…,依此类推,如图(b)所示。罐壁逐节采用搭接焊缝进行焊接。各节的焊接次序,也是先焊纵缝,再焊环缝。最后焊接罐壁与罐底之间的角焊缝,如图(c)所示。
油罐焊接顺序
(a)罐底的拼焊;(b)罐壁的装焊;(c)罐壁与罐底的角焊缝
21. 怎样降低轮毂及金属框架焊补时的焊接应力?
轮毂及金属框架焊补,可以采用加热减应区法来降低焊接应力。首先选择阻碍焊接区自由收缩的部位,即选好减应区。然后在减应区加热,使之伸长。减应区的伸长,也使焊接处的间隙增大。间隙增大多少,取决于减应区伸长多少。焊补以后,焊接部位与减应区同时冷却,一起自由收缩,从而降低了焊接应力。因此焊补轮毂及金属框架时选择减应区是一个关键。不同的焊补位置,应分别选择相应的减应区,见下图所示。图中,网纹是“减应区”,“→”为热膨胀方向。
“减应区”的选择
22. 什么叫金属的焊接性?它包括哪些内容?
金属的焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性,主要指在一定的焊接工艺条件下,获得优质焊接接头的难易程度。从广义来说“焊接性”这一概念还包括“可用性”和“可靠性”。焊接性取决于材料的特性和所采用的工艺条件。金属材料的焊接性不是静止不变的,而是发展的,例如原来认为焊接性不好的材料,随着科学技术的发展,有了新的焊接方法而变为易于焊接,即焊接性变好了。因此我们不能离开工艺条件来泛谈焊接性问题。
焊接性包括两方面的内容:一是接合性能,即在一定的焊接工艺条件下,形成焊接缺陷的敏感性;二是实用性能,即在一定焊接工艺条件下,焊接接头对使用要求的适应性。
23. 为什么要对金属材料进行焊接性试验?
焊接性试验是产品设计、施工准备以及正确拟订焊接工艺的重要依据。通过焊接性试验,可以知道金属材料在一定工艺条件下焊接后的情况。如焊接接头出现裂缝的可能性,即抗裂性好坏;焊接接头在使用中的可靠性,包括接头的力学性能和其他的特殊性能(耐热、耐蚀、耐低温、抗疲劳、抗时效)等。
24. 怎样评价钢材的焊接性?
通常情况下,可根据钢材的含碳多少和合金元素的种类与含量来评价钢材的焊接性。含碳量多或含合金元素多,则焊接性较差,这是一种粗略的估计方法。也可以通过碳当量的计算,以及钢材的化学成分对焊接热影响区淬硬性的影响程度来评价焊接时产生冷裂纹的倾向。
碳钢和低合金钢常用的碳当量公式(国际焊接学会推荐的)是
式中,元素符号代表元素含量的百分数。
根据经验:
C
eq<0.4%时,钢材的淬硬倾向很小,焊接性好,焊接时,不需要预热。
C
eq=0.40%~0.6%时,钢材的淬硬倾向逐渐增大,需要适当预热。
C
eq>0.6%时,淬硬倾向大,较难焊接,需要采取较高的预热温度和严格控制焊接工艺。
25. 低碳钢常用的焊接方法有哪些?在什么情况下,焊接低碳钢时需焊前预热和焊后热处理?
(1)低碳钢几乎可以采用所有的焊接方法来焊接。常用的焊接方法有:焊条电弧焊、埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊、电渣焊等。
(2)当焊件较厚或刚性很大,同时对焊接接头性能要求又较高时,则要做焊前预热和焊后热处理。例如锅炉汽包,即使采用20g和22g等焊接性良好的低碳钢,由于板厚较大,仍要进行150℃预热和600~650℃的焊后热处理。