Las estructuras soldadas generalmente presentan deficiencias que se reflejan principalmente en problemas con las uniones soldadas. Estos problemas incluyen los siguientes aspectos:
- El proceso de soldadura implica calentamiento y enfriamiento desiguales, lo que resulta en tensión residual y distorsión en la soldadura. Estos problemas no sólo afectan las dimensiones generales y la calidad de la apariencia de la estructura de soldadura, sino que también crean dificultades para el procesamiento continuo después de la soldadura. En algunos casos, la resistencia de la estructura soldada también puede verse afectada directamente.
- Las uniones soldadas pasan por tres etapas: fundición, solidificación y tratamiento térmico.
- La soldadura puede cambiar ciertas propiedades del material.
Estrés y distorsión de soldadura
El calentamiento local a alta temperatura durante la soldadura da como resultado una distribución desigual de la temperatura en la pieza soldada, lo que a su vez provoca tensión de soldadura y distorsión en la estructura de soldadura.
La tensión de soldadura es la principal causa de fractura frágil, fractura por fatiga, fisuración por corrosión bajo tensión y falla por inestabilidad.
La distorsión de la soldadura afecta la forma y la precisión dimensional de la estructura, lo que dificulta el cumplimiento de los requisitos técnicos. Esto impacta directamente la calidad de fabricación y el desempeño del servicio de la estructura.
Generación de voltaje y distorsión de soldadura.
1. Conocimientos básicos de tensión y distorsión de soldadura.
1. distorsión
La forma y el tamaño de un objeto cambian bajo la acción de una fuerza externa o temperatura.
2. Estrés
La fuerza de interacción dentro de un objeto causada por fuerzas externas u otros factores se llama fuerza interna. La fuerza interna por unidad de área de sección transversal de un objeto se llama tensión.
3. Tensión de soldadura y distorsión de soldadura.
La tensión de soldadura es la tensión interna que existe en la soldadura durante y después del proceso de soldadura.
El cambio en el tamaño de la soldadura causado por la soldadura se llama distorsión de la soldadura.
2. Causas del estrés y la distorsión de la soldadura.
1. Calentamiento desigual de las soldaduras.
(1) Tensión y distorsión causadas por la calefacción central de franjas largas (similar al revestimiento)
Tensión y distorsión del centro de la banda de acero durante el calentamiento y enfriamiento.
(2) Tensión y distorsión causadas por el calentamiento en un lado de la tira larga (equivalente a la superficie del borde de la placa)
Tensión y distorsión durante el calentamiento y enfriamiento en un lado del borde de la chapa de acero.
2. Contracción del metal soldado.
3. Cambio de estructura metálica
4. Rigidez y sujeción de la soldadura.
Distorsión de soldadura
1. Tipos de distorsión de la soldadura y sus factores que influyen
La distorsión de la soldadura se puede dividir en cinco formas básicas: distorsión por contracción, distorsión angular, distorsión por flexión, distorsión por onda y distorsión por fluencia.
1). distorsión por contracción
El fenómeno de que el tamaño de la soldadura es más pequeño que antes de la soldadura se llama distorsión por contracción.
Distorsión de contracción longitudinal y transversal.
(1) Distorsión de contracción longitudinal
(2) Distorsión de contracción transversal
dos). distorsión angular
La causa fundamental de la distorsión angular es la distribución desigual de la contracción transversal en todo el espesor de la placa.
Distorsión angular de múltiples articulaciones.
Distorsión angular de la articulación en T
3). Duplicar la distorsión
La distorsión por flexión es causada por la falta de coincidencia o asimetría entre la línea central de la soldadura y el eje neutro de la sección estructural, así como por la distribución desigual de la contracción de la soldadura a lo largo del ancho de la soldadura.
(1) Distorsión por flexión causada por contracción longitudinal
Distorsión por flexión causada por la contracción longitudinal de la soldadura.
(2) Distorsión por flexión causada por contracción transversal
Distorsión por flexión causada por la contracción transversal de la soldadura.
4). Distorsión de onda
La distorsión de las ondas ocurre a menudo en el proceso de soldadura de placas delgadas con un espesor inferior a 6 mm, también llamada distorsión por inestabilidad.
Distorsión de onda causada por distorsión del filete de soldadura
5). Distorsión
La causa principal de la distorsión es la distribución desigual de la distorsión de la soldadura de filete a lo largo de la soldadura.
distorsión del haz I
2. Medidas para controlar la distorsión de la soldadura.
1). Medidas del proyecto
(1) Seleccione una forma y tamaño de soldadura razonables
1) Seleccione el tamaño de soldadura más pequeño.
Articulación transversal con la misma capacidad de carga.
2) Seleccione una forma de ranura razonable.
Ranura para junta en T
(2) Reducir el número de soldaduras
Los perfiles y piezas estampadas son opciones preferidas cuando sea posible. Para estructuras con muchas y densas soldaduras, se pueden usar estructuras de juntas soldadas fundidas para reducir la cantidad de soldaduras. Además, aumentar el espesor de la placa de pared para reducir el número de nervaduras o utilizar estructuras perfiladas en lugar de estructuras de nervaduras puede ayudar a prevenir la distorsión de las estructuras de placas delgadas.
(3) Disposición razonable de la posición de soldadura
Vigas, columnas y otros componentes soldados a menudo presentan distorsión por flexión debido a la configuración excéntrica de la soldadura.
Disposición de soldadura de marco de caja
Organice razonablemente la posición de la soldadura para evitar distorsiones.
dos). Medidas de proceso
(1) Método de reembolso
(2) Método de distorsión inversa
Método de distorsión inversa para soldadura a tope de placa plana
(3) Método de fijación rígida
1) Fijar la soldadura sobre la plataforma rígida.
Fijación rígida al empalmar placas delgadas.
2) La soldadura se combina en una estructura más rígida o simétrica.
Fijación viga en T rígida y antidistorsión
3) El accesorio de soldadura se utiliza para aumentar la rigidez y contención de la estructura.
Fijación rígida durante el empalme a tope.
4) Utilizar soportes temporales para aumentar la contención de la estructura.
Soporte temporal durante la soldadura de escudos.
(4) Seleccione una secuencia razonable de montaje y soldadura.
La secuencia de soldadura del montaje tiene una gran influencia en la deformación de la estructura soldada.
(1) Si las condiciones lo permiten, las estructuras soldadas grandes y complejas deben dividirse en varias partes con estructuras simples, soldarse por separado y luego ensamblarse como un todo.
(2) La soldadura durante la soldadura debe estar lo más cerca posible del eje neutro de la sección estructural.
Montaje y soldadura de la viga principal.
3) Para la estructura con disposición de soldadura asimétrica, el lado con pocas soldaduras debe soldarse primero durante la soldadura de ensamblaje.
Presione la secuencia de soldadura del troquel superior
4) La estructura con disposición simétrica de soldaduras debe soldarse simétricamente mediante soldadores pareados.
Secuencia de soldadura de soldadura a tope del cilindro.
5) Al soldar soldaduras largas (más de 1 m), la dirección y secuencia que se muestran en la figura siguiente se pueden utilizar para reducir la distorsión por contracción después de la soldadura.
(5) Seleccionar razonablemente los métodos de soldadura y los parámetros del proceso de soldadura.
Soldadura de estructura de sección asimétrica
(6) Método de equilibrio térmico
Utilice el método de equilibrio térmico para evitar la distorsión de la soldadura.
(7) Método de disipación de calor
3. Método para corregir la distorsión de la soldadura.
1). Corrección manual
dos). Método de corrección mecánica.
Corrección de la distorsión por flexión del haz mediante método de corrección mecánica.
3). Método de corrección del calentamiento de la llama.
Las formas de calentamiento por llama incluyen calentamiento puntual, calentamiento lineal y calentamiento triangular.
(1) Calefacción puntual
(2) Calentamiento lineal
(3) Calefacción triangular
Corrección de llama de la distorsión por flexión del haz en I
La corrección de la distorsión de la soldadura por calentamiento por llama depende de los tres factores siguientes:
(1) Modo de calefacción
(2) Posición de calefacción
(3) Temperatura de calentamiento y área de la zona de calentamiento
C tensión residual
1. Clasificación de la tensión residual de soldadura.
1). Según las causas del estrés.
(1) Estrés térmico
(2) Estrés correspondiente
(3) Tensión de deformación plástica
dos). Según la duración del estrés.
(1) Voltaje de soldadura instantáneo
(2) Tensión residual de soldadura
2. Distribución de la tensión residual de soldadura.
1). Distribución de la tensión residual longitudinal σx
Distribución de juntas a tope en sección transversal de soldadura 0x
dos). Distribución de la tensión residual transversal σy
(1) La tensión transversal causada por la contracción longitudinal de la soldadura y su zona de distorsión plástica adyacente es σ'y
(2) Esfuerzo mecánico causado por la retracción transversal ano σ” y
Distribución de σ”Y durante la soldadura en diferentes direcciones.
3. Influencia de la tensión residual de soldadura en la estructura de soldadura.
1). Impacto en la resistencia estructural
dos). Influencia en la precisión dimensional del proceso de soldadura.
Liberación de tensiones internas y distorsiones causadas por el mecanizado.
3). Influencia en la estabilidad de los elementos de compresión.
4. Medidas para controlar las tensiones residuales de soldadura
1). Medidas del proyecto
1) Minimizar el número y tamaño de soldaduras en la estructura.
2) Evite la concentración excesiva de soldaduras y mantenga una distancia suficiente entre soldaduras.
Soldar la boquilla del recipiente.
3) Se debe adoptar la forma de unión con la rigidez más baja.
Medidas para reducir la rigidez de las articulaciones.
dos). Medidas de proceso
1) Adoptar una secuencia y dirección de soldadura de montaje razonables.
① Al soldar la soldadura en un plano, se debe garantizar que la contracción longitudinal y transversal de la soldadura pueda ser relativamente libre.
Secuencia razonable de montaje y soldadura de soldaduras de costura.
② Se debe soldar primero la soldadura con mayor contracción.
Secuencia de soldadura de estructura de viga dúplex con placa de cubierta
③ Se debe soldar primero la soldadura con mayor tensión durante la operación.
Secuencia de soldadura con viga I superior
④ Cuando se suelda la soldadura transversal plana, es fácil producir una gran tensión de soldadura en la intersección de la soldadura.
Secuencia de soldadura de soldaduras cruzadas planas.
⑤ La estructura donde se cruzan las soldaduras a tope y en ángulo.
2) Método de precalentamiento.
3) Soldadura en frío.
4) Reducir la restricción de soldaduras.
Reducir la rigidez local y la tensión interna.
Diagrama esquemático del método de calentamiento de la “zona de alivio de tensiones”
5. Método para eliminar o reducir la tensión residual de soldadura.
1). Método de tratamiento térmico
(1) Tratamiento térmico completo
(2) Tratamiento térmico local
dos). Método de estiramiento mecánico.
3). Método de estiramiento por diferencia de temperatura.
Diagrama esquemático de eliminación de tensiones residuales mediante el “método de tracción por diferencia de temperatura”
4). soldadura de martillo
5). Método de vibración
6. Determinación de la tensión residual de soldadura.
1). método mecánico
(1) Método de corte
(2) Método de perforación
dos). Métodos físicos
(1) método magnético
(2) difracción de rayos X
(3) Método ultrasónico
