生产中降低焊接件残余应力的措施

董志合，关敬巧，李海云

（保定维尔铸造机械股份有限公司，河北保定 071058）

焊接残余应力对焊接件的强度、疲劳寿命、结构变形及金属脆性破坏等方面影响都很大，所以必须降低和消除。采取适当的焊接工艺和焊后处理可以降低和消除焊接残余应力。

1 焊接工艺

在施焊过程中采取适当的焊接工艺可以降低焊接应力的存在.

1.1 预热

预热分为两种：即全部均匀加热和只在焊接边缘局部预热。

在局部预热时，预热的效果与附加热源的强度及位置有关，应离开焊接边缘40 mm～70mm左右[1]，如图1所示。

1.2 选择合理的焊接顺序

对较大部件，焊接顺序为从中间向外四周进行焊接；在焊接对称焊缝时，在对称位置同时进行焊接。

图1 加热位置

如脱箱机中的梁，由于受力较大，且要求精度较高，必须减少焊接变形及尽量减少残余应力的产生。如图2所示，若先将2，3，5焊在一起，再焊序号4，6会产生很大的残余应力。后来改成如图3的焊接顺序，此件焊后残余应力减少很多，焊接变形很小。

如果焊缝较长（大于1 000 mm），可采用逐步退焊法和跳焊法，使温度分布较为均匀，减少焊接应力和变形；对于90°交叉焊缝，在交叉处留10 mm不焊（如肋板的角部；在一块钢板外贴焊钢板的四周焊缝的角部）。

图2 脱箱机中的梁

图3 脱箱机中的梁的焊接顺序

2 焊后去应力处理

焊后去应力处理分为自然时效去应力，去应力退火，振动时效消除应力等。

2.1 自然时效去应力

若交货时间允许，可以用自然时效的方法，放置较长一段时间再加工，但是当然要达到较好的效果，会需要较长的时间。

2.2 去应力退火

退火是消除焊接残余应力的最有效的办法，若条件允许，首选退火，退火时必须严格按退火工艺曲线执行。若无条件退火时，可采用振动时效消除应力。

2.3 振动时效消除应力

振动时效也是有效去除焊接应力的方法。以下形状的件都可振动时效处理[2]。

1）梁型件：即长 /宽＞3，长 /厚＞5；

2）板型件：长≈宽，长/厚＞5；

3）方形类，长≈宽≈高；

4）圆环件；

5）轴类件。

振动时效时，必须严格按振动时效设备使用说明书操作才能达到时效的目的。

铸造机械设备中，如振动设备的振动体，工作状态为在振动体的每一侧至少安装一个振动电机，在振动电机安装位置附近，经常出现钢板撕裂现象，原因为焊接应力没有很好的去除，先是产生微裂纹，随着裂纹的扩大，焊缝附近钢板撕裂。

为避免以上现象发生，需在焊前及焊接过程中及焊后采取有效的措施，若条件允许，最好将振动体焊接后，整体进行时效处理，但由于受设备，环保等条件限制，不具备条件，可按下面的方法对振动体进行振动时效处理。

以图4所示振动体为例，焊接工艺为：先将电机底板（序号2）与端板（序号1）焊在一起，焊接时电机底板四角处留10mm不焊，用于释放应力。两件焊好后进行振动时效。再将拉力钢管（序号4）及上面的筋板（序号3，5）组焊在一起后进行振动时效，再与其他件组焊，（焊接端板与拉力管上的筋时，从拉力管开始向外焊接），焊完后整体进行振动时效。然后再放置一段时间进行自然时效。这样可匀化焊接应力，减小焊接变形。

图4 电机座焊接件

3 结束语

采取适当的焊接工艺结合焊后处理办法。能够降低或匀化焊接应力，提高振动体使用寿命。