Tipos de deformación

01

deformación lineal

1. Deformación longitudinal: provocada por la contracción longitudinal de la soldadura;

2. Deformación lateral: provocada por la contracción lateral de la soldadura;

02

deformación angular

La capa superior de la soldadura de filete tiene una gran cantidad de soldadura y una gran cantidad de contracción. Por lo tanto, la deformación angular es causada principalmente por la contracción lateral desigual de la soldadura en su dirección de altura.

03

Deformación por flexión

Para las secciones en forma de T, la contracción de la costura de soldadura tiene una excentricidad con respecto al centro de gravedad, lo que hace que la sección se doble hacia arriba, por lo que la deformación por flexión es causada por la contracción longitudinal de la costura de soldadura excéntrica.

04

deformación torsional

Durante el proceso de soldadura de estructuras de acero, algunas formas estructurales especiales pueden experimentar deformación ondulada o en espiral, lo que se denomina deformación torsional, y sus causas son complejas.

Factores que afectan la deformación de la soldadura.

La principal causa de la deformación de la soldadura se debe al calentamiento desigual local de la soldadura durante el proceso de soldadura, así como al posterior enfriamiento desigual de la estructura misma o restricción rígida externa, a través de factores como fuerza, temperatura y estructura, causando así desigualdades. La deformación por contracción se produce en el área de la junta soldada.

1) Factores materiales: Principalmente debido a las propiedades físicas del propio material, especialmente el coeficiente de expansión térmica, el límite elástico y el módulo elástico del material. Cuanto mayor sea el coeficiente de expansión, mayor será la deformación del material por soldadura. A medida que aumenta el módulo elástico, la deformación de la soldadura disminuirá, mientras que un límite elástico mayor provocará una mayor tensión residual y aumentará la deformación. El coeficiente de expansión del acero inoxidable es mayor que el del acero al carbono, por lo que la tendencia a la deformación por soldadura del acero inoxidable es mayor que la del acero al carbono para dos materiales del mismo espesor.

2) Factores estructurales: el diseño de la estructura soldada tiene el impacto más crítico en la deformación de la soldadura. El principio general es que a medida que aumenta el grado de restricción, la tensión residual de la soldadura aumenta y la deformación de la soldadura disminuye en consecuencia.

1. La rigidez estructural es la capacidad de una estructura para resistir deformaciones por tracción y flexión. Depende principalmente de la forma de la sección transversal y del tamaño de la estructura.

2. Cuando la estructura de acero no es muy rígida, si las soldaduras están dispuestas simétricamente en la estructura y los procedimientos de soldadura son razonables, sólo se producirá una contracción lineal; cuando las soldaduras están dispuestas asimétricamente, también se producirá deformación por flexión; el centro de gravedad de la sección de soldadura y la junta Cuando el centro de gravedad de la sección está en la misma posición, siempre que el procedimiento de soldadura sea razonable, solo se producirá un acortamiento lineal; cuando el centro de gravedad de la sección de soldadura se desvía del centro de gravedad de la sección de unión, también se producirá deformación angular.

3) Factores del proceso: Los principales factores que influyen son el método de soldadura, el aporte de calor de soldadura (corriente y voltaje), el método de posicionamiento o fijación de los componentes, la secuencia de soldadura y el uso de accesorios de soldadura. El mayor impacto es la secuencia de soldadura.

1. La corriente de soldadura grande, el diámetro grueso del electrodo y la velocidad de soldadura lenta causarán una gran deformación de la soldadura; 2. La deformación de la soldadura automática es pequeña, pero cuando se sueldan placas de acero gruesas, la deformación de la soldadura automática es ligeramente mayor que la de la soldadura manual;

2. Soldadura multicapa Cuando la costura de soldadura de la primera capa se encoge más, la contracción de la segunda y tercera capa de costuras de soldadura es del 20% y del 5 al 10% de la primera capa, respectivamente. Cuantas más capas, mayor será la deformación de la soldadura;

3. Intermitente La contracción de las soldaduras es menor que la de las soldaduras continuas;

4. La contracción transversal de las soldaduras a tope es de 2 a 4 veces mayor que la contracción longitudinal;

5. Es fácil que se produzca una secuencia de soldadura inadecuada o que no se suelden primero los componentes parciales y luego el montaje y la soldadura. Gran deformación de soldadura.

6. Los métodos de soldadura como la soldadura automática por arco sumergido, la soldadura por arco manual y la soldadura con protección de gas CO2 generan diferentes cantidades de calor y provocan diferentes deformaciones.

Control de la deformación de la soldadura.

medidas de diseño

1

Selección razonable de tamaño y forma de soldadura.

Mientras garantiza la capacidad de carga estructural, utilice tamaños de soldadura más pequeños tanto como sea posible para reducir el impacto del aporte de calor de la soldadura en las propiedades del material.

2

Selección razonable de longitud y cantidad de soldadura.

Siempre que sea posible se deberán utilizar perfiles y piezas estampadas; donde hay muchas y densas soldaduras, se puede utilizar una estructura de unión soldada y fundida para reducir el número de soldaduras. Además, aumentar apropiadamente el espesor de la placa de pared para reducir el número de nervaduras, o utilizar una estructura perfilada en lugar de una estructura de nervaduras puede evitar la deformación estructural de la placa delgada.

3

Organizar razonablemente la posición de la costura de soldadura.

Disponga las soldaduras para que sean simétricas con el eje neutro de la sección tanto como sea posible, o haga que las soldaduras estén cerca del eje neutro, lo que tiene un buen efecto para reducir la deformación por deflexión de vigas y columnas.

Medidas de proceso

1

método anti-deformación

El método de soldadura más utilizado es el uso de antideformación para controlar la deformación de la soldadura. Durante el montaje, según las pruebas del proceso y la experiencia de construcción, se realiza una predeformación adecuada de los componentes en la dirección opuesta a la deformación de la soldadura para controlar la deformación de la soldadura. Este método debe probarse con antelación. De acuerdo con los requisitos de diseño de la soldadura, se selecciona una placa de acero con el mismo material y especificaciones para hacer una pieza de prueba para soldar con anticipación, de modo que la forma de la soldadura y la altura del tramo de soldadura cumplan con los requisitos de diseño. Una vez completada la soldadura, se mide después de enfriar a temperatura ambiente. Para la deformación de la placa del ala, el valor medido se utiliza como parámetro para suprimir la deformación. La prensa presiona el valor de deformación en la línea central de la placa del ala, de modo que ambos extremos de la placa del ala estén en un estado hacia arriba de antemano para compensar la deformación de la soldadura. Una vez soldado, quedará simplemente plano. Este método requiere una prensa hidráulica del tonelaje correspondiente.

2

método de margen

Al realizar el corte, la longitud o el ancho real de la pieza deben ser apropiadamente mayores que el tamaño de diseño para compensar la contracción de la soldadura. Este método es adecuado para prevenir la contracción y deformación de la pieza soldada. Al colocar la mesa de montaje, tenga en cuenta la contracción. Generalmente, se permiten 5 mm cuando la longitud del miembro de flexión no es superior a 24 m, y se permiten 8 mm cuando la longitud es superior a 24 m.

3

Método de fijación rígida

Durante la soldadura, se instala un dispositivo en la plataforma o en los componentes superpuestos para aumentar la rigidez antes de soldar. De esta manera, la deformación por contracción del calentamiento y enfriamiento durante la soldadura está limitada por la fuerza externa del dispositivo fijo. Sin embargo, este método sólo es adecuado para la plasticidad. Los mejores aceros estructurales con bajo contenido de carbono y aceros estructurales de baja aleación no son adecuados para aceros con medio contenido de carbono y aceros con peor soldabilidad.

① Fije la pieza soldada en la plataforma rígida (adecuada para fijación rígida al empalmar placas delgadas).

② Combine las piezas soldadas en una estructura más rígida o simétrica (adecuada para el control de estructuras como vigas en T).

③ Utilice accesorios de soldadura para aumentar la rigidez y la sujeción de la estructura.

④Utilice soportes temporales para aumentar la restricción estructural.

4

Elija una secuencia razonable de montaje y soldadura.

La plataforma para la producción y montaje de estructuras de acero debe tener una superficie horizontal estándar. La rigidez de la plataforma debe garantizar que los componentes no pierdan temperatura ni se hundan bajo la presión de su propio peso, a fin de garantizar la rectitud de los componentes. Las estructuras pequeñas se pueden ensamblar de una sola vez, fijarse con soldadura por puntos y luego completarse de una sola vez en una secuencia de soldadura adecuada.

① Para estructuras soldadas grandes y complejas, siempre que las condiciones lo permitan, divídalas en varios componentes con estructuras simples, suéldelas por separado y luego realice el ensamblaje final. Las bases en los extremos de las armaduras y las armaduras del techo, y las placas de soporte del marco del tragaluz de las armaduras del techo deben soldarse en componentes con anticipación y luego ensamblarse a las armaduras del techo y las armaduras después de la corrección. La secuencia de soldadura de las cerchas y cerchas del techo es: primero suelde los lados exteriores de las placas de conexión de los cordones superior e inferior. costura, luego suelde la costura interior de las placas de conexión del cordón superior e inferior, luego suelde las soldaduras de la placa de conexión y la placa del alma, y finalmente suelde la varilla del alma, la almohadilla entre el cordón superior y el cordón inferior. Después de que un lado de la armadura esté completamente soldado, déle la vuelta y suelde el otro lado. La secuencia de soldadura es la misma. Cuando se suelda manualmente, se debe utilizar un número par de soldadores para soldar simétricamente desde el centro de las cuerdas superior e inferior hasta ambos extremos al mismo tiempo. Al ensamblar, para evitar tensiones excesivas y deformaciones de los componentes durante el proceso de ensamblaje, las especificaciones o formas de los diferentes tipos de piezas deben cumplir con los requisitos de tamaño y plantilla prescritos. No es aconsejable utilizar una gran fuerza externa para forzar el conjunto durante el montaje para evitar que después de la soldadura, se produzca una tensión de restricción excesiva en los componentes y se produzca deformación.

②La soldadura que se va a soldar debe estar cerca del eje neutro de la sección estructural.

③ Para estructuras con soldaduras dispuestas asimétricamente, el lado con menos soldaduras debe soldarse primero durante el montaje y la soldadura.

④Para estructuras con disposición de sección transversal simétrica, la secuencia de ensamblaje y soldadura es primero ensamblar el conjunto y luego soldar. Se debe utilizar el método de soldadura diagonal para equilibrar la deformación durante la soldadura. Al mismo tiempo, se debe utilizar un marco abatible o un molde giratorio para formar una soldadura de posición en forma de barco. De lo contrario, un número par de soldadores deben utilizar soldadura plana y soldadura aérea respectivamente, y soldar desde el medio hacia ambos extremos.

⑤ Al soldar soldaduras largas (más de 1 m), la dirección y secuencia que se muestran en la Figura 12 se pueden usar para soldar para reducir la deformación por contracción después de la soldadura.

5

Medidas del proceso de soldadura

Durante la construcción de soldadura, se debe seleccionar la corriente, velocidad, dirección y secuencia de soldadura apropiadas para reducir la deformación. Al soldar componentes metálicos, se deben soldar primero los cortos y luego los largos; primero se deben soldar las verticales y luego las planas; Las juntas a tope se deben soldar primero y luego las juntas superpuestas se deben soldar desde el centro hacia ambos lados y desde el interior hacia el exterior. Las soldaduras concentradas deben utilizar soldadura de salto y las soldaduras largas deben utilizar soldadura de retroceso segmentada y soldadura simétrica.

Método de corrección de la deformación de la soldadura.

Cuando el grado de deformación por flexión y torsión de los componentes excede las especificaciones actuales de la estructura de acero y los requisitos de diseño, se deben corregir. Los métodos incluyen: método de corrección mecánica, método de corrección de llama y método de corrección híbrido. Durante la construcción, se puede seleccionar razonablemente según la situación real. Al corregir se deben seguir los siguientes principios: primero global, luego parcial; primero principal, luego secundario; primero abajo, luego arriba; Primero las partes principales y luego las partes auxiliares.

1

método de corrección mecánica

El método de corrección mecánica utiliza fuerza mecánica para corregir la deformación de la soldadura. Para presionar y corregir la deformación de los componentes se suelen utilizar máquinas correctoras especiales, o enderezadoras, prensas, gatos y diversas máquinas pequeñas. Al corregir, coloque la parte deformada del componente entre los dos soportes y aplique fuerza lentamente sobre la parte que sobresale del componente para corregirlo.

2

método de corrección de llama

El principio de utilizar la corrección de llama es el mismo que el de la deformación por soldadura, pero se utiliza de forma opuesta. Al aportar calor al metal, éste alcanza un estado plástico, provocando así deformación. Una vez que el componente se calienta localmente, depende de la diferencia de expansión y contracción de la zona de calentamiento. , haciendo que el componente se deforme en una dirección predeterminada para lograr el propósito de corrección. Cuando utilice llamas para calentar los componentes de corrección, asegúrese de mantenerlos libres. Algunos componentes con un gran peso propio deben levantarse de la plataforma con un esparcidor después de calentarlos para evitar que la fricción generada por su propio peso obstaculice la deformación y afecte el efecto de corrección. Usando el método de corrección de llama, la flexión lateral y la curvatura de una columna de acero de 20 m de largo se pueden corregir dentro de 6 mm, y la deflexión debajo de la placa del ala se puede controlar dentro de 2 mm, lo cual es mucho menor que los requisitos de la especificación. Sin embargo, con la corrección de llama, es difícil determinar cuantitativamente la ubicación de calentamiento, la temperatura de calentamiento, el tiempo, la longitud del área, etc. en la construcción real. Se basa principalmente en la experiencia acumulada.

Usar la corrección de llama es conveniente y rápido, pero debes prestar atención a varios elementos básicos. En primer lugar se debe controlar bien la temperatura de calentamiento, generalmente entre 650 y 850°C; la temperatura de calentamiento debe controlarse en diferentes ambientes y temperaturas; Cuando la deformación de componentes con grandes deformaciones no se puede eliminar completamente mediante un calentamiento, el calentamiento original debe escalonar. El punto caliente se calienta y se corrige por segunda vez; se adopta una secuencia de corrección razonable, corrigiendo primero el desnivel y la inclinación de la placa del ala, y luego corrigiendo la flexión y el arqueamiento lateral; Durante el proceso de corrección, la situación de corrección debe comprobarse frecuentemente con una regla, alambre de acero fino, nivel, etc., para evitar una corrección excesiva y nuevas deformaciones.

3

Método de martilleo

El método de martillado no solo puede eliminar la tensión residual de la junta soldada, sino que también se puede utilizar para extender el metal en la soldadura y el área de deformación plástica por compresión a su alrededor para eliminar la deformación de la soldadura. El método de martillado se utiliza a menudo para corregir la estructura de la placa que no es demasiado gruesa, pero este método Las desventajas de este método son la alta intensidad de mano de obra y la mala calidad de la superficie.

4

Método de corrección de pulso electromagnético fuerte (método de martillo electromagnético)

Este método utiliza la fuerza de impacto del campo electromagnético formada por un fuerte pulso electromagnético para producir una deformación en la soldadura opuesta a la deformación residual para lograr el propósito de corrección. Su principio de funcionamiento es que el condensador de alto voltaje se descarga a través de un martillo electromagnético compuesto por una bobina en forma de disco, y se induce un fuerte campo electromagnético pulsado entre la bobina y el trabajo para formar un pulso de presión relativamente uniforme para la corrección. La ventaja de utilizar este método para la corrección es que no habrá marcas de daño por impacto en la superficie de la pieza de trabajo, como las causadas por el martilleo, y la energía del impacto se puede controlar. Sin embargo, este método sólo se puede utilizar para componentes soldados de paredes delgadas de aluminio, cobre y otros materiales con alta conductividad. .

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