Als gevolg van ongelijke warmte-invoer tijdens het lassen, ondergaan het interne temperatuurveld, het spanningsveld en de microstructuur van het onderdeel snelle veranderingen,die gemakkelijk tot onevenwichtige elastisch-plastische vervorming kan leidenDaarom worden werkstukken die met de lastechniek worden verwerkt, meer beïnvloed door restspanningen dan andere bewerkingsmethoden.

01.Typen lasspanningen

De spanningen die in gelaste structuren aanwezig zijn, kunnen naar aanleiding van hun oorzaken en eigenschappen ruwweg in twee categorieën worden onderverdeeld

Thermische spanning:De spanning veroorzaakt door ongelijkmatig verwarmen en koelen tijdens het lasproces.

Fase-overgangsspanning:De spanning die wordt veroorzaakt door ongelijke weefseltransformatie in het gewrichtsgebied tijdens het lasproces ontstaat vaak wanneer het koolstofequivalent hoog is of het proces onjuist is.

Beperkte spanning:Spanningen veroorzaakt door de structuur zelf of externe beperkingen tijdens het lassen.

waterstofgeïnduceerde spanning:Lokale spanning in het gelaste verbindingsgebied veroorzaakt door diffusiehydrogenaccumulatie bij micro-defecten na het lassen.

Lasstrengte

De spanning die na het lassen in de structuur bestaat, soms ook wel de residuele spanning van het lassen genoemd, is een zelfbalancerende interne spanning op elke dwarsdoorsnede binnen de structuur.

De grootte en de verdeling van de verschillende lasspanningen zijn gerelateerd aan de kenmerken van het lasmateriaal en het staal (zoals de sterkte en de uitbreidingscoëfficiënt), de lasmethode,warmte-invoer, procesparameters, samenstellingsvolgorde en werkwijze van het lassen, evenals de structuur zelf of externe beperkingen, lasomgevingsomstandigheden, enz.Ze verschijnen vaak in combinatie en superpositie..

02 Gevaren van lasspanning

Het veroorzaken van lasscheuren

Onder de interactie van temperatuur, organisatie en structurele stijfheidsbeperking, wanneer de lasspanning een bepaalde waarde bereikt, wordt het de belangrijkste oorzaak van verschillende hete scheuren,koude scheuren, enz., die van invloed zijn op de kwaliteit van de constructie, potentieel gevaar veroorzaken en leiden tot reparatie of schrapping van de gelaste onderdelen.

Verminderen van het draagvermogen van de structuur

(1) De superpositie van restspanningen in gelaste onderdelen en werkspanningen verhoogt het spanningsniveau dat het onderdeel kan weerstaan.maar in werkelijkheid het draagvermogen van de structuur vermindert of de sterkte veiligheidsmarge van de structuur verlaagt.

(2) Wanneer de spanningsgraad de uitslaggrens van het materiaal overschrijdt, veroorzaakt dit een trekplasticiteitsdeformatie in het gewrichtsgebied, waardoor een deel van de plasticiteit van het materiaal wordt verbruikt.

(3) In het lasgebied van dikwandige constructies kunnen drie-dimensionale overschrijdende lassen of defecten in lassen triaxiale trekspanningen veroorzaken.het vermogen van materialen om plastische vervorming te ondergaan, verminderen, en kan het oorsprongspunt worden van een breekbare breuk van lage spanning.

(4) Onder lage cyclusvermoeidheidsbelastingen kunnen hogere residuele trekspanningen een zekere mate van vervorming veroorzaken bij constructies die langere tijd zijn gebruikt.

Het veroorzaken van stresscorrosie

De aanwezigheid van residuele trekspanningen veroorzaakt spanningscorrosie in de structuur van het werkstuk in corrosieve media, wat leidt tot spanningscorrosie en breekbare breuk van lage spanning.

Beïnvloedt de stabiliteit van de structurele afmetingen

Vooral voor structuren die na het lassen moeten worden verwerkt, zal het evenwicht van de interne spanning na verwerking worden verstoord, wat tot structurele vervorming of onstabiele verwerkingsdimensies zal leiden.

03 Factoren die van invloed zijn op de lasspanning

De invloed van de structurele vorm

(1) Tabletdocking: de verdeling van de restspanningen bij longitudinaal en transversaal lassen is weergegeven in figuur 1.

(2) De omtrek van de cilinder van het drukvat. De grootte en de verdeling van de restspanningen bij longitudinaal lassen hangt af van de diameter van de cilinder.de dikte van de cilinderwand, en de breedte van de compressieplastic deformatie zone (zoals weergegeven in figuur 2), en verhogen met de toename van de cilinderdiameter,terwijl het afneemt met de uitbreiding van de plastic vervorming zone.

Figuur 1 Verdeling van de restspanning in het achterste gewricht van een platte plaat

Figuur 2 Verdeling van de restspanning bij longitudinaal lassen van cilindrische omtreknaad

Het effect van starre beperkingen

(1) Tabletdocking: twee stalen platen worden vóór het lassen strak in de transversale richting vastgehouden en er is na het lassen geen significante invloed op de longitudinale spanning.De twee dwarszijde heeft één trekspanning (zie figuur 3).Bij lange lassen is de spanning aan het eerste laspunt relatief klein.Na verwijdering van de externe beperking, wordt de beperkende spanning geëlimineerd en wordt de restspanning herverdeeld.

(2) De gesloten lasnaad van de ingebouwde blokverbinding.hoe groter de interne spanningDe longitudinale spanning (d.w.z. tangentiële spanning σ t) in het ingebouwde blok (zoals in figuur 4) is de trekspanning in de buurt van de lasnaad, die tot σ s kan reiken; de laterale spanning (d.w.z.radiële spanning σ r) is ook de trekspanning in de buurt van de lasnaad. In het midden van het inlegmateriaal, waar σ t = σ r, is een tweerichtingsspanningsveld. Hoe kleiner de diameter van het inlegmateriaal, hoe hoger de tweerichtingsspanningswaarde.De spanning van de overnamesweis is gerelateerd aan de vorm van het gewricht, en de spanning van het buitenste stoeltype is kleiner; het plug-in-type heeft een hoge stijfheid en een hoge spanning.

Figuur 3: Het effect van stijve beperkingen op de lasspanning

Figuur 4 Lasspanning in de gesloten lasnaad van het schijfblok

De invloed van de plaatdikte en groefvorm

De verdeling van de restspanning varieert met de dikte van de plaat en de dwarsspanning σ y loodrecht op de lasas kan niet worden genegeerd.De gemeten waarden van de restspanning bij meerlagig ondergedompeld booglassen van 2.25Cr-1Mo ultra dikke plaat.en deze bidirectionele of triaxiale spanning is een belangrijke reden voor het optreden van dwars scheuren in dit type van staal lassenAls de V-groef wordt veranderd in een dubbele V-groef, ontstaat er een drukstress aan de wortel van de dubbele V-groef, wat gunstig is voor het voorkomen van lasscheuren.zoals weergegeven in figuur 6. a) proefstuk; b) 55 mm dikke plaat: c) 100 mm dikke plaat

Figuur 6 Restspanningsverdeling bij symmetrisch lassen van dubbele V-groef

De invloed van de parameters van het lasproces

Met de toename van de hitte-invoer van het lassen, neemt de verwarmingsbreedte en de restspanning toe, en de breedte van de trekrestspanning neemt ook toe.

Invloed van de lasrichting

De laterale restspanning is de spanningssynthese die wordt veroorzaakt door de longitudinale en transversale krimp van de lasnaad en de aangrenzende plastic vervormingszone.De grootte en de verdeling ervan zijn gerelateerd aan de plaatlengte en de lasrichting. Bij het lassen van het midden naar beide uiteinden is het middelpunt de compressiespanning; bij het lassen van beide uiteinden naar het midden is er een compressiespanning aan beide uiteinden, zoals in figuur 7 wordt getoond.a) Lassen van het midden tot aan beide uiteinden• b) Las beide uiteinden naar het midden

Figuur 7: De invloed van de lasrichting op de verdeling van de laterale restspanningen

Het effect van de faseoverschrijding

Bij het lassen van hoogsterk staal met een hoog koolstofequivalent ondergaat de HAZ- en lasmicrostructuur een transformatie van austenite naar martensite, wat resulteert in een toename van het specifieke volume.Bij deze overgangstemperatuurHet materiaal heeft zijn elasticiteit herwonnen, wat resulteert in een fase-overgangsspanning.die in de faseoverschrijdingszone een compressietoestand kunnen zijn, en volume (triaxiale) uitbreiding kan ook in bepaalde gebieden aanzienlijke transversale trekfasetransitie-spanningen veroorzaken, wat een van de belangrijkste factoren is die leiden tot koud kraken.

04 Methoden om lasspanning te voorkomen en te verminderen

Een redelijke lasvolgorde en -richting toepassen

Het basisprincipe is dat bij het lassen van naden op een vlak oppervlak zowel de longitudinale als de transversale krimp relatief vrij moet zijn.De las met de grootste krimp in de structuur moet eerst worden gelastBij het lassen van kruissweisingen wordt de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing van de splitsing.de lassequentie moet ervoor zorgen dat de snijpunten niet gevoelig zijn voor defecten en een lage stijfheid hebbenZoals in figuur 8 is aangetoond, is ABC redelijk en D onredelijk.

Figuur 8 Lasvolgorde van dwarslassen

Probeer zo veel mogelijk gebruik te maken van kleine laswarmte

Een kleine inbreng van laswarmte kan het bereik van ongelijke verwarmingszones en de hoeveelheid laskrimp verminderen.meerlaagse en meervoudige laswerkzaamheden, laagstroom snelle niet-schommelend lassen, en geconcentreerde lassen warmtebronnen worden gebruikt om de interlaag temperatuur te regelen voor gesegmenteerd lassen en gesegmenteerd omgekeerd lassen,om de warmte-invoer te verminderen.

Het gebruik van algemene voorverwarming

De totale voorverwarming kan het temperatuurverschil tussen het gewrichtsgebied en de totale structuur verminderen.om de onevenwichtige plastische vervorming te verminderen die wordt veroorzaakt door ongelijke uitbreiding en samentrekking in de thermische cyclus van het lassen en om de lasspanning te verminderenBijvoorbeeld bij het warmlassen van gietijzer wordt het gietijzer verwarmd tot 600 °C.

Hamer

Na het lassen kan het snel en gelijkmatig hameren van de laskraal plastic vervorming van het lasmetaal veroorzaken, wat de lasvervorming en lasspanning kan verminderen.en een ronde hamer (die kan worden aangepast met een beitel), maar niet met een puntige punt) moeten worden gebruikt om in volgorde te slaan, met matige kracht om het bereik van 2 mm te beïnvloeden.De lengte van de laskraal en de hamertemperatuur moeten worden gekozen op basis van de materiaal eigenschappenOver het algemeen mag de wortel lassen kraal niet worden gehamerd om scheuren te voorkomen, en de deksel lassen kraal moet niet worden gehamerd om het uiterlijk te voorkomen.

Verminderen van de invloed van waterstof

Vooral bij hoogsterke legeringsstaal met een neiging tot koud kraken dient aandacht te worden besteed aan het verminderen van de invloed van waterstof.Als gebruik wordt gemaakt van waterstofarme lasstaven en alkalische vloeistoffen, gedroogd en volgens de voorschriften in een droogcilinder opgeslagen, kunnen zij naar behoefte worden genomen om vocht, olie, roest enz. van het groefoppervlak te verwijderen,de temperatuur van de lasomgeving regelen, en indien nodig een dehydrogenatiebehandeling uitvoeren, d.w.z. onmiddellijk tot 250 °C gedurende 2-3 uur of 350 °C gedurende 1-2 uur na het lassen verwarmen, afhankelijk van de situatie.

Behandeling van stressverlichting

Het elimineren van de residuele lasspanning wordt bereikt door de vervorming van de trekkunststof in de buurt van het lasgebied te veroorzaken en de mate van residuele plastische vervorming te verminderen.
(1) Verwarming van de gelaste structuur als geheel of lokaal tot 20-30 °C onder het faseovergangspunt van het staal voor isolatie,met een vermogen van meer dan 50 kVA,Het houden van een bepaalde temperatuur gedurende ongeveer 1 uur kan de spanning effectief elimineren en het grootste deel van de tijd die nodig is voor de warmtebehandeling van dikwandige structuren wordt gebruikt voor verwarming en koeling.Deze methode kan in het algemeen 70% tot 90% van de reststress ontspannenHet is ook mogelijk dat de materialen van de meeste stalen lasruimten beter zijn.het is belangrijk om de verwarmingssnelheid en de isolatietemperatuur zorgvuldig te kiezen.

(2) Laadmethode: met behulp van mechanische beginselen wordt de plastische vervorming in de restspanningszone van het gelaste gewricht geladen en veroorzaakt;en het ontspannen van de trekkracht in de gewrichtszone na belastingverminderingDeze methode is alleen van toepassing op kunststofmaterialen met een relatief lage opbrengststerkte.en er moet rekening mee worden gehouden dat de watertemperatuur hoger is dan de breekbare overgangstemperatuur van het materiaalIn de afgelopen jaren zijn ook explosie- en trillingsstressverlichtingsmethoden ontwikkeld.

(3) Temperatuurverschil rekmethode (of laagtemperatuurspanningsverlichtingsmethode): verwarm elke zijde van de lasnaad met een geschikte oxyacetyleentorch,spuitwater met de afvoerpijp op een bepaalde afstand achter (zie figuur 9), en een gelijke afstand behouden om een temperatuurveld te creëren met een hoge temperatuur aan beide zijden (ongeveer 200 °C) en een lage temperatuur op de lasnaad (ongeveer 100 °C).Dit veroorzaakt thermische uitbreiding aan beide zijden om te veroorzaken trekplastic vervorming van de las naadDeze methode is niet een groot probleem voor koolstofarme staal, maar is een zeer efficiënte methode voor het oplossen van de problemen van de vervorming.Voor legeringsstaal dient echter bijzondere aandacht te worden besteed aan de invloed van de temperatuur op het materiaal..

Figuur 9 Temperatuurverschil rekmethode