起重机金属布局制造基本学问——焊策应力与变形第一节焊策应力与变形的产生
一、焊策应力与变形的基本学问
1、弹性变形和塑性变形
变形:物体在外力或温度等要素的效用下，其形态和尺寸产生变动，这类变动称为物体的变形。
弹性变形:当使物体产生变形的外力或其余要素去除后变形也随之消逝，物体可恢还原状，如此的变形称为弹性变形。
塑性变形:当外力或其余要素去除后变形仍旧存在，物体不能恢还原状，如此的变形称为塑性变形。
2、应力
物体受外力效用后所致使物体内部之间的互相做使劲称为内力。
其它，在物理、化学或物理化学变动历程中，如温度、金相布局或化学成分等变动时，在物体内部也会产生内力。
效用在物体单元面积上的内力叫做应力。
遵循引发内力出处的不同，可将应力分为办事应力和内应力。
办事应力是由外力效用于物体而引发的应力；
内应力是由物体的化学成分、金相布局及温度等要素变动，产生物体内部的不匀称性变形而引发的应力。
3、焊策应力与焊接变形
焊策应力是焊接历程中及焊接历程结果后，存在于焊件中的内应力。
焊接变形是由焊接而引发的焊件尺寸的变动。
三、焊策应力与变形产生的出处
1、焊件的不匀称受热
（1）不受管理的杆件在匀称加热时的应力与变形其变形属于自在变形，于是在杆件加热历程中不会产生任何内应力，冷却后也不会有任何残剩应力和残剩变形。
（2）受管理的杆件在匀称加热时的应力与变形
假设加热温度较高，到达或高出材料顺从点温度时（T﹥TS=），则杆件中产生紧缩塑性变形，内部变形由弹性变形和塑性变形两部份构成。当温度复原到原始温度时，弹性变形复原，塑性变形不行复原，大概浮现如下三种状况：
①假设杆件能充足自在紧缩，那末杆件中只浮现残剩变形而无残剩应力；
②假设杆件受绝对腼腆，那末杆件中没有残剩变形而存在较大的残剩应力；
③假设杆件紧缩不充足，那末杆件中既有残剩应力又有残剩变形。
（3）长板条中央加热（相仿于堆焊）引发的应力与变形
（4）长板条一侧加热（相当于板边堆焊）引发的应力与变形
2、焊缝金属的紧缩
当焊缝金属冷却、由液态转为固态时，其体积要紧缩。由于焊缝金属与母材是精密关连的，于是，焊缝金属并不能自在紧缩。这将引发整个焊件的变形，同时在焊缝中引发残剩应力。
3、金属布局的变动
钢在加热及冷却历程中产生金相布局的变动，这些布局的比体积不相同，也会产生焊策应力与变形。
4.焊件的刚性和腼腆
焊件自己的刚性及受领域的腼腆水准越大，焊接变形越小，焊策应力越大；反之，焊件自己的刚性及受领域的腼腆水准越小，则焊接变形越大，而焊策应力越小。
刚性——是指焊件抵当变形的才略。
腼腆——是指焊件领域物体对焊接变形的管理。
第二节焊接残剩应力及散布一、焊接残剩应力
是焊件焊完冷却后残留在焊件内的焊策应力，焊接残剩应力对焊接布局的强度、耐蚀性和尺寸平静性等行使机能有影响。
二、焊接残剩应力的散布
1、纵向残剩应力σx的散布
效用方位平行于焊缝轴线的残剩应力称为纵向残剩应力。
2、横向残剩应力σy的散布
笔直于焊缝轴线的残剩应力称为横向残剩应力。
（1）焊缝及其邻近塑性变形区的纵向紧缩引发的横向残剩应力σ?y图1-8a
（2）横向紧缩所引发的横向残剩应力σ??y
总之，横向残剩应力的两个构成部σ?y、σ??y同时存在，焊件中的横向残剩应力σy是由σ?y、σ??y合成的，但它的巨细要受σs的束缚。
三、焊接残剩应力对焊接布局的影响
1、对焊接布局强度的影响
焊接残剩应力的存在将显然低沉脆性材料布局的静载强度。
2、对构件加工尺寸精度的影响
3、对受压杆件平静性的影响
4、对疲钝强度的影响
四、减小焊接残剩应力的法子
1、安排法子
1）尽管节减布局上焊缝的数目和焊缝尺寸
2）防备焊缝太过集结
3）采纳刚度较小的磋议方法
2、工艺法子
（1）采纳正当的安装焊接依序和方位
在一个平面上的焊缝，焊接时应保证焊缝的纵向和横向紧缩均能对比自在，如图1-20所示的拼板焊接，正当的焊接依序应是图1-20中的1~10，即先焊互相错开的短焊缝，后焊直通长焊缝。
紧缩量最大的焊缝应先焊。
由于先焊的焊缝紧缩时碰壁较小，于是残剩应力就对比小。如图1-21所示的带盖板的双工字梁布局，应先焊盖板上的对接焊缝1，后焊盖板与工字梁之间的角焊缝2，出处是对接焊缝的紧缩量比角焊缝的紧缩量大。
办事时受力最大的焊缝应先焊。如图1-22所示的大型工字梁，应先焊受力最大的翼板对接焊缝1，再焊腹板对接焊缝2，着末焊预先留出来的一段角焊缝3。
焊接平面穿插焊缝时，在焊缝的穿插点易产生较大的焊接残剩应力。
对接焊缝与角焊缝穿插的布局。
（2）预热法
（3）冷焊法冷焊法是经过节减焊件受热来减小焊接部位与布局上其余部位间的温度差。
（4）低沉焊缝的腼腆度
（5）加热“减应区”法焊接时加热那些阻止焊接区自在伸缩的部位，使之与焊接区同时膨胀和同时紧缩，起到减小焊接残剩应力的效用。
五、消除焊接残剩应力的法子
1、热解决法囊括集体高温回火平个别回火
（1）集体热解决是将整个构件迟缓加热到肯定的温度（低碳钢为℃），并在该温度下保温肯定的光阴（寻常按每毫米板厚保温2~4min，但总光阴不少于30min），而后空冷或随炉冷却。
（2）个别热解决
2、死板拉伸法
在压力容器制造的着末阶段，常常要举办水压实验，和起重机的静载实验，其方针之一也是哄骗加载来消除部份残剩应力。
4、锤击焊缝
锤击焊缝，能够使焊缝金属产生蔓延变形，能对消一部份紧缩塑性变形，起到减小焊接残剩应力的效用。
5、振荡法
第三节焊接变形一、焊接变形的基本方法
焊接变形在焊接布局中的散布是很繁杂的。按变形对整个焊接布局的影响水准可将焊接变形分红个别变形和集体变形；五种基本变形方法：紧缩变形、角变形、屈曲变形、海浪变形和歪曲变形。插[1]表2-1
二、订正焊接变形的法子
1、手工矫处死
手工矫处死便是哄骗锤子、大锤等用具锤击焊件的变形处。
2、死板矫处死
死板矫处死便是哄骗死板或用具来订正焊接变形。
3、火焰加热矫处死
火焰加热矫处死便是哄骗火焰对焊件举办个别加热，使焊件产生新的变形去对消焊接变形。
举例：起重工字梁由板1、2、3组焊而成，板1、2、3均为-8××的钢板，要将它们组焊成截面为下图所示的工字梁，焊接挨次是，先将板2和板3组焊后，再与1组焊。讨教：
（1）组焊了结后，该工字梁截面和纵向大概产生甚么样的变形？
（2）采纳甚么法子可节减焊接变形？
（3）大概存在的焊接弊端有哪些？
（4）请画出起重工字梁中央截面的应力散布
典范金属布局——桥式起重机桥架的制做工艺第一克制造前的预备一、进厂原材料复检
1.入库前应举办原料表明书查验
2.什物查验
（外表、尺寸、标识的查验）
3.理化机能测试
（化学成分、死板机能、工艺机能、金相剖析）
二、主梁、支腿等要害部件所用的材料的请求：
1.A1~A6级起重机，当板厚大于20mm时，钢材商标应不低于Q-B；对A7~A8级起重机，钢材商标应不低于Q-C。
2.处境温度低于-20℃，应采用Q-D或16Mn，且请求在-20℃时的攻击功不小于27J。
3.严禁在低温下行使沸腾钢。这是由于
①沸腾钢脱氧不齐全，氧能使钢变脆；
②内部杂质较高，成分偏析较大，于是攻击值较低；
③冷脆偏向和时效敏锐性较大；
④焊接性较差。
三、钢材预解决
热轧钢材表面常常有一层氧化皮，呈灰黑色，笼罩于钢材表面，应举办除锈喷丸等预解决，并举办防锈解决。常常采纳的防锈底漆有环氧脂铁红和无机硅酸锌底漆等。
锈是一种有氧化物和水份子的物资。锈和氧化物的妨害有减轻布局件的承载才略，低沉布局的涂漆原料，影响乙块火焰切割和焊接原料等。
第二节主梁的拼接与组装一、桥架布局特色及技能请求
1.桥式起重机桥架罕见的布局方法
2.箱形桥式起重机的桥架布局如图8-14所示，它是由主梁（或桁架）、雕栏（或帮忙桁架）、端梁、走台（或水准桁架）、轨道及把持室等构成.
3.主梁的要紧技能请求
桥架最要紧的受力元件是主梁。主梁的制造是桥架金属布局制造的关键,要紧操纵：
（1）上拱度：（0.9～1.4）S/。
（2）水准旁弯（向走台侧）：f=S２/
（规则向走台侧旁弯的出处是在制造桥架时，走台侧焊后有拉伸残剩应力，当输送及行使历程中残剩应力释放后，致使两主梁向内旁弯；况且主梁在水准惯性载荷效用下，按刚度前提准许有肯定侧向屈曲，两者叠加会产生过大的屈曲变形。当两梁向内旁弯时，大概致使车轮与轨道咬合，使起重机不能平常办事。）
（3）腹板海浪变形规则，受压区≤0.7δ，受拉区≤1.2δ。
（4）上盖板水准度≤B/，腹板笔直度≤H/，B为盖板宽度，H为梁高。
二、主梁工艺剖析
由于主梁内部有大批加筋板，加筋板的焊缝散布高低不均：
（1）横向大筋板与下盖板不焊接，
（2）小加筋整个继续角焊缝都在水准中央线以上，究竟：中央线以上焊缝数目多于中央线如下，如此极易产生主梁下挠。
请求：剖析并保证怎么使下挠最小，况且能预制上挠和产生肯定旁弯（在焊接走台件以前）则是协议工艺的根据。
三、主梁制造工艺重心
1.盖板和腹板对接焊工艺
为防备应力集结，翼板与腹板的拼接磋议不该在统一截面上，错开间隔不得小于mm；同时磋议不该安顿在梁的中央邻近，寻常应距中央2m以上。
2.筋板的制造
筋板是一个长方形，长筋板中央寻常也有加重孔。由于筋板尺寸影响到安装原料，请求其宽度差只可小于1mm左右，长度尺寸准许有稍大一些的过错。筋板的四个角应保证90°，尤为是筋板与上盖板来往处的两个角更应矜重保证直角。
3.腹板上拱度的制备
主梁成拱最罕用的法子是腹板下料成拱法。腹板的拱形可采纳二次抛物线形或正弦弧线形。腹板上拱值规则为0.9～1.4S/，思考气割、焊接电流、焊接速率、操纵者技能水准等要素影响，多取1.4S/。腹板下料有两种法子：
（1）腹板拱度弧线直接号料法
（2）样本号料法
4.盖板、腹板对接焊缝焊接
（1）开坡口
盖板、腹板对接焊缝请求焊透，采纳开坡口的法子，以增长熔深。板厚δ6mm时就要开坡口。
（2）板件拼接空隙和定位焊
①板件拼接空隙过大，焊接时易产生烧穿、焊缝成形欠安的弊端，同时焊接变形也较大。寻常埋弧1mm，手工2mm。
②定位焊的技能请求
盖板、腹板定位焊前要查验一下板边的直线度和预拱值，可用拉粉线或钢丝线衡量。
定位焊焊肉要比正式焊缝小，焊缝原料同正式焊缝，不得存在夹渣、裂纹、未焊透等弊端，定位焊的间距，在遵循拼接钢板定型的前提凭阅历断定，常常长为20～40mm焊缝，间距在70～mm领域内。
（3）引弧板和引出板
由于埋弧焊和善体掩护焊的焊接速率快，引弧时焊件来不及到达个别的热均衡，使引弧端的熔深较浅。
（4）对接焊缝的焊接
主梁的盖板、腹板的对接焊缝请求焊透以保证为等强度连合。焊接法子可用手工焊、埋弧焊和善体掩护焊等。焊接方法可分为双面焊和单面焊双面成形。
（5）焊缝的余高
焊缝余高不得高出国度准则规则的0~3mm，余高越大，应力集结系数越高，余高为零时，应力集结消逝。
由余高带来的应力集结，对起重机如此动载布局的疲钝强度是特别不利的，
余高越小越好，起重机布局的焊缝余高应小于2mm，要害的布局应削平余高。
5.对接焊缝变形的操纵
（1）对接焊缝角变形的订正
盖板、腹板拼接时应先拼接宽度，而后再拼接长度。
盖板、腹板接万古，为防备对接板件角变形，可在待焊接口上面加垫产生反变形，而后焊接。采纳这类法子焊后能够使板件挺直。
假设焊后浮现角变形，可采纳在焊缝处加垫用重砣压迫等法子订正。
（2）焊接方位
焊接方位对焊接变形有影响。直线型板件拼长对接时，翻个清根焊接第二面的方位要和焊第一面的方位相悖。有拱度的板件如主梁的腹板，为不变动预订的腹板下料拱度弧线，也应采纳上述的焊接方位。
四、π形梁的组装与焊接
π形梁由上翼板、腹板和筋板构成。
（1）上翼板与筋板的定位组装
以上翼板为基准，安装时，采纳在上翼板上的划线定位的方法安装筋板，用90°角尺检查笔直度后举办点固。
（2）筋板与上盖板的焊接
为减小梁的下挠变形，装好筋板后应举办筋板与上翼板焊缝的焊接。为防备变形，假设翼板未预制旁弯，焊接方位应由内侧向外侧[见图（a）]，以知足肯定旁弯的请求；
如翼板预制有旁弯，则方位采纳图8-19（b）所示方位。
（3）组装腹板
1）首先请求在上翼板和腹板上离别划出跨度中央线；
2）而后用吊车将腹板吊起与翼板、筋板组装，使腹板的跨度中央线瞄准上翼板的跨度中央图线；
3）在跨中点定位焊；
4）腹板上边用平安卡1将腹板一时紧固到大筋板上；
5）可在翼板上面打楔子使上翼板与腹板靠紧；
6）经过平台孔放置沟槽限位板3，斜拉压杆2，并重视压杆要放在筋板处。当压下压杆时，压杆产生的水准力使下部腹板靠紧筋板。为了使上部腹板与筋板靠紧，可用专用夹具式腹板安装胎夹紧。
7）由跨中组装后定位焊至腹板一端，而后用垫块垫好，再安装定位焊另一端腹板。
（4）π形梁内壁焊缝的焊接挨次
焊接π形梁内壁焊缝时，针对焊接挨次对屈曲变形的影响，思考要使Ⅱ形梁外弯，应先焊接Ⅱ形梁内腹板焊缝，后焊接外腹板焊缝。
对偏轨箱形主梁请求主梁是直线形的，则焊接π形梁内壁焊缝时招思考焊接主腹板内壁长焊缝会产生较大的外弯，以是应先焊接副腹板焊缝，后焊接主腹板焊缝。
五、主梁集体组装焊接
1.π形梁组装定位焊下盖板前的预备
（1）在协议主梁的工艺规程时，除要给出腹板下料的预制拱（翘）度数值外，还要给出π形梁组装下盖板后的拱（翘）度值，以及单根主梁焊成后（未焊走台和轨道压板）的拱（翘）度值。
（2）定位焊下盖板以前，应首先将π形梁立起,查验π形梁的上拱度和水准屈曲，而后查验下盖板的水准屈曲，应使下盖板与π形梁的水准屈曲方位一致。
（3）假设觉察某项目标超差，应采纳适应法子举办调动。
2.定位安装下盖板
（1）安装时先不才翼板上划出腹板的地位线，将Ⅱ形梁吊装不才翼板上，
（2）两头用双头螺杆将其压紧静止（见图8-22）。
（3）而后用水准仪和线锤检查梁中部和两头的水准和笔直度及拱度，若有歪斜或歪曲时，用双头螺杆单边拉紧。
（4）下盖板与腹板的空隙1mm，从中央向两头同时点焊。
3.焊接主梁的四条纵向角焊缝
当拱度不敷时，应先焊下翼板左右两条纵缝；拱渡过大时，应先焊上翼板左右两条纵缝。
当采纳焊条电弧时，应采纳对称的焊接法子，即把箱形梁平放在支架上，由四名焊工同时从双侧的中央离别向梁的两头对称焊接，焊完后翻面，以相同的方法焊接其它一边的两条纵缝。
采纳主动焊焊接四条纵缝时，可采纳如下图所示的焊接方法。
图（a）所示为“船形”地位单机头焊，主梁不动，靠焊接小车挪动实现焊接办事。
平焊地位可采纳双机头焊[见图(b)、(c)]，个中图(b)所示为靠移开工件实现焊接，图(c)所示为经过机头挪动来实现焊接操纵。
六、主梁的订正
箱形主梁装焊了结后举办查验，每根箱形梁在制造时均应到达技能前提的请求，假设变形高出了规则值，应举办订正。订正时，应遵循变形态况筛选好加热的部位与加热方法，寻常采纳火焰矫处死。
第三节桥架组装一、桥架组装焊接的工艺请求
1.功课地方的筛选
只需主梁有温度差存在，就会有拱（翘）度的变动或水准屈曲（旁弯）的变动，箱形梁产生的桥架应筛选在厂房内组装焊接。桥架的探测应在早、晚或夜晚进做为好。
2.垫架地位筛选
由于自重对主梁拱度有影响，主梁垫架地位应筛选在主梁的跨端或挨近于跨端的地位。起分量较小的桥架在着末衡量调动时应尽管垫到端梁处。
3.桥架组装基准
为使桥架装置车轮后能平常运转，四组弯板应在统一平面内。组装时应使它们在统一水准面内，以这一水准面为组装调动桥架各部的基准。可穿过端梁上盖板的吊装孔立T形标尺，用水准仪衡量调动。
4.为减小桥架集体焊接变形，在桥架组装前应焊齐全部部件自己的焊缝，不要比及集体组装后再补焊。
二、桥架组装焊接的工艺重心
1.主、端梁组装焊接
（1）两根主梁摆放在垫架上。在主梁的上盖板中央线处找出两主梁的跨度中央和跨端基准点，按技能请求调动各部件尺寸。
（2）端梁与主梁焊接时将使端梁两头向内弯而使桥架跨度节减，故桥架组装时应预先使端梁两头要外弯，且跨度要有加大批。
（3）为减小焊接变形和焊策应力，应先焊上盖板焊缝，再焊下盖板焊缝，而后焊连合板焊缝；先焊外侧焊缝，后焊内侧焊缝。各部焊接挨次见图。
2.组装焊接走台
（1）探测调动两主梁的水准屈曲。偏轨箱形梁或桁架还要在离主梁两头各1/3处上、下定位焊拉筋。
（2）为减小桥架的集体变形，走台的斜撑与连合板要按图纸尺寸预先安装焊接成组件，再举办桥架组装焊接。
（3）按图纸尺寸划走台的定位线。走台响应主梁上盖板平行。
（4）安装横向水准角钢。用水准尺找正，使外端略高于水准线,定位焊于主梁腹板上。而后组装定位焊斜撑组件，再组装定位焊走台边角钢。走台边角钢应具备与走台相仿的上拱度。
（5）走台的安装与焊接
①走台板应矫平，而后组装定位焊在走台上。请求先焊走台板与角钢连合的纵向焊缝，后焊横向走台板焊缝，以减小走台板的海浪变形和内应力。
②整个走台处于定位焊连合形态，水准刚性较小。应先焊接主梁水准外弯大的一侧走台，后焊接主梁水准外弯小的一侧走台。
③为减小焊接走台时使主梁下挠,应先焊接走台下部焊缝，后焊接走台上部焊缝。
3.组装焊接轨道压板
（1）5～30t通用桥式起重机正规箱形在焊接轨道压板前主梁上拱度f1.5S/，偏轨箱形主梁在焊接轨道压板前上拱度f1.３S/，应在主梁跨中顶起来焊接轨道压板。
（2）偏轨箱形梁焊接轨道压板还会产生主梁外弯，焊前应将两根主梁用角钢拉起来。
（3）小车轨道应挺直，轨道与桥架组装，应预先在承轨梁上划出定位线，小车轨道组装时，使轨底与盖板来往，而后定位焊轨道压板。
（4）为使主梁受热匀称，进而使下挠弧线对称，可由多名焊工沿跨度匀称散布，同时焊接。
（5）桥式起重机桥架组装焊接后应周全探测。
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