钢板焊接件退火保温时间对残余应力的影响测试研究

邹建华 张爽

摘 要：本文通过测试钢板焊接件不同退火保温时间内退火前后残余应力的变化情况，验证了我公司退火保温工艺参数是否合理。同时为其它工厂选择钢板焊接件去应力退火保温工艺参数提供参考。

关键词：钢板焊接件；退火保温时间；残余应力；影响测试研究

0 引言

钢板焊接后应对其进行退火处理，以消除焊接后的残余应力。对于工厂内的钢板焊接件如何确定退火保温时间，同时最大程度的去除残余应力，就需要对退火去应力工艺有一个系统的研究。

有些厂家钢板件热处理保温时间远超过我公司的热处理保温时间， 我公司钢板件退火保温时间为2～3小时，已经运使用了几十年，经过了长时间的验证没有什么问题，但没有实际的数据测试来验证我公司的退火参数是否合理。我们借此机会，利用我厂实际钢板产品实测退火前后的残余应力情况，为我厂的退火工艺提供数据依据。

1 试验前准备

1.1 试验前准备

1.1.1 试验产品类型

选取实际生产的电动机中心高H710的钢板机座若干台，测试退火前后残余应力的变化情况，其中退火保温时间分别选取2h、4h、6h、8h。

1.1.2 试验设备

HK21B残余应力测试仪。

1.1.3 试验标准

CB 3395—92《残余应力测试方法—钻孔应变释放法》

1.2 测试点选择

为测试具备代表性，测试点选在机座板厚最厚的端板、底脚板部位，因为板材越厚，拘束越大，焊接残余应力越大，测试点在端板与侧板焊缝、端板与底脚板焊缝热影响区附近。

2 试验过程及测试数据分析

2.1 退火保温2h前后残余应力数据

退火参数：工件入炉温度50℃，升温速度100℃/h，升温至620℃保温，再随炉冷却至100℃出炉，冷却速度60℃/h。工件出炉后冷却至室温，被测表面打磨至表面粗糙度Rz6.3～1.6μm，打磨区应比应变片外形尺寸大2～3倍。第一台H710钢板机座退火前后残余应力值见表1：

将上述和的取值分别代入，残余应力变化率计算值分别为-96.8%、-99%、-80.1%，进而算出保温2h残余应力平均变化率为-92%。

2.2 退火保温4h、6h、8h前后残余应力数据

按相同方法测试另外三种退火参数，退火参数分别为：625℃保温4h；620℃保温6h；620℃保温8h，各点残余应力变化率及平均变化率见表2：

3 数据分析

将上述四组测试结果归纳如表3，通过数据可以看出4种退火保温时间对消除焊接残余应力的效果没有大的区别，10h的保温时间就不必再做，我公司H710机座钢板厚一般为40～70mm，其它钢板机座厚度大多在这个区间，因此600～650℃保温2h的退火工艺适合于我公司的产品，经过与同行的有关厂家联系，其退火温度及退火保温时间与我公司相仿。

4 结束语

经过4个月跟踪，对我公司H710钢板机座进行了4个保温参数（2h、4h、6h、8h）的退火试验，分别检测了机座典型部位焊态及退火态残余应力去除情况，结果是去除应力的效果没有明显差别，我公司的退火工艺参数为2h合理，符合我厂的实际需求，同时也为其他厂家钢板焊接件退火工艺参数的选择作一个参考。

参考文献：

[1]机械设计手册[M].北京机械工业出版社.

[2]陈世坤.电机设计[M].北京机械工业出版社，2000.

[3]中国机械工程学会焊接学.焊接手册[M].机械工业出版社，2007.10.

[4]熊大远.实用钢结构制造技术手册[M].化学工业出版社， 2009.1.

[5]机械工程手册 第7卷 机械制造工艺（-）[M].机械工业出版社，1984.3.

[6]CB 3395-92.残余應力测试方法—钻孔应变释放法[S].

作者简介：邹建华，男，1982年生，2005.7毕业于黑龙江八一农垦大学机械设计制造及其自动化专业，现从事高压电动机工艺工作。