如何减少和消除电机焊接结构件应力？

如何减少和消除电机焊接结构件应力？
为了使电机适应不同运行工况，设计上应针对防护、支撑、强度等诸多要素进行必要的结构改进，衍生出各类产品系列。对于批量不大或大型电机，为避免缩短交付周期、投入过多复杂的工装模具，焊接已成为结构件生产的一项重要工艺。但是，设备和人为等因素的影响，导致焊接应力消除不到位，构件变形引起的质量问题频频出现。
焊接应力究竟是如何产生的？第一，由于焊接过程中局部加热，导致构件温度分布不均匀，从而造成各处的膨胀和收缩变形差异大；第二， 各处焊接接缝形式不同，使得焊接时金属散热条件有所差别，导致融化金属凝固时，产生的收缩量不同；第三，焊接热循环作用下，金属组织相变，比如奥氏体转化为马氏体或者铁素体。除了以上常见原因，还有一件事不可忽视，就是焊接件前期经历冷冲压等工艺而具有较高的内应力等。
为了减少焊接应力，焊缝应尽量布置在工作应力比较小的地方；防止焊缝密集和交叉；还可以采取局部降低刚度的方法，如开应力释放槽；也可以采用合理的接头形式，避免采用搭接接头；必要时采取振动等措施消除或降低焊接应力。
减少和消除焊接应力的办法
1高温回火
利用高温回火来消除焊接残余应力由于构件残余应力的最大值通常可达到该种材料的屈服点，而金属在高温下屈服点将降低。所以将构件的温度升高至某一定数值时，应力的最大值也应该减少到该温度下的屈服点数值。如果要完全消除结构中的残余应力，则必须将构件加热到某屈服点等于零的温度，所以一般所取的回火温度接近于这个温度。
2振动法
利用振动法来消除焊接残余应力构件承受变载荷应力达到一定数值，经过多次循环加载后，结构中的残余应力逐渐降低，即利用振动的方法可以消除部分焊接残余应力。有一种大型焊件使用振动器消除应力的装置。振动法的优点是设备简单、成本低，时间比较短，没有高温回火时的氧化问题，已在生产上得到一定应用。
3预热法
利用预热法来控制焊接残余应力构件本体上温差越大，焊接残余应力也越大。焊前对构件进行预热，能减小温差和减慢冷却速度，两者均能减小焊接残余应力。预热法经常用于减小合金钢（奥氏体不锈钢除外）、厚板、刚度大的构件焊接时产生的应力。若构件整体预热有困难时，可采用局部预热，即在焊缝及其两侧不少于80mm处进行加热。因为加热区太窄，会造成新的温差应力。
4降低结构局部刚度
利用降低结构局部刚度控制焊接残余应力构件的刚度增加时，焊后的残余应力将显著加大。因此，在条件许可时，焊前采取一定的工艺措施，将焊接区域的局部刚度降低，能有效地降低焊接残余应力。例如，一圆形封头补焊时，需加一塞块。因封头较厚又是封闭焊缝，所以焊接应力很大，焊后在焊缝中经常发现裂纹。在靠近焊缝处开两圈缓和槽，降低了接头处的局部刚度，使焊接应力大为降低，有效地防止了裂纹。
5加热减应区
利用“加热减应区法”来控制焊接残余应力焊接时，加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，使之与焊接区同时膨胀和同时收缩，就能减小焊接应力，这种方法称为“加热减应区法”，加热的部位就称之为“减应区”。利用“加热减应区法”减小焊接应力，关键在于正确选择“减应区”的部位，总的原则是选择那些阻碍焊接区自由膨胀和伸缩的部位。必须注意，焊接区本身绝不能作为减应区的部位，因为那时焊接应力非但不减小，相反还会增加。实际操作时，检验减应区的部位是否选择正确，可用气体火焰在该处加热一下，若焊接缝隙处张开，则表示选择正确。
6锤击焊缝区
用锤击焊缝区来控制焊接残余应力。焊接残余应力产生的根本原因是由于焊缝在冷却过程中的收缩，因此，焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域，使金属展开，能有效地减少焊接残余应力。据测定，利用锤击法可使残余应力减少四分之一，最多可以达到一半。
锤击焊缝时，构件温度应当维持在100~150℃之间，或在400℃以上，避免在200~300℃之间进行，因为此时金属正处于蓝脆阶段，若锤击焊缝容易造成断裂。
多层焊时，除第一层和最后一层焊缝外，每层都要锤击。第一层不锤击是为了避免产生根部裂纹；最后一层通常焊得很薄，主要是为了消除由于锤击而引起的冷作硬化。