如何減少和消除電機焊接結構件應力？

為了使電機適應不同運行工況，設計上應針對防護、支撐、強度等諸多要素進行必要的結構改進，衍生出各類產品系列。對于批量不大或大型電機，為避免縮短交付周期、投入過多復雜的工裝模具，焊接已成為結構件生產的一項重要工藝。但是，設備和人為等因素的影響，導致焊接應力消除不到位，構件變形引起的質量問題頻頻出現。
焊接應力究竟是如何產生的？第一，由于焊接過程中局部加熱，導致構件溫度分布不均勻，從而造成各處的膨脹和收縮變形差異大；第二， 各處焊接接縫形式不同，使得焊接時金屬散熱條件有所差別，導致融化金屬凝固時，產生的收縮量不同；第三，焊接熱循環作用下，金屬組織相變，比如奧氏體轉化為馬氏體或者鐵素體。除了以上常見原因，還有一件事不可忽視，就是焊接件前期經歷冷沖壓等工藝而具有較高的內應力等。
為了減少焊接應力，焊縫應盡量布置在工作應力比較小的地方；防止焊縫密集和交叉；還可以采取局部降低剛度的方法，如開應力釋放槽；也可以采用合理的接頭形式，避免采用搭接接頭；必要時采取振動等措施消除或降低焊接應力。
減少和消除焊接應力的辦法
1高溫回火
利用高溫回火來消除焊接殘余應力由于構件殘余應力的最大值通常可達到該種材料的屈服點，而金屬在高溫下屈服點將降低。所以將構件的溫度升高至某一定數值時，應力的最大值也應該減少到該溫度下的屈服點數值。如果要完全消除結構中的殘余應力，則必須將構件加熱到某屈服點等于零的溫度，所以一般所取的回火溫度接近于這個溫度。
2振動法
利用振動法來消除焊接殘余應力構件承受變載荷應力達到一定數值，經過多次循環加載后，結構中的殘余應力逐漸降低，即利用振動的方法可以消除部分焊接殘余應力。有一種大型焊件使用振動器消除應力的裝置。振動法的優點是設備簡單、成本低，時間比較短，沒有高溫回火時的氧化問題，已在生產上得到一定應用。
3預熱法
利用預熱法來控制焊接殘余應力構件本體上溫差越大，焊接殘余應力也越大。焊前對構件進行預熱，能減小溫差和減慢冷卻速度，兩者均能減小焊接殘余應力。預熱法經常用于減小合金鋼（奧氏體不銹鋼除外）、厚板、剛度大的構件焊接時產生的應力。若構件整體預熱有困難時，可采用局部預熱，即在焊縫及其兩側不少于80mm處進行加熱。因為加熱區太窄，會造成新的溫差應力。
4降低結構局部剛度
利用降低結構局部剛度控制焊接殘余應力構件的剛度增加時，焊后的殘余應力將顯著加大。因此，在條件許可時，焊前采取一定的工藝措施，將焊接區域的局部剛度降低，能有效地降低焊接殘余應力。例如，一圓形封頭補焊時，需加一塞塊。因封頭較厚又是封閉焊縫，所以焊接應力很大，焊后在焊縫中經常發現裂紋。在靠近焊縫處開兩圈緩和槽，降低了接頭處的局部剛度，使焊接應力大為降低，有效地防止了裂紋。
5加熱減應區
利用“加熱減應區法”來控制焊接殘余應力焊接時，加熱那些阻礙焊接區自由伸縮的部位，使之與焊接區同時膨脹和同時收縮，就能減小焊接應力，這種方法稱為“加熱減應區法”，加熱的部位就稱之為“減應區”。利用“加熱減應區法”減小焊接應力，關鍵在于正確選擇“減應區”的部位，總的原則是選擇那些阻礙焊接區自由膨脹和伸縮的部位。必須注意，焊接區本身絕不能作為減應區的部位，因為那時焊接應力非但不減小，相反還會增加。實際操作時，檢驗減應區的部位是否選擇正確，可用氣體火焰在該處加熱一下，若焊接縫隙處張開，則表示選擇正確。
6錘擊焊縫區
用錘擊焊縫區來控制焊接殘余應力。焊接殘余應力產生的根本原因是由于焊縫在冷卻過程中的收縮，因此，焊后用小錘輕敲焊縫及其鄰近區域，使金屬展開，能有效地減少焊接殘余應力。據測定，利用錘擊法可使殘余應力減少四分之一，最多可以達到一半。
錘擊焊縫時，構件溫度應當維持在100~150℃之間，或在400℃以上，避免在200~300℃之間進行，因為此時金屬正處于藍脆階段，若錘擊焊縫容易造成斷裂。
多層焊時，除第一層和最后一層焊縫外，每層都要錘擊。第一層不錘擊是為了避免產生根部裂紋；最后一層通常焊得很薄，主要是為了消除由于錘擊而引起的冷作硬化。