三級檢驗(yàn)員焊接檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)材料

1、焊接工藝問答（焊接變形）1 試述焊接殘余變形的種類。 焊接過程中焊件產(chǎn)生的變形稱為焊接變形。 焊后， 焊件殘留的變形稱為焊接殘余變形。 焊接 殘余變形有縱向收縮變形、橫向收縮變形、角變形、 彎曲變形、 扭曲變形和波浪變形等共六 種，見圖 1，其中焊縫的縱向收縮變形和橫向收縮變形是基本的變形形式，在不同的焊件上，由于焊縫的數(shù)量和位置分布不同，這兩種變形又可表現(xiàn)為其它幾種不同形式的變形。2 焊件在什么情況下會(huì)產(chǎn)生縱向收縮變形？ 焊件焊后沿平行于焊縫長度方向上產(chǎn)生的收縮變形稱為縱向收縮變形。 當(dāng)焊縫位于焊件的中 性軸上或數(shù)條焊縫分布在相對中性軸的對稱位置上， 焊后焊件將產(chǎn)生縱向收縮變形， 其焊縫位置

2、見表 1。焊縫的縱向收縮變形量隨焊縫的長度、 焊縫熔敷金屬截面積的增加而增加， 隨焊件截面積的 增加而減少，其近似值見表 2。表 2 焊縫縱向收縮變形量的近似值（ mm/m）對接焊縫連續(xù)角焊縫間斷角焊縫0.15 0.30.2 0.400.1注：表中所表示的數(shù)據(jù)是在寬度大約為 15 倍板厚的焊縫區(qū)域中的縱向收縮變形量，適用于中等厚度的低碳鋼板。3 試述焊縫的橫向收縮變形量及其計(jì)算。焊件焊后在垂直于焊縫方向上發(fā)生的收縮變形稱為橫向收縮變形， 橫向收縮變形量隨板厚的增加而增加。低碳鋼對接接頭、 T 形接頭和搭接接頭的橫向收縮變形量，見表3、表 4。a 3 低碳鋼對接接頭橫向收縮變形（實(shí)驗(yàn)值）對接接頭

3、橫向收縮變形量的近似計(jì)算公式，見表5。表 5 對接接頭橫向收縮變形量的近似計(jì)算公式坡口形式橫向縮短量計(jì)算公式Y(jié)形L橫=0.1 +0.6雙 Y 形L橫 =0.1 +0.4板厚（ mm）。當(dāng)兩板自由對接、焊縫不長、橫向沒有約束時(shí)，橫向收縮變形量要比縱向的大得多。4 焊件在什么情況下會(huì)產(chǎn)生彎曲變形？ 如果焊件上的焊縫不位于焊件的中性軸上，并且相對于中性軸不對稱（上下、左右），則焊 后焊件將會(huì)產(chǎn)生彎曲變形。 如果焊縫集中在中性軸下方 （或下方焊縫較多） 則焊件焊后將產(chǎn) 生上拱彎曲變形；相反如果焊縫集中在中性軸上方 （或上方焊縫較多）， 則焊件焊后將產(chǎn)生 下凹彎曲變形。 又如果焊件相對焊件中性軸左、右不

4、對稱，則焊后將產(chǎn)生旁彎，焊件產(chǎn)生彎 曲變形的焊縫位置，見表 6。5 試述焊件產(chǎn)生角變形的原因及其數(shù)值。焊接時(shí)，由于焊接區(qū)沿板材厚度方向不均勻的橫向收縮而引起的回轉(zhuǎn)變形稱為角變形見圖1b。產(chǎn)生角變形的原因是， 焊縫的截面總是上寬下窄， 因而橫向收縮量在焊縫的厚度方向上分布 不均勻，上面大、下面小，結(jié)果就形成了焊件的平面偏轉(zhuǎn)，兩側(cè)向上翹起一個(gè)角度。電渣焊 縫由于焊縫厚度均勻，所以焊后焊件基本上不產(chǎn)生角變形。有色金屬和薄板， 由于焊接過程中熔池承托不住焊件的重量， 使兩側(cè)板下垂， 結(jié)果會(huì)引起相反方向的角變形。低碳鋼對接接頭在自由狀態(tài)下，焊后角變形的實(shí)驗(yàn)值，見表7。6 試述波浪變形和扭曲變形產(chǎn)生的原因

5、。波浪變形 焊后構(gòu)件產(chǎn)生形似波浪的變形稱為波浪變形。 薄板對接焊后， 存在于板中的 內(nèi)應(yīng)力，在焊縫附近是拉應(yīng)力， 離開焊縫較遠(yuǎn)的兩側(cè)區(qū)域?yàn)閴簯?yīng)力，如壓應(yīng)力較大，平板失 去穩(wěn)定就產(chǎn)生波浪變形，見圖 1d 。此外，當(dāng)焊件上的幾條角焊縫靠得很近時(shí)， 由每角焊縫所引起的角變形連貫在一起也會(huì)形成 波浪變形，見圖 2。波浪變形通常產(chǎn)生在薄板結(jié)構(gòu)中。扭曲變形 構(gòu)件焊后兩端繞中性軸相反方向扭轉(zhuǎn)一角度稱為扭曲變形，見圖1e。如果構(gòu)件的角變形沿長度上分布不均勻和縱向有錯(cuò)邊，則往往會(huì)產(chǎn)生扭曲變形。如圖3a 所示工字梁的四條角焊縫在定位焊后不采用適當(dāng)夾具，按圖 3b 所示的焊接方向（相鄰焊縫反 向）進(jìn)行焊接，這時(shí)角變

6、形沿著焊縫長度逐漸增大，使構(gòu)件扭轉(zhuǎn)，即構(gòu)件扭轉(zhuǎn)，即產(chǎn)生扭曲 變形。7 如何利用合理的裝配焊接順序來控制焊接殘余變形？不同的構(gòu)件形式應(yīng)采用不同的裝配焊接方法。1）結(jié)構(gòu)截面對稱、焊縫布置對稱的焊接結(jié)構(gòu)，采用先裝配成整體，然后再按一定的焊接順 序進(jìn)行生產(chǎn)，使結(jié)構(gòu)在整體剛性較大的情況下焊接，能有效地減少彎曲變形。例如，工字梁的裝配焊接過程，可以有兩種不同方案，見圖4。若采用圖 4b 所示的邊裝邊焊順序進(jìn)行生產(chǎn)，焊后要產(chǎn)生較大的上拱彎曲變形；若采用圖 4c 所示的整裝后焊順序，就可有效地減少彎曲變形的產(chǎn)生。2）結(jié)構(gòu)截面形狀和焊縫不對稱的焊接結(jié)構(gòu)，可以分別裝焊成部件，最后再組焊在一起見圖5。圖 5b 所示

7、的方案由于焊縫 1離中性軸距離較大，所以彎曲變形較大，而圖5a 所示的焊縫 1 的位置幾乎與上蓋板截面中性軸重合，所以對整個(gè)結(jié)構(gòu)的彎曲變形沒有影響。8 如何利用合理的焊接順序來控制焊接殘余變形？對稱焊縫采用對稱焊接 當(dāng)構(gòu)件具有對稱布置的焊縫時(shí)， 可采用對稱焊接減少變形。 如 圖 4 所示工字梁，當(dāng)總體裝配好后先焊焊縫1、 2，然后焊接 3、4，焊后就產(chǎn)生上拱的彎曲變形。如果按 1、4、2、3 的順序進(jìn)行焊接，焊后彎曲變形就會(huì)減小。但對稱焊接不能完全 消除變形，因?yàn)楹缚p的增加，結(jié)構(gòu)剛度逐漸增大，后焊的焊縫引起的變形比先焊的焊縫小， 雖然兩者方向相反，但并不能完全抵消，最后仍將保留先焊焊縫的變形方

8、向。不對稱焊縫先焊焊縫少的一側(cè) 因?yàn)橄群负缚p的變形大， 故焊縫少的一側(cè)先焊時(shí)， 使它 產(chǎn)生較大的變形， 然后再用另一側(cè)多的焊縫引起的變形來加以抵消， 就可以減少整個(gè)結(jié)構(gòu)的 變形。9 如何利用合理的焊接方向來控制焊接殘余變形？為控制焊接殘余變形而采用的焊接方向，有以下幾種：長焊縫同方向焊接如 T 形梁、工字梁等焊接結(jié)構(gòu)，具有互相平行的長焊縫，施焊時(shí)，應(yīng)采用同方向焊接，可以有效地控制扭曲變形，見圖6a。逆向分段退焊法 同一條或同一直線的若干條焊縫，采用自中間向兩側(cè)分段退焊的方法，可以有效地控制殘余變形，見圖6b。跳焊法 如構(gòu)件上有數(shù)量較多又互相隔開的焊縫時(shí)， 可采用適當(dāng)?shù)奶福?使構(gòu)件上的熱量分布

9、趨于均勻，能減少焊接殘余變形，見圖6c 。10 如何利用反變形法來控制焊接殘余變形？ 為了抵消焊接殘余變形， 焊前先將焊件向與焊接殘余變形相反的方向進(jìn)行人為的變形， 這種 方法稱為反變形法。 例如，為了防止對接接頭產(chǎn)生的角變形， 可以預(yù)先將對接處墊高， 形成 反向角變形見圖 7a。為了防止工字梁翼板焊后產(chǎn)生角變形，可以將翼板預(yù)先反向壓彎見圖7b。在薄殼結(jié)構(gòu)上， 有時(shí)需在殼體上焊接支承座之類的零件， 焊后殼體往往發(fā)生塌陷， 為此，可以在焊前將支承座周圍的殼壁向外頂出，然后再進(jìn)行焊接見圖7c。采用反變形法控制焊接殘余變形， 焊前必需較精確地掌握焊接殘余變形量， 通常用來控制構(gòu) 件焊后產(chǎn)生的彎曲變形

10、和角變形，如反變形量留得適當(dāng)，可以基本抵消這兩種變形。11 如何利用剛性固定法來控制焊接殘余變形？焊前對焊件采用外加剛性拘束， 強(qiáng)制焊件在焊接時(shí)不能自由變形， 這種防止焊接殘余變形的8。方法稱為剛性固定法。采用壓鐵防止薄板焊后的波浪變形見圖剛性固定法簡單易行， 適用面廣， 不足之處是焊后當(dāng)外加剛性拘束卸掉后， 焊件上仍會(huì)殘留 一些變形， 不能完全消除，不過要比沒有拘束時(shí)小得多。 另外，剛性固定法將使焊接接頭中 產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，所以對于一些抗裂性較差的材料應(yīng)該慎用。12 如何利用散熱法和自重法來控制焊接殘余變形？散熱法 焊接時(shí)用強(qiáng)迫冷卻的方法將焊接區(qū)的熱量散走， 減少受熱面積從而達(dá)到減少變

11、形的目的，這種方法稱為散熱法，利用散熱法減少薄板的焊接變形見圖9。圖 9b 是將焊件浸入水中進(jìn)行焊接（常用于小容器焊接）。圖 9c 是用水冷銅塊進(jìn)行冷卻。散熱法不適用于焊接淬硬性較高的材料。自重法 利用焊件本身的質(zhì)量在焊接過程中產(chǎn)生的變形來抵消焊接殘余變形的方法稱 為自重法。 如一焊接梁上部的焊縫明顯多于下部， 見圖 10a，焊后整根梁產(chǎn)生下凹彎曲變形。 為此焊前將梁放在兩個(gè)相距很近的支墩上，見圖10b，首先焊接梁的下部兩條直焊縫，由于梁的自重和焊縫的收縮，將使梁產(chǎn)生彎曲變形，焊畢，將支墩置于兩頭，并使梁反身擱置， 隨后焊接梁的上部， 由于支墩是置于梁的兩頭， 梁的自重彎曲變形與第一次相反，

12、不僅如此， 上部焊縫的收縮變形方向也與下部焊縫收縮變形的方向相反， 因此焊后梁的彎曲變形得以控 制，見圖 10c 。13 如何利用機(jī)械矯正法矯正焊接殘余變形？利用手工錘擊或機(jī)械壓力矯正焊接殘余變形的方法叫機(jī)械矯正法。手工錘擊矯正薄板波浪變形的方法，見圖11。圖 11a 表示薄板原始的變形情況，錘擊時(shí)錘擊部位不能是突起的地方，這樣結(jié)果只能朝反方向突出，見圖11b，接著又要錘擊反面，結(jié)果不僅不能矯平， 反而要增加變形。 正確的方法是錘擊突起部分四周的金屬， 使之產(chǎn)生塑性 伸長，并沿半徑方向由里向外錘擊，見圖11c，或者沿著突起部分四周逐漸向里錘擊，見圖11d。利用機(jī)械力矯正焊接殘余變形的方法，見圖

13、12。圖 12a 是利用加壓機(jī)構(gòu)矯正工字梁焊后的彎曲變形。 圖 12b 是利用圓盤形輾輪輾壓薄板焊縫及其兩側(cè)， 使之伸長來消除薄板焊后的殘余變形。手工錘擊矯形勞動(dòng)強(qiáng)度大，技術(shù)難度高， 但無須設(shè)備，適用于薄板的焊后矯形。機(jī)械矯正效 率高、速度快、效果好，但須要加壓機(jī)構(gòu)等設(shè)備，適用于中、大型焊件焊后的矯形。14 如何正確進(jìn)行火焰矯正焊接殘余變形？ 利用火焰對焊件進(jìn)行局部加熱時(shí)產(chǎn)生的塑性變形， 使較長的金屬在冷卻后收縮， 以達(dá)到矯正 變形的目的稱火焰加熱矯正法。火焰加熱矯正法矯正焊件殘余變形時(shí)要注意以下事項(xiàng)：1）加熱用火焰通常采用氧乙炔焰，火焰性質(zhì)為中性焰，如果要求加熱深度小時(shí)，可采用氧 化焰。2）

14、對于低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，加熱溫度為600800，此時(shí)焊件呈櫻紅色。3）火焰加熱的方式有點(diǎn)狀、線狀和三角形三種，其中三角形加熱適用于厚度大、剛性強(qiáng)的 焊件。4）加熱部位應(yīng)該是焊件變形的突出處，不能是凹處，否則變形將越矯越嚴(yán)重。5）矯正薄板結(jié)構(gòu)的變形時(shí)，為了提高矯正效果，可以在火焰加熱的同時(shí)用水急冷，這種方 法稱為水火矯正法。 對于厚度較大而又比較重要的構(gòu)件或者淬硬傾向較大的鋼材， 不可采用 水火矯正法。6）夏天室外矯正，應(yīng)考慮到日照的影響。因?yàn)橹形绾颓宄吭訜嵝Ч灰粯印?）薄板變形的火焰矯正過程中，可同時(shí)使用木錘進(jìn)行錘擊，以加速矯正效果。15 試述用電磁錘法矯正焊接殘余變形的工作原理。 電磁錘法又稱強(qiáng)電磁脈沖矯正法， 其矯正焊件變形的過程如下： 把一個(gè)由絕緣的圓盤形線圈 組成的電磁錘放置于焊件待