薄板焊接變形產(chǎn)生的原因及控制

1、薄板焊接變形產(chǎn)生的原因及控制摘要 焊接變形產(chǎn)生的根本原因就是焊件在焊接過程 中經(jīng)受了不均勻的加熱及冷卻，但由于不均勻的溫度場，導(dǎo) 致焊件不均勻的膨脹和收縮，從而使焊件內(nèi)部產(chǎn)生焊接應(yīng)力 而引起焊接變形。由于焊接熱源對焊件的作用，在焊接結(jié)構(gòu) 中產(chǎn)生的尺寸及形狀的變化，從而嚴重的影響了焊接質(zhì)量。 對薄板焊接變形產(chǎn)生的原因進行了論述，同時介紹了控制變 形的工藝措施。 關(guān)鍵詞 薄板焊接 焊接 應(yīng)力與變形 焊接變形控制措 施一、薄板焊接變形產(chǎn)生的原因及影響因素 薄板產(chǎn)生焊接變形的原因有很多，主要是由于自身的拘 束能力不足，剛性小，抵抗彎曲變形的性能降低。薄板焊接 變形具有復(fù)雜性、 多元性， 要成功實現(xiàn)薄板

2、焊接變形的控制， 必須了解薄板焊接變形質(zhì)量影響因素。因此，為控制變形應(yīng) 采取附加措施，如點固焊、焊后處理等，另外在焊接過程中 對焊接熱輸入的控制以及所采取的焊接方法都將對薄板變 形產(chǎn)生影響，要成功實現(xiàn)薄板焊接變形的控制，首先要了解 薄板的焊接變形產(chǎn)生的原因，才能有效的控制焊接變形。一）焊接方法對焊接變形的影響選擇焊接方法需要考慮的是生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，而焊 接方法、焊接工藝和焊接程序顯著影響了焊接變形，因此所 采用的焊接方法必須具有高的熔敷效率和盡量少的焊道，還 必須具有小的熱輸入。通常用于船體焊接的方法有單面埋弧 焊、雙面埋弧焊、藥芯焊絲電弧焊、惰性氣體保護焊、活性 氣體保護焊等。目前薄板的

3、激光焊拼焊在汽車工業(yè)中得到大 量應(yīng)用，用于艦船的激光焊已經(jīng)開始在國外的某些大型船廠 進行試驗研究，估計不久的將來會得到實際應(yīng)用。（二）點固焊工藝對焊接變形的影響電弧點焊不僅能保證焊接間隙而且具有一定的抗變形 能力，但是要考慮點固焊焊點的數(shù)量、尺寸以及焊點間距。 對于薄板變形來說，不適當?shù)狞c固焊工藝有可能在焊接之前 就產(chǎn)生相當大的焊接殘余應(yīng)力，對隨后的焊接殘余應(yīng)力積累 帶來影響。點焊尺寸過小，可能導(dǎo)致焊接過程中產(chǎn)生接頭開 裂使焊接間隙得不到保證，如果過大，可能導(dǎo)致焊道背面未 熔透而影響接頭的完整性。點固焊的順序、焊點間距的合理 選擇也相當重要，其影響結(jié)果在許多文獻中都有描述。（三）裝配應(yīng)力及焊接

4、程序的影響應(yīng)盡量減少焊接裝配過程中引起的應(yīng)力，如果該應(yīng)力超 過臨界變形應(yīng)力就可能產(chǎn)生變形。（四）焊接尺寸對焊接殘余應(yīng)力的影響焊接過程中的局部高溫加熱和快速冷卻在焊縫及近縫區(qū)的母材內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)變和壓縮塑形應(yīng)變，進而引起內(nèi)應(yīng)力，最終導(dǎo)致構(gòu)件的縱向撓曲變形和角變形等。當接頭形式和焊板尺寸、材料一定時，縱向撓曲變形和撓度與總的縱向收縮 應(yīng)力相關(guān)，與焊縫金屬斷面面積成正比。（五）焊接熱輸入對薄板焊接變形的影響 焊接熱輸入對焊接殘余應(yīng)力和變形有很大的影響，所以 在保證焊縫成形良好的情況下，盡可能采用小的焊接熱輸 入。從而保證焊接應(yīng)力和較小的焊接變形。（六）板厚對焊接變形的影響 隨著板厚的減小，抵抗彎曲變形的

5、性能降低，這也是薄 板焊接變形控制困難的主要原因。二、控制變形的工藝措施（一）焊前控制措施（1）剛性固定法。采用設(shè)計合理的組對焊胎夾具，將 焊件固定起來進行焊接，增加其剛性，達到減小焊接變形的 目的， 保證裝配的幾何尺寸。 當薄板面積較大， 焊縫教長時， 可采用壓鐵法，分別放在焊縫兩側(cè)來減小焊接變形。（2）焊接間隙，焊件間隙不能過大，越小越好，最多不超過 0.5mm ，切割熔渣與剪切毛刺應(yīng)清理干凈，以減少焊 接變形。（3）焊接之前應(yīng)采用較小直徑的焊條（如 E4303、直徑2.5mm ）進行點焊（定位焊），可增加焊件剛性，對減少焊件變形有利（二）焊接過程中的控制措施 焊接過程中可以從以下兩個方面

6、調(diào)整薄板結(jié)構(gòu)的焊接 變形。一是減少加熱階段產(chǎn)生的縱向塑性壓應(yīng)變。二是增大 冷卻階段的縱向塑性拉應(yīng)變，在焊接過程中使用相應(yīng)夾具、 強迫冷卻焊接區(qū)、減少焊接熱輸入或采用溫差拉伸等方法可 以減小變形，在一定程度可降低殘余應(yīng)力，但很難做到消除 變形或定量控制殘余應(yīng)力水平，因為這些方法未能從根本上 解決薄板構(gòu)建焊接變形的特殊問題主要是焊接過程中 產(chǎn)生失穩(wěn)變形。（三）焊后控制措施 采用多點加熱的方法矯正薄板焊后的凹凸變形，加熱點 直徑一般不小于15mm。加熱時，點與點的距離應(yīng)隨變形量 的大小而定，一般在 50 100mm之間。根據(jù)焊后熱處理消 除殘余應(yīng)力機制，通過對縫隙試樣、板條及板塊試樣強制變 形焊接后再進行熱處理，可防止薄板焊接構(gòu)件的焊后回彈變 形，穩(wěn)定構(gòu)件尺寸。三、結(jié)論綜上所述，薄板焊接變形與控制具有以下特點：1. 薄板焊接變形具有復(fù)雜性、多元性，從而嚴重影響了 焊接質(zhì)量，是國內(nèi)外薄板焊接的一個技術(shù)難題。2. 要成功實現(xiàn)薄板焊接變形的控制，必須進行薄板焊接變形影響因素的研究及控制焊接變形措施的研究。3. 雖然國內(nèi)外對薄板焊接變形的預(yù)測與控制進