如何防止焊接變形

1、焊接變形的種類。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 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。ffi 1地向收和摘向收尊變靜b）c）芳殆變廨de）扭曲變解2 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

2、縫位置見表1 1。 I焊件產(chǎn)生商收的焊11位如St對嬋件面對稱布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 2。表 2 2焊縫縱向收縮變形量的近似值（mm/mmm/m）對接焊縫連續(xù)角焊縫間斷角焊縫0.150.15 0.30.30.20.2 0.40.40 0 0.10.1注：表中所表示的數(shù)據(jù)是在寬度大約為1515 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 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 T

3、形接頭和搭接接頭的橫向收縮變形量，見表3 3、表 4 4嬋救位于烽fTH面屮心找上曲片半圖瓦對ftAKffi.焊對 務(wù)布T.YW對力工ViKyy袖均 對4條顒澤鼻和所有肋板焊対牙工 軸、尸輸均對稱It 3低曦訥対農(nóng)接買橫向收變理冥番值）櫻頭ttAf嬋 按 方 鍛手55彈2層學(xué)霹正囲5屋，反蠱漕權(quán)后塚2J3橫胸蟻短（nvn）L01.61.8手輒尊正、4JS1,8rVn1反面手翼禪.j04MLS0.6手卅（操席揮條）2J于*焊20週、反面耒揮3.23A手豪澤（Aiftfi*面博）L5It 3低曦訥対農(nóng)接買橫向收變理冥番值）A 4低AHN T形接頭、flhft接買甸收變矗（實(shí)鯊值）對接接頭橫向收縮變

4、形量的近似計(jì)算公式，見表表 5 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) Y 形L橫=0.1=0.1 $+0.6+0.6雙 Y Y 形 L L橫=0.1=0.1 +0.4+0.4S S-板厚（mmmm ）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 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。

5、又如果焊件相對焊件中性 軸左、右不對稱，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 6。手範(fàn)綁水平他手豪郵2M水平位手*2G水罕位手蠶澤2儻水平位覽審贏坤2屋橫向收蝎變羽（mtn）0,50.8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 7裏6輝件產(chǎn)生奇曾變常的輝St位注：表圖中的/稱為提度用比去示青曲愛幣艙大小45 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1b1b。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

6、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。律鼻Ct于坪件申性,悴后產(chǎn)4.TKW曲童影館楓眷后對播，丼屋位于輝件中性箱上H*輝后產(chǎn)生下M扌樓變序T羽醍，姫董他于憚件中件下斷，焊后產(chǎn)宦上拱彎曲交焊件中性輯上劃悍菱霧于下焊啟產(chǎn)宅下凹扌曲變?yōu)閣7aAM對接接頭角愛降（篡整值）1 711舟乎鼻（12內(nèi)埋豪炸詡覆板上理鼻輝2 J66 6試述波浪變形和扭曲變形產(chǎn)生的原因。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，存在于板中的應(yīng)力，近是拉應(yīng)力，離開焊縫較

7、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，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 2。波浪變形通常產(chǎn)生在薄板結(jié)構(gòu)中。先弊條吳畳捽L4單面手91揮5層3正而乎彈五展*反面務(wù)相輝3尿0蒔面翱時(shí)垂直弋焊531手It埠B用Fit焊22世rwTrci劃峰極上埋鼻弊1 JM0在焊縫附見圖 1d1d。b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1e1e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3a3a 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3b3b 所示的

8、焊接方向（相鄰焊縫反向）進(jìn)行焊接，這時(shí)角變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 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 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 4。若采用圖 4b4b 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4c4c 所示的整裝后焊順序，就可有效地減少彎曲變形的產(chǎn)生。圖22 2）結(jié)構(gòu)截面形狀和焊縫不對稱的

9、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 5。圖 5b5b 所示的方案由于焊縫 1 1 離中性軸距離較大，所以彎曲變形較大，而圖 5a5a 所示的焊縫 1 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。圖3 K）邊裝邊弾観房b）整議后憚8 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 4 所示工字梁，當(dāng)總體裝配好后先焊焊縫 1 1、2 2,然后焊接 3 3、4 4,焊后就產(chǎn)生上拱的彎曲變形。如果按1 1、4 4、2 2、3 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

10、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 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 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6a6a。,1 _ J團(tuán)6長諌建何方向骨接b)世向井段器

11、燼袪c)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 6b6b。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?，使?gòu)件上的熱量分布趨于均勻，能減少焊接殘余變形，見圖 6c6c。1010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7a7a。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7b7b。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

12、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岀，然后再進(jìn)行 焊接見圖 7c7c。b)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。iiii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8 8。圉8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

13、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。1212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 9。圖 9b9b 是將焊件浸入水中進(jìn)行焊接（常用于小容器焊接）。圖 9c9c 是用水冷銅塊進(jìn)行冷卻。b】門圖9鞘*冷聞t）呈人水中冷卸c）甩水）塊冷卻2-ff杵3-鞘木詩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10a10a

14、，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 10b10b，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，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 10c10c。1 11313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 1111。圖 11a11a 表示薄板原始的變形情況，錘擊時(shí)錘擊

15、部位不能是突 起的地方，這樣結(jié)果只能朝反方向突岀，見圖 11b11b，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c c,或者沿著突起部分四周逐漸向里錘擊，見圖11d11d。利用機(jī)械力矯正焊接殘余變形的方法，見圖1212。圖 12a12a 是利用加壓機(jī)構(gòu)矯正工字梁焊后的彎曲變形。圖2b2b 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。1111圈toa）悍播采幫檔 bj 利陽自耿崔輝接 C）焊肩理擺擺權(quán)牧圖12 i）機(jī)械辭彩h）壓轟形手工錘擊矯形勞動(dòng)強(qiáng)度大，技術(shù)難度高，但無須

16、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。1414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?；鹧婕訜岢C正法矯正焊件殘余變形時(shí)要注意以下事項(xiàng)：1 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 2） 對于低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，加熱溫度為600600800800C，此時(shí)焊件呈櫻紅色。3 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 4） 加熱部位應(yīng)該是焊件變形的突岀處，不能是凹處，否則變形將越矯越嚴(yán)重。5 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 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? 7） 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。1515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