焊接反变形规律的实验验证
平板堆焊角变形、横向收缩、挠曲变形的分布规律及影响因素,实验报告
实验报告平板堆焊角变形、横向收缩、挠曲变形的分布规律及影响因素班级：焊接 103同组人：一、实验目的1.掌握平板堆焊角变形、横向收缩、挠曲变形产生的原因及分布规律2.了解不同的线能量对角变形、横向收缩、挠曲变形大小的影响及其沿板全长方向上分布的影响3. 基本的焊接操作技术了解和运用4. 焊接过程中接头结构变形的认识和控制二、实验设备1、仪器设备：315型交流弧焊机、焊接工作台、量角器、钢板尺、直角尺、变形测量卡具、高度游标尺、游标卡尺、烘箱、敲渣锤、铣床2、耗材：焊接试板、焊条、面罩、防护手套三、实验原理采用等速移动热源实施堆焊、对接、搭接和丁字接头的焊接时不仅会引起纵向及横向收缩,而且还会由于板厚方向上温度分布不均匀焊接面的横向收缩量比背面大从而使构件平板沿焊缝产生一个角位移即角变形。
本实验采用平板试板中心沿其全长进行表面堆焊。
表面熔化的高温区金属的热膨胀由于受到附近沿板长度、宽度和厚度方向温度较低金属的阻碍受到挤压而产生压缩塑性变形。
同时由于沿板厚度方向上的不均匀加热、焊接面的温度高于背面焊接面产生的压缩塑性变形量比背面大故冷却后产生绕焊缝偏转的角边形。
角变形的大小取决于压缩塑性变形的大小及分布情况同时也取决于板的刚度。
在试板以定并在自由状态下施焊时压缩塑性变形的大小和分布情况主要取决于线能量。
线能量不同产生的横向收缩量及角变形的大小亦不同。
四、实验分析分析电焊工艺参数对点焊接头质量的影响。
1、焊接电源种类和极性的选择焊接电源种类：交流、直流极性选择：正接、反接正接：焊件接电源正极，焊条接电源负极的接线方法。
反接：焊件接电源负极，焊条接电源正极的接线方法。
极性选择原则：碱性焊条常采用直流反接，否则，电弧燃烧不稳定，飞溅严重，噪声大，酸性焊条使用直流电源时通常采用直流正接。
2、焊条直径可根据焊件厚度进行选择。
一般厚度越大，选用的焊条直径越粗，焊条直径与焊件的关系见下表：3、焊接电流的选择选择焊接电流时，要考虑的因素很多，如：焊条直径、药皮类型、工件厚度、接头类型、焊接位置、焊道层次等。
工程应用中的焊件反变形法原理及其控制
１ 焊接残余变形概述
由于焊缝金属在焊接过程 中的凝 固收缩及 热 收缩 ，使得焊接构件有变形 的趋势 。焊接结 构既能够产生焊缝横向收缩变形 （ 图ｌ ａ ），也能
（ ａ ）对接接头横向收缩 （ ｂ ）对接接头纵向收缩
产 生焊缝 的纵向收缩变形 （ 图ｌ ｂ ）。仅在焊件
上形成单 面单道 焊缝时 ，常常产生 向上的角变
工程应 用 中的 焊 件反 变形 法原理 及 其控 制
Ｗｅ ￣ ｄ ｉ ｎ ｇＷｏ ｒ ｋ ｐ ： ｅ ｃ ｅ Ａ ｎ ￣ Ｄｅ ｆ ｏ ｍ ￣ ｏ ｎ Ｍ ｄ 螨 Ⅱ ｅ ｃ Ⅱ ｉ ｎ Ｅ ｎ ｄｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ Ａ ｐ ｐ ｌ ： ｃ ａ ￣ ： ｏ ｎ
文／ 太原理工大学焊接材料研究所 孙 咸
变形 的完全精准控制 ，在技术上 尚需时间和经 验积累。为此，本文结合多年教学和工厂经验 ，
作 者简 介 ：孙 成 ，男 ，教授 ，长 期从事 焊接材 料及金 属焊 接性方 面的研 究和教 学工作 ，对 焊接材 料软件 开发具 有丰 富经验 ；获 国家科技 进步 二等奖 ｌ 项 （ ２ ０ ０ ０ 年 ），省 （ 部） 级科技进步 一等奖２ 项， ： 等奖３ 项 ，发表学术论文 １ ４ ０ 多篇 ；１ ９ ９ ２ 年获国务院颁发的政府特殊津贴。
到焊件的外观形状 、尺寸精度 ，而且关 系到结 构的强度 （ 和刚度 ）、产品的质量及使用性能。 结构一旦发生焊接变形 ，矫正变形要花费很 多 工时 ，加长了生产周期 ，提高 了生产成本 。变
同的焊缝 和接头 型式使其具有不同的特点 ，本 文重点探讨对接接头 的角变形 。对接接头在 焊
工考试 ，以及多种焊接结构产 品生产过程中 ， 对角变形的控制都有严格 的技术要求 。反变形 法在焊接工程中已经广 为应用 ，然而 ，对于年
铝合金车体端墙焊接变形行为仿真验证分析
实际。
关键词 ：车辆制造 ；端墙 ；ＡＢ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ；焊接变形 ；仿真验证 中图分类号 ：Ｕ ４ ６ ６ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ —０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ （ 上） 一 ０ １ ４ ８ 一Ｏ ４
Ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ （ｉ － ） ． ４ ５
收稿 日期：２ ０ห้องสมุดไป่ตู้１ ３ － ０ ４ － ０ ９ 作者简介：朱志民 （ １ ９ ８ ０一 ），男，高级 工程师 ，工学学士 ，主要从事轨道交通车辆车 体制 造技 术和管理工作 。
数 值 模 拟 技 术就 是 利 用数 值 模 拟 方 法 找 到 优 化 的
线 的严 格规 定 ，焊接 过程 仿真 越 来越 成为焊 接 生产
中不可 或缺 的一 部分 ，只要我 们把 商 用软件 和焊 接
焊 接 工艺 参数 ，例 如 ，焊 接 材 料 ，温 控 条 件 ，夹 具 条件 ，焊 接 顺 序 等 等 。焊 接 过 程 中加 热 和 冷 却 过 程 的 不 均 匀 会 导 致 焊 后 残 余 应 力 和 变 形 的 产 生 。 焊 接 残 余 应 力 和 变 形 会 降 低 产 品 尺 寸 精 度
焊接变形有规律
焊接变形有规律
焊接变形是指在焊接过程中，由于焊接热量的作用，导致焊接材料发生形状变化的现象。
焊接变形的规律可以总结为以下几点：
1.焊缝收缩变形：焊接时，熔融金属会收缩，导致焊缝两侧的材料发生变形。
焊缝的收缩方向一般与焊接方向垂直，在焊接接头的两侧产生一定的收缩应力，从而引起焊接件的形状变化。
2.焊接件热变形：焊接时，焊接部位受到高温热源的作用，产生热膨胀，导致焊接件发生形状变化。
热膨胀会使焊接接头出现弯曲、扭曲、变形等现象，特别是对于大型工件和薄壁结构，影响更为明显。
3.过热影响区变形：焊接区域会发生过热，特别是焊接热输入较大或焊接速度较快时，使接近焊缝的区域达到高温状态。
过热影响区的材料受到高温作用后，会发生体积膨胀，从而引起焊接件的变形。
4.扭曲效应：焊接时，各部位由于受到瞬间加热和冷却的影响不均，会引起各部位的变形，特别是在对称结构中，由于对称特性不好，会出现窜边、扭曲等现象。
5.弹性恢复：焊接完成后，焊接件会因为产生的变形而具有一定的应力，这些应力会影响到焊接件的形状。
当焊接件冷却
后，由于内部应力的释放，焊接件会出现一定的弹性恢复，形
状会发生变化。
综上所述，焊接变形具有一定的规律，主要包括焊缝收缩变形、焊接件热变形、过热影响区变形、扭曲效应和弹性恢复等。
在焊接过程中，我们可以采取一些措施，如预留余量、采用适
当的焊接方法和工艺参数、使用焊接变形补偿技术等来减小焊
接变形的影响。
平板焊接变形的测量与分析
實驗一平板焊接變形的測量與分析一、實驗目的1 〃掌握平板收縮變形、撓曲變形及角變形的基本方法。
2 〃熟悉平板堆焊收縮變形、撓曲變形及角變形的產生原因和分佈規律。
3 〃瞭解不同厚度、不同線能量對收縮變形、撓曲變形及角變形大小的影響。
二、焊接設備、實驗條件及測量工具和儀器(一）焊接方法及設備焊接方法：手工電弧焊。
焊接設備：交流弧焊機及其輔助設施。
（二）實驗條件1 〃試件尺寸：2mm × 150mm ×300mm6mm × 150mm × 300mm2 ·試件材料：Q235A3 〃焊接規範見下表板厚焊接電流2mm 90A 110A6mm 170A 190A4 〃測點分佈如下圖1 2 所示圖1 2mm 板測點分佈圖2 6mm 板測點分佈6mm 板：橫向收縮、角變形以及撓曲變形均測。
2mm 板：只測角變形及撓曲變形。
（三）測量工具與儀器測量儀器包括：1 ，引伸儀；2 〃遊標卡尺； 3 〃鋼板尺。
三、測量方法1、橫向收縮變形的測量橫向收縮變形採用引伸儀來測量。
引伸儀結構見圖3 。
圖3 引伸儀結構示意圖其中：1 〃百分表； 2 〃鉸鏈；3 〃活動支腿；4 〃固定支腿； 5 〃彈簧。
對應圖2 中A 、B 、C 、F 、G 、H 六條橫線，把引伸儀的活動支腿 3 放在豎線L 上的洋沖孔內，拉動引伸儀，是活動支腿 4 放在豎線P 上對應的孔內，從百分表中讀出焊前孔間距的原始數值BO ，焊後測出間距數值Bl 。
分別填入附表內，其差值即為焊接所引起的橫向收縮變形值。
趕泣塑哩鰻互曳絲下表面差值的平均值即為該位置的橫向收縮變形值。
2 、撓曲變形的測量撓曲變形的測量採用帶支腿的鋼板尺和遊標卡尺來測量。
圖4 撓曲變形測量示意圖如圖4 所示，1 為帶支腿的鋼板尺，2 為試件。
使用遊標卡尺分別測出焊前、焊後的高度h ，分別記為hl 、h2 填入附表內，其差值即為焊接所引起的撓曲變形。
焊接结构综合实验指导书详解
焊接结构综合实验指导书材料成型及控制工程系2013年8月焊接结构综合实验实验一、焊接加热及冷却过程中弯曲变形及焊后纵向变形测定（参考学时 4学时）一、实验目的：通过在低碳钢板条形钢板边缘堆焊，加深理解焊接时纵向变形、弯曲变形的动态过程，深入了解焊接加热及冷却过程中弯曲挠度的变化规律。
分析总结钢板在进行焊接的加热、冷却过程中纵向及弯曲变形规律。
一、实验原理：（1）将板条形钢板固定在专用的焊接实验架上（钢板能自由变形），形成焊接回路。
如图A、D所示。
在板条上边缘纵向堆焊焊道，焊接在加热、冷却过程中、板条将产生纵向弯曲变形，且弯曲挠度的大小和方向也随之变化。
（2）在板条长度L保持不变时，板条宽度h对于焊接加热及冷却过程中的弯曲挠度f的变化有明显影响（焊接线能量不变）。
板宽h增大时板条的抗横向弯心矩增大，因而使板条无论在加热过程中还是冷却后的最大纵向弯曲挠度都减小。
图B、C、D为沿板边缘堆焊时板条弯曲变形示意图图E 板条宽度h对弯曲变形的影响示意图三、实验内容：（1）选用低碳钢Q235材料，实验材料尺寸：板厚5~6mm,板宽55~60mm，长度370mm。
在板条两边缘处分别作焊接前标距线段（打钢印点或记号笔），焊接前测量实验钢板板条上标记间线段的长度并记录数据。
施焊前在板条未焊侧边缘中部安装百分表，以便在堆焊过程中，通过百分表读数的变化，观察弯曲变形（挠度）的大小及方向。
完成焊接后取下板条，待冷却后测出焊缝侧及另一侧（未焊侧）线段长度，判断板条纵向变形量的大小。
（2）板条另一边的堆焊如上所述，完成板条两条边堆焊后，根据记录数据分析钢板中残余变形（挠度）的大小及方向。
（3）板条宽度h增加（大约10mm，称该板为宽板条，板厚、长度不变），用相同的线能量在板边堆焊，记录焊接加热及冷却过程中的弯曲挠度f的变化。
如图B~E所示。
对比第一试板（窄板条）的第一次堆焊数据，两者弯曲挠度f有何不同？纵向变形两者差别如何？四、实验仪器、设备及材料：1、直流电焊机1台2、百分表、秒表各1只3、大型游标卡尺1把4、焊接实验架（自制），碳钢实验板条5、焊条、碳棒、431焊剂、工具若干五、实验步骤：1、取二块实验钢板（窄、宽板各一条），如图A中，aa，bb处用冲头在板上做出标记。
焊接变形的测量
焊接变形的测量与分析
一、实验目的及内容
●掌握测量平板收缩变形的基本方法。
●熟悉平板堆焊收缩变形的产生原因和分布规律。
●观察平板堆焊时收缩变形的情况。
二、焊接设备及测量工具
1、二氧化碳焊机
2、Q235钢，290×130×6mm
3、引申仪；游标卡尺
三、测量方法
一）横向收缩变形的测量
横向收缩变形采用引申仪。
引申仪结构如图1所示。
图1 引申仪结构示意图
其中：1——百分表；2——铰链；3——活动支腿；4——固定支腿；5——弹簧
对应图2中A、B、C、E、F、G六条竖线，把引申仪的活动支腿放在横线N的洋冲孔内，拉动引申仪，固定支腿放在横线M对应的洋冲孔内，从百分表中读出焊前孔间距的原始值B0,焊后测出间距值B1，其差值即为焊接所引起的横向收缩变形值。
图2 测点分布图
二）纵向收缩变形的测量
纵向收缩的测量采用游标卡尺，在焊缝中心线H对应的洋冲孔内，焊前孔间距的原始值L0,焊后测出间距值L1，其差值即为焊接所引起的横向收缩变形值。
四、实验步骤
1、对试件初始状态所有数据进行测量。
2、对6mm板进行焊接。
3、测量试件焊接后的所有数据。
4、对测量结果进行分析。
五、实验数据整理
六、分析思考
1、焊接变形产生的原因。
2、影响焊接变形大小的因素。
3、焊接变形的控制方法有哪些。
焊接变形及矫正综合试验指导书汇总
焊接结构实验指导书Guidance Book Welded Structure编者：王**、王**教务处201 年03月实验二、焊接变形及矫正综合试验一、实验目的1、掌握对接接头纵向收缩、横向收缩和角变形产生的原因及分布规律；2、了解线能量对对接接头纵向收缩、横向收缩和角变形的影响规律；3、掌握测量纵向收缩、横向收缩和角变形的基本方法和工具的使用；4、掌握防止或减小对接接头变形的刚性固定法。
二、实验原理1、对接接头纵向收缩变形产生的原理在对接接头施焊时，焊缝及其附近的金属由于在高温下的自由变形受到阻碍，产生了压缩塑性变形，这个区域称之为压缩塑性变形区。
该区域内的塑性变形分布如图1所示（方鸿渊主编“焊接结构学”教材P82，图3-56），它的存在使构件相当于受到一个外加压力Ff 的作用而缩短和（或）弯曲。
假想压力Ff 的数值可由式1表示：dAE F pA p f ⋅=⎰ε （1）式中，εp 为缩短变形量，A p 为变形区的面积。
构件在假想外加压力Ff 的作用下产生纵向收缩ΔL ，其数值可以用式2表示：AdAL AE LF L PA p f ⎰⋅⋅=⋅⋅=∆ε0 （2）ΔL 取决于构件的长度L 0、截面积A 和压缩塑性变形。
后者与焊接参数、焊接方法、焊接顺序以及材料的热物理参量有关。
在诸工艺因素中焊接线能量是主要的。
在一般情况下，它与焊接线能量成正比。
对于单层焊来说，纵向收缩量可以用式3表示：A A L k L H⋅⋅=∆01 （3）式中，A H 为焊缝截面积，mm 2；k 1为系数，与焊接方法和材料有关，可以从表1中查得。
表1 不同材料经不同方法焊接时的k 1系数2、对接接头横向收缩变形产生的原理横向收缩变形是指垂直于焊缝方向的变形，其与纵向收缩同时发生。
二者产生的原理也类似。
在热源附近的金属受热膨胀，但受到周围温度较低的金属的约束而承受压应力，这样就会在板宽方向上产生压缩塑性变形，并使其厚度增加，最终结果表现为横向收缩。
焊接反变形的应用研究
焊接反变形的应用研究摘要：部件在焊接过程中会有几率发生变形现象，也就是焊接残余变形，而在焊接残余变形现象中，产生的因素是很多的，比如焊件的外观和形状、其尺寸不同、焊件的结构等，都会引发焊件产生变形。
本文主要焊接变形和预防措施进行应用研究。
关键词：焊接；反变形引言焊接影响因素虽然较多，但从焊接制造过程涉及的几方面要素来说，主要包括几个方面的因素，下面主要从人、机、料、法、环五要素进行分析，并提出管控方向。
1 焊接变形的影响因素焊接变形的形式很多，主要集中在收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形和错边变形等。
1.1 焊接材料因素焊接材料和母材料的材质对焊接变形都会产生影响，通常来说，焊接材料和母材料均为金属制品，金属特有的热物理性能参数和力学性能参数都对焊接变形的产生过程有重要的影响。
材料的热传导系数将直接决定焊接变形，一般热传导系数越大，温度梯度越小，对焊接变形的影响越小。
材料的力学性能中热膨胀影响最为显著，另外材料在高温区的屈服极限和弹性模量也会影响焊接的质量。
1.2 焊接结构因素焊接变形的影响因素中影响最大的是焊接结构的设计，也是最复杂的因素。
其总体原则是随拘束度的增加，焊接残余应力增加，而焊接变形则相应减少。
焊接时，结构工件本身的拘束度是随着焊接的进行而不断变化的，一般来说，结构非常复杂时，其自身的拘束度作用在焊接过程中的主导作用将非常显著，结构本身在焊接过程中，其拘束度随复杂程度增加。
通常在设计焊接结构时，需要采用筋板或加强板来提高结构的稳定性和刚性，这会造成工作了的加大和焊接变形分析的难度。
1.3 焊接工艺因素相对于焊接材料和焊接结构等因素来说，焊接工艺对焊接变形的影响要复杂多样些，其影响方面也更多样化。
焊接工艺对焊接变形的影响方面包括焊接方法、焊接输入电流电压量、构件的定位、固定方法、焊接顺序、焊接胎架、夹具的应用等。
其中焊接顺序对焊接变形影响最为显著，一般情况下，改变焊接顺序可以改变残余应力的分布及应力状态，减少焊接变形。
焊接变形规律-概述说明以及解释
焊接变形规律-概述说明以及解释1.引言1.1 概述焊接是一种常见的金属连接方法，但往往会导致焊后产生变形。
焊接变形是指材料在焊接过程中由于受到热应力和冷却收缩等因素的影响，导致焊缝或焊接结构发生形变的现象。
在焊接工程中，焊接变形是一个普遍存在且较为复杂的问题，严重的变形甚至可能影响到焊接工件的使用性能和结构的安全性。
焊接变形的产生是由多种因素共同作用所致。
首先是焊接过程中高温引起的热应力，焊接区域局部受热后会发生膨胀，而冷却后则会发生收缩。
这种热应力在焊接接头中会引起不均匀的应变分布，从而导致焊接结构发生塑性变形。
其次，根据焊接方式的不同，焊接过程中的热输入和冷却速度也会影响焊接变形的程度。
此外，金属材料本身的热膨胀系数、热导率等物理性质也是影响焊接变形的重要因素。
焊接变形主要分为弯曲变形、扭曲变形和拉伸变形等几种类型。
弯曲变形是指焊接结构在焊接过程中因应力不均匀而发生的弯曲形变。
扭曲变形是指焊接结构在焊接过程中因应力不均匀而发生的扭曲形变。
拉伸变形是指焊接结构在焊接过程中因各部位受到不同的拉力而发生的形变。
针对焊接变形问题，研究人员和工程师们进行了大量的研究，并提出了各种控制焊接变形的方法。
例如，在设计焊接结构时合理选择焊接缝的位置和布置方式，可以减少焊接变形的程度。
同时，也可以通过预热、焊接顺序、焊接参数的调整等操作来控制焊接变形。
此外，采用合适的焊接气氛和焊接工艺也能够对焊接变形进行有效的控制。
综上所述，焊接变形是焊接工程中不可忽视的问题。
了解焊接变形的产生原因和分类有助于我们更好地掌握焊接变形的规律，并采取相应的措施来控制和减小焊接变形，从而提高焊接结构的质量和使用性能。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构的目的是为读者提供对整篇文章的概览，并指导他们在阅读过程中更好地理解和把握文章的内容。
本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分旨在引入文章的主题和目的，提供对焊接变形规律的概述。
详谈焊接变形控制方法之反变形法「焊接变形系列」
详谈焊接变形控制方法之反变形法「焊接变形系列」我们都知道焊接变形会造成工件尺寸偏差，影响装配和工件精度，同时可能造成直线度、平整度不合格影响美感，必须在生产过程中加以控制。
目前在焊接过程阶段中常用的焊接变形控制方法有反变形法，刚性固定法，合理的焊接和拼焊次序等。
本次我们重点来了解一下反变形法以及反变形法在实际生产中的应用。
反变形法比较容易理解，先看定义：定义1，反变形法是指根据生产中已经发生变形的规律和变形量，预先人为地把焊件制出一个变形，使这个变形与焊后发生的变形方向相反而数值相等，这种方法称为反变形法。
定义2，反变形法是分析焊件焊后可能产生变形的方向和大小，在焊接前应使被焊件做大小相同，方向相反的变形，以抵消或补偿焊后发生的变形，使之达到防止焊后变形的目地，这种方法称为反变形法。
两个定义说法和组织语言不一样，但基本原理一样，就是事先估计好结构变形的大小和方向，然后在装配时给予一个相反方向的变形，以抵消或补偿焊后发生的变形，以达到防止焊后变形的目的，从而满足最终要求。
反变形法应用非常广泛，且效果很好，最重要的一步就是要提前分析焊件施焊后可能产生变形的方向和大小，构件的变形方向一般容易确定，而变形角或者变形尺寸的的大小却没那么容易，必须通过计算经验配合试验获得。
确定好结构变形的大小和方向后，就可以采用一定的措施使焊接前被焊件发生大小相同、方向相反的变形或者余量。
举例1，我们知道对接接头肯定产生的角变形，如图所示：对接接头产生角变形我们知道对接接头产生角变形根本原因是焊件横向收缩变形在厚度方向的不均匀分布，焊接接头上部焊缝的收缩变形大（横向应力小），下部焊缝的收缩变形小（横向应力大），这样就造成了构件平面的偏转。
既然对接接头肯定产生的角变形，我们就可以预先将对接处垫高，形成反向角变形，焊接完成后就可以相互抵消保证要求状态，如下图所示：对接接头反变形当然不同情况下，设置的反向角不一样，尤其受板厚的影响，试件越厚，焊接层数越多，接头的角变形越大，焊件预置反变形角度应越大。
焊接残余变形的测量与分析实验
焊接残余变形的测量与分析实验一、实验目的1. 学习测量焊接变形的方法，掌握其基本操作技能；2. 加深理解沿板条纵向边缘堆焊时，焊接纵向弯曲变形的动态过程，并深入了解焊接过程中瞬时弯曲挠度的变化规律。
二、实验设备及实验材料1. 直流（或交流）电焊机1台2. 板条夹持装置（自制）1套3. 电流表（0-250A）1只4. 电压表（0-75V）1只5. 百分表1块6. 低碳钢板400 mm×60 mm×100 mm 1块7. 电焊条J422 Φ4 mm 若干8. 秒表1块三、实验原理将板条一端刚性固定，并沿上侧边缘堆焊纵向焊道，则在加热及冷却过程中，板条将产生纵向弯曲，并且弯曲挠度的大小和符号又将不断发生变化。
四、实验方法及步骤1. 取一块低碳钢板，安装于夹具中，并保持刚性固定，以免影响实验结果；2. 将百分表置于钢板自由端，并与钢板下边缘紧密接触；3. 布置并连接好实验设备和实验装置；4. 将J422型电焊条装夹在手工焊钳口中，接入电流表，电压表，而后接通焊接电源。
5. 在钢板的上边缘侧边进行纵向敷焊，焊接方向为自板条的固定端开始焊向自由端，焊接电弧引燃后随即启动秒表计时，要求在60s内焊完。
每隔10s记录一次百分表读数。
6. 焊接完毕后，继续记录时间与百分读数，直至钢板变冷，百分表指针不再摆动。
五、实验结果的整理与分析1. 焊接电流I和焊接电压U皆取焊接过程中仪表指针的稳定指示幅值，焊接速度V为焊道长度与焊接时间之比值；2. 根据百分表读数，得出板条自由端弯曲变形挠度f与时间t的关系曲线的纵坐标f值（mm）；3. 分析焊接规范及板条宽度不变的条件下，总结出板条自由端挠度与时间的关系曲线（f－t曲线）的规律性。
六、思考题1. 沿板边缘纵向敷焊过程中，板条自由端的纵向弯曲挠度为什么有符号的改变？2. 实验结果的规律性是否明显？有何异常现象？出现异常现象的原因是什么？七、实验报告要求1. 实验目的2. 实验装置与实验材料3. 实验步骤，实验数据4. 数据处理及结果分析（1）绘出f－t关系曲线（2）写出实验体会与建议。
T型结构焊接变形与火焰矫正综合性实验
图 4 焊接前后 T 形结构弯曲曲线 表 6 火焰矫正前、后各点变形量
测点 距离 mm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
试件
图 3(a)矫正前
图 3(a) 矫正后
图 3(b) 矫正前
图 3(b)矫正后
2.绘出火焰矫正前后的弯曲变形曲线：
七、思考题
图 5 火焰矫正前后各点弯曲变形曲线
1.结合实验结果谈谈影响弯曲变形的因素有哪些？ 2.焊接顺序为什么会影响构件弯曲变形量？ 3.不同焊接线能量对同一焊接顺序有何影响？ 4.结合实验结果谈谈火焰矫正焊接横向收缩引起的弯曲变形有何特点？
图 2 筋板与底板装配示意图
（4）确定焊接工艺参数电流，选择不同的焊接顺序和焊接方向对比，焊接顺序 可参考图 3 所示也可自行选择方案；
8
7
4
3
1
6
2
7
1
2
(a )
3
8
(b )
5
6
4
9
9
10
5
10
图 3 筋板与底板焊接顺序
（5）同种材料对比不同的焊接顺序，异种材料比较相同参数的变形量，试件焊 完待焊接件冷至室温，把焊件放置测量平台，测量变形尺寸以 5 点为焊接件中心
2. 熟悉调节NBC-250、BX3-315 焊机的焊接工艺参数和提高电弧焊技术的动手 能力；
3. 比较弯曲变形理论计算与实际测定焊接构件弯曲变形量的差别。
4. 掌握弯曲变形火焰矫正的基本原理及其规律及火焰矫正操作步骤；
5. 了解低碳钢火焰矫正加热温度、速度对火焰矫正效率的影响；
6. 比较各种火焰矫正方法矫正效率。
5.火焰加热顺序与方法为什么会影响焊接构件矫正效率？ 八、实验成绩评定办法
检测焊接材料变形的专业技巧
检测焊接材料变形的专业技巧焊接材料的变形是焊接过程中常见的问题之一，它可能会影响焊接接头的质量和稳定性。
因此，对焊接材料变形进行准确地检测是非常重要的。
本文将介绍几种常用的专业技巧，用于检测焊接材料的变形。
一、定量测量法定量测量法是一种准确测量焊接材料变形的方法。
其中，最常用的是使用焊接变形测量仪器，如焊接变形计。
通过在焊接接头的表面放置焊接变形计，可以测量焊接接头的变形量和方向。
同时，还可以通过比较焊前和焊后接头的形态差别来评估焊接材料的变形情况。
二、应力释放法应力释放法是一种通过释放焊接材料内部应力来检测焊接材料变形的方法。
该方法通常通过在焊接接头上制造切口或凿孔来释放应力。
然后，观察焊接接头是否发生形变或裂纹，以评估焊接材料的变形情况。
虽然该方法相对简单，但需要谨慎操作以避免对焊接接头造成损坏。
三、光学显微镜法光学显微镜法是一种使用显微镜观察焊接材料变形的方法。
通过将焊接接头放置在显微镜下观察，可以观察到焊接接头表面的细微变形情况。
光学显微镜法可以提供高分辨率的图像，有助于分析焊接材料的变形特征。
四、X射线检测法X射线检测法是一种通过利用X射线透射性质检测焊接材料变形的方法。
焊接接头暴露于X射线下，通过观察X射线透射图像，可以检测焊接接头内部是否存在变形或缺陷。
这种方法通常应用于焊接接头的非破坏性检测，对于评估焊接材料的变形情况非常有效。
五、热变形法热变形法是一种通过加热焊接接头并观察其变形情况来检测焊接材料变形的方法。
通过在焊接接头上施加加热源，如火焰或电热器，可以使焊接接头产生热胀冷缩效应从而引起变形。
通过观察和测量焊接接头的变形量，可以评估焊接材料的变形情况。
综上所述，检测焊接材料变形的专业技巧有多种方法，如定量测量法、应力释放法、光学显微镜法、X射线检测法和热变形法。
根据具体情况选择合适的方法进行焊接材料的变形检测，可以帮助确保焊接接头的质量和稳定性，提高焊接工艺的可靠性。
焊接前后工件变形分析及解决方法
焊接件后工件变形分析焊接变形影响因素焊接变形的原因；由于焊接时局部加热膨胀作用和局部冷却时收缩作用造成的，即当局部加热膨胀时受到了未加热部分的压缩作用、和局部冷却收缩时受到了未加热部分牵拉作用。
所以经过焊接后的工件和材料本身就发生了尺寸的改变、形状的改变、和位置的改变。
焊接变形的方式：1、纵向应力变形：是指顺着焊缝方向发生的变形。
2、横向应力变形：是指在焊缝左右横向方面发生的变形。
3、弯曲变形：是指在焊缝垂直上下方向发生的变形。
焊接变形与内应力的关系:在钢板焊接时，当有较大热量输入量的情况下，1.板材越薄越容易产生较大变形，但板材内部的应力较小；2.板材越厚越不易产生变形，但板材内部可能存在较大应力；3.在板厚相同时，坡口尺寸越大，收缩变形越大，应力越多，越容易变形；4.焊缝面积越大，冷却时收缩引起的塑性变形量越大，焊缝面积对纵向、横向及角变形影响趋势是一致，且是主要的影响因素；减少或消除焊接内应力的主要措施从消除内应力原理上看：1.焊接时尽量减少热输入量和尽量减少填充金属。
2.阻焊结构应合理分配各个组单元，并进行合理的组队焊接。
3.位于构件刚性最大的部位最后焊接。
4.由中间向两侧对称进行焊接从设计角度看，防止措施：1.结构设计中尽可能减少不必要的焊缝2.结构设计中在保证结构承载能力条件下，尽量采用较小焊缝尺寸3.安排焊缝尽量对称于结构件截面中性轴从工艺角度看，焊接顺序的基本规则先焊对接焊缝，然后焊角焊缝或环焊缝；先焊短焊缝，后焊长焊缝；先焊对接焊缝，后焊环焊缝；当存在焊接应力时，先焊拉应力区，后焊剪应力和压应力区；操作者焊接前后减少或消除焊接内应力的主要措施1.预热法：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，两者均能减少焊接残余应力。
2.锤击：焊后用小锤轻敲焊缝及向邻近区域，使金属展开，能有效地减少焊接残余应力。
3.振动法：构件承受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。
实验十九板条纵向边缘焊时动态弯曲变形的测量与分析
一、实验目的 二、实验装置及材料 三、实验原理 四、实验方法及步骤 五、实验结果的整理与分析 六、实验报告要求
一、实验目的
1. 了解位移传感器的工作原理及测量焊接变形 的方法，掌握其基本操作技能。
2. 加深理解沿板条纵向边缘敷焊时，焊接纵向 弯曲变形的动态过程，并深入了解焊接过程 中瞬时弯曲挠度的变化规律。
3. 研究焊接缝配置、焊接顺序和多层焊及焊接 线能量对于焊接弯曲挠度的影响。
二、实验装置及材料
1.实验装置
① 直流直流（或交流）电焊机
1台
② 板条夹持装置（自制）
1套
③ 位移传感器（LVDT—型）
3套
④ X-Y函数记录仪（LZ3型）
1台
⑤ 电流表（0~250A）
1只
⑥ 电压表（0~75V）
1只
二、实验装置及材料
8. 冷后把焊件取下，使尚未敷焊边缘朝上，再安状在夹具上，重复5、6、 7各步骤，焊接试板另一边缘，记录变化规律。
五、实验结果的整理与分析
1. I焊及U弧值皆取焊接过程中仪表指针的稳定的指示幅值，V焊值为根据秒 表记录的焊接时间t焊与量得的焊道长度所算也的平均接速度。
2. 根据位移传感器与X-Y函数记录仪标定的换算关系确定f-t曲线的纵坐标f 值（mm）。
3. 焊接加热及冷却过程中可能发生原一些偶然因素，如焊条可能与被焊板 条表面瞬时粘住或焊道上盖的渣壳大块崩裂等，都可能使f读数有微小 突跳，表现X-Y函数仪绘出的曲线上，因而对于f-t曲线所出现的此类不 连续点，可略去不计。
4. 根据实验结果，在直角坐标系内，绘制f-t曲线，绘制曲线时，可按照XY函数仪所绘制曲线，按适当的比例缩小绘出。
焊接应力与变形控制实验-实验报告纸
实验（实习）报告实验名称_____________
班级____________________ 组别____________________ 姓名学号
实验(实习)报告专用纸
（1）设计措施：1）合理选择焊缝尺寸和形式；2）尽可能减少不必要的焊缝；3）
合理安排焊缝位置
（2）工艺措施：1）严格加工装配工序；2）预留余量；3）反变形法；4）刚性
固定法；5）合适的焊接方法和规范；6）合理的选择装配焊接
顺序；
焊后矫正焊接变形的方法：（1）机械矫正法；（2）火焰矫正法；
五、实验内容与结果分析
1、测量焊接结构的纵向和横向收缩量
根据设定的一系列焊接工艺参数对Q235钢板进行焊接，利用卡尺测量焊接前和焊接后的焊接纵向和横向尺寸。
图一对接接头的纵向与横向收缩
2、焊焊缝纵向和横向应力分布
根据设定的一系列焊接工艺参数对Q235钢板进行焊接，分析焊缝的纵向和横向应力分布。
图三对接接头的横向应力分布
3、测量焊接接头的角变形大小
根据设定的一系列焊接工艺参数对Q235钢板进行焊接，利用尺规测量焊接后的角度。
变化。
图二对接接头的角变形
4、实验结果分析
板厚、电流、焊接速度对变形的影响规律:
五、思考题
1、焊前预热和焊后缓冷对焊接应力和变形大小的规律;
2、不同的焊接顺序对焊接应力和变形大小的影响;
3、焊接残余应力的测定方法有哪些？各有哪些优缺点?
评分_____ 指导教师。
焊接变形的观测实验
按照焊接残余变形的外观形态来分，有收缩变形、角变形、 弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等几种基本变形形式，这些基本变形 形式的不同组合，形成了实际生产中复杂的焊接残余变形。
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实验1 焊接变形的观测实验
(2)用游标卡尺测量正、反面各样冲眼间距b0和b0'以及试板焊 前的长度L0，分别记于表1中。
(5)用角度尺测量试板反面各样冲眼处初始角度a0，记于表2中。 (6)用选定的焊接规范在试板正面沿中心线部位堆焊一道焊缝。 (7)待试板焊后冷却至室温时，再用游标卡尺测量正、反面各样冲眼 间距b1和b1'以及焊后的长度L1，分别记于表1中。 (8)用角度尺测量试板焊后反面各样冲眼处的角度a1，记于表2中。
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表1 横纵变形记录表
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表2 角变形量记录表
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实验1 焊接变形的观测实验
5.实验报告 (1)计算各测量点的横向变形量(平均值)。
(2)将各点横向变形量绘制成沿点角变形量绘制成沿试板长度方向的分布图。 (5)分析试板产生横、纵向变形以及角变形的原因。
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图1 试板划线图示
实验1 焊接变形的观测实验
1.实验目的 (1)了解试板堆焊时的变形过程及其规律。 (2)测量试板的纵向、横向收缩变形及角变形。
2.基本原理 焊接造成焊件尺寸的改变称为焊接变形。焊接过程中产生的
变形称为焊接瞬时变形;焊后残留于焊件中的变形称为焊接残余变形。 影响焊接变形的因索很多，其主要原因包括焊件受热不均匀、焊缝
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焊接 接头 附近局 部 的加 热 及 冷 却 ， 被焊 结 构 产生 使 残余应 力 及 角 变 形 。 为 了 对 船 体 结 构 进 行 精 度 控 制 ， 需要 预估并 消除残 余 变形对 结构 的不利影 响 。 就
将不 同板厚 的结 构 变形 结果 ｂ， 以热 流 为 自 在
变量 、 角变形值 为 变量 的直角 坐标 系 中加 以描 述 ， 如
图 ｌ所 示 。 图 中★曲线 表 示 板 厚 ｌ ｍｍ 的 变 形 结 Ｏ
要 消耗能 源 。本 文 提供 了另 外 一 种解 决 方 法 ： 焊接
前对结构施 加 弹性 的反变 形 。
．
Ｏ ．１
在预估焊接残余应力及角变形方面 ， 早期的研究基
于经验 方法 ， ｊ Ｇｏｏ Ｋｏｉ ｔｈ等 ［ 运 用 等 效 固 有应 变 法 １ 来预估 Ｔ 型焊接 变形 ； 汪建 华 等［ 和 Ａ．Ｂ ｃ ｏ ｓ ｉ ２ ａ ｈ ｒｋ 等［ 运用 残余 塑性应 变有 限元法 预估 焊接 变形 。随 ＝ ｛ ＝ ］
作 者 简 介 ： 玉君 （９ ２ ） 男 。 刘 １ ６ ～ ， 教授 。 士 生导 师。 博
由图 ｌ可以看 出 ， 反 变形 值 取 变形 结 果 ａ的 当 数值 时 ， 变形结 果 ｂ的数 值 基本 在 ±０ １ 之 间 ， ．ｍｍ 趋 于水平 ；Ｏ ｌｍｍ 板厚 的结 构变 形结 果 ｂ均 为负值 ， 这个 负值 对 于船体 结 构 应该 尽 量 避 免 ， 因而对 于薄 板， 应将 反变形 值减 小 ； 当板 厚 为 ２ ｍｍ 的时 候 ， ２ 结
热流值 ）计算 最终焊 接角 变形 ， 得变形 结果 ｂ。 ， 获 分 别对 板 厚 为 １ ０ｍｍ 、 ４ｍｍ 、 ８ｍｍ 、 ２ １ １ ２ ｍｍ， 及 热 流 分别 为 热 流 ６ 以 ／＝３ ９ １ ｍ。 热 ７ × ０ｗ／ 、
流 ６— ５ ４× １。 ｍ。 热 流 ｃ一 ６ ０ ｌ 。 ｍ ０ ０ Ｗ／ 、 ３ × ＯＷ／ 、
提 要 焊 接 接 头 附近 局 部 加 热 厦 冷 却 使 焊 接 结
第 二步 ， 间施 加对 称约 束 ， 中 两端施 加位移 约束
构产 生残 余 应 力厦 角 变形 。利 用 热 弹 塑 性 有 限元 法 模 拟 钢 结构 的焊 接 过 程 ， 经计 算 发 现 ， 前 施 加 弹 性 反 变 焊
２ ｍｍ 结 果 ｎ １ ５ １ ５ １ ６ １ ６ １ ５ ２ ．２ ．９ ．９ ．６ ．６
面板 结 果 ｂ ０ ０ ７
．
０． ０６
Ｏ
０ ０ｌ ．
Ｏ
么， 如何 消除残 余 变 形对 结 构 的不 利影 响 呢 ？对 于
复 杂结 构通常采 用火 工矫 正方 法 。火 工矫 正是一 种 经验 性 的加工方 法 ， 赖 于工人 的技术 水平 ， 依 并且需
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刘玉君， ： 等 焊接 反 变 形规 律 的 实验 验 证
・ ５ ３ ・
焊接反变形规律的实验验证
刘 玉君 ， 艳 君 李
（ 大连 理 工 大 学 船 舶 学 院 ． 宁 ， 辽 大连 ．１ ０ ３ １６ ２ ）
变 形 结 果 ６； ／
着计算 机技术 的发 展 ， 用 热 弹 塑性 有 限 元法 预 估 运
ｌ 果 Ⅱ ２ ３ ２ ３ ２ １ ２ １ １ ８ ４ｍｍ 结 ．０ ．Ｏ ．９ ．Ｏ ．８
面板 结 果 ｂ ０ ０ ０． ０６ ０７
．
Ｏ
— —０． Ｏ． ０８ 一 Ｏ２
ｌ ８ｍｍ 结 果 口 ｌ ８ １ ９ １ ９ １ ８ １ ８ Ｉ７ ．２ ．Ｏ ．５ ．Ｏ
２ 焊接 反 变 形 的 数 值 模 拟 结 果
运用 有限元 软 件模 拟 焊 接 过 程 ， 并最 终 确定 反 变形 。整个模拟 过程 可以 分为两 步 ： 第一 步 ， 中间施加 对称 约束 ， 两端 施 加位 移 为 ０ 的 约束 ， 后施 加 热流 ， 算最 终 焊接 角 变形 ， 得 然 计 获
主题 词 焊 接 变 形 弹 性 变 形 塑 性 变 形
验 证 试 验
热流 ｄ ＝８ ２ １。 ｍ。 热 流 Ｐ一 １ ０ × ｉ。 ／ １ × ０ ｗ／ 、 ０８ ｏｗ
ｒ。 Ｔ 型 结 构 进 行 计算 后 ， 到 变形 结 果 如 表 所 ｌ的 ｌ 得
列。
变 形 结 果
Ｉ 前 言
角变形值（ ｍｍ） 热 流 ａ 热 流 ｂ 热流 ｃ 热果 口 ２ ５ ２ ３ ２ １ ｌ ８ ｉ ６ ．３ ．４ ．６ ＿９ ．４ 面 板 结 果 ｂ 一０ ０ ０． ３ — ０． 一 Ｏ Ｏ７ ３— Ｏ ０２ ．
面板 结 果 ｂ Ｏ １
．
Ｏ． ０． Ｏ６ ０５
０ ５ ．０
０． ３ Ｏ
焊接变形 得 到 了广 泛应 用 ， ｓ — ｉ ｇＴ ｎ Ｔ ｏＬａ ｅ ｇ等 计 ｎ 算 了 Ｔ型接 头 的残 余 应 力 及 变 形 。有 限 元 技 术 的 应用 ， 焊接前 预 估结 构 的残 余 变 形成 为 可 能 。那 使
形 的 结构 ． 焊后 角 变 形 趋 于 零 。 该 数 值 模 拟 结 果 说 明 ．
（ 位移值 为 变形 结果 ６的负 值 ， ／ 即反 变 形 ， 时结 构 此
中存在 初始 弹性应 力 ） 然 后 施 加 热 流 （ 于前 一 步 ， 等
对结 构 焊 前 施 加 弹 性 反 向 角 变 形 ， 控 制 被 焊 结 构 残 是 余 角 变形 的 有 效 方 法 。 通 过 焊 接 实验 再 次证 明 ， 性 弹 反 向 角 变形 对控 制 钢 结 构 残 余 角 变 形 的 重要 意 义 。
果， ＿表 示 板 厚 １ ｍｍ 的 变 形 结 果 ，▲表 示 板 厚 ４
１ ｍｍ 的变形结果 ， ８ ●表 示板 厚 ２ ｍｍ 的 变形结 果 。 ２
然后对 图形进 行分 析 。由于数 据点 没有 明显 的变化
趋 势 ， 法用趋 势 线 来 描 述 。下 面 根据 图 中数据 点 无
的位置进行 分 析 。