薄板件焊接变形计算公式

论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法

论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：船舶薄板焊接的变形问题及控制方法引言船舶建造是一个复杂的过程，薄板焊接是船舶建造中不可或缺的环节之一。

薄板焊接是指焊接材料的厚度在3mm以下的焊接工艺，它在船体的制造过程中扮演着关键的角色。

薄板焊接过程中常常会出现焊接变形问题，给船舶建造带来了一定的困扰。

本文将探讨船舶薄板焊接的变形问题及控制方法。

1.1 薄板焊接的变形原因薄板焊接的变形主要是由于焊接热量引起的材料收缩和内部应力的释放所致。

在焊接过程中，焊接区域受到高温热源的影响，材料会发生热胀冷缩的变形。

焊接会改变材料的结构和性能，从而产生内部应力，导致材料受力不均匀，最终产生变形。

1.2 变形对船舶建造的影响薄板焊接的变形会对船舶的结构造成影响。

焊接变形会导致船舶外形的变形，影响船舶的外观和水动力性能。

变形还会影响船舶的结构强度和稳定性，加速船体的疲劳破坏，从而影响船舶的使用寿命和安全性。

控制船舶薄板焊接的变形是船舶建造中的重要问题。

2.1 选用合适的焊接工艺为了减少薄板焊接的变形，可以采用适当的焊接工艺。

可以选择低热输入的焊接方法，如脉冲MIG焊、激光焊等，以减少热影响区的大小和热变形。

采用预热和焊后热处理的方法，通过控制材料的温度和冷却速率来减小焊接变形。

2.2 采用预制配合和辅助支撑装置对于大型船舶薄板的焊接，可以采用预制配合和辅助支撑装置的方法来控制焊接变形。

预制配合是在焊接前就进行材料的加工和拼焊，通过预先控制材料的形状和尺寸，来减小焊接变形。

在焊接过程中，可以使用辅助支撑装置来支撑和固定焊接区域，从而减小焊接变形的影响。

2.3 采用适当的尺寸设计和工艺控制2.4 对变形进行补偿和调整在薄板焊接后，可以对焊接变形进行补偿和调整。

这主要包括局部加热、局部拉伸和修正焊接接头等方法，来恢复材料原本的形状和尺寸，减小焊接变形的影响。

结论船舶薄板焊接的变形问题是船舶建造中的重要问题，对船舶的外观、水动力性能、结构强度和稳定性等都会产生影响。

常用板材折弯计算公式

常用板材折弯计算公式折弯是一种常见的板材加工方式，通过在板材上施加力量使其沿一定角度弯曲。

在进行板材折弯计算时，需要考虑材料的弯曲性质、板材厚度、弯曲角度、材料强度等因素。

下面是一些常用板材折弯计算公式。

1.板材受到弯曲力矩时，板材上任意一点的应力可以通过以下公式计算：σ=My/I其中，σ是应力，M是弯曲力矩，y是板材上被测点到中性轴的距离，I是横截面惯性矩。

2.板材在折弯过程中，弯曲角度与板材长度之间的关系可以通过以下公式计算：θ=(L×180)/(π×R)其中，θ是弯曲角度，L是板材的长度，R是弯曲的半径。

3.半径为R的圆弧内弯曲的板材的位移长度可以通过以下公式计算：S=(π×R×θ)/180其中，S是位移长度。

4.板材的弯曲弹性模量E可以通过以下公式计算：E=(F×L^3)/(4×W×y)其中，E是弯曲弹性模量，F是应用的力，L是板材的长度，W是板材的宽度，y是测点到中性轴的距离。

5.当板材受到以R为半径的圆弧内弯曲时，圆心角可以通过以下公式计算：α=(S×180)/(π×R)其中，α是圆心角，S是位移长度。

6.板材的弯曲半径可以通过以下公式计算：R=(E×t^2)/(6×σ)其中，R是弯曲半径，E是弯曲弹性模量，t是板材的厚度，σ是应力。

以上是一些常用的板材折弯计算公式，这些公式可以帮助工程师和设计师在实际应用中对板材的折弯进行计算和设计。

需要注意的是，不同材料的弯曲性质略有差异，因此在具体计算时需要使用相应材料的参数。

此外，实际应用中还需要考虑材料的变形、伸长、压缩等因素，以及板材之间的接缝和连接方式等因素，以确保设计的准确性和可行性。

薄板结构焊接变形数值模拟及其应用

合失稳模式的假定和失稳方程，给出了一种简化的失稳变形预测方法。将固有应变等效为热载荷，结合
有限元法对低碳钢薄板对接焊下的失稳变形进行
２００７ｌＦＷＴ线性ｌａｎｇｈａＩＣｈｉｎａ
２理论分析与实验验证
２．１实验方法
试验采用两块６００ｍｍｘ１５０ｍｍ低碳钢板进
与非线性分析，讨论初始薄板不平整度的影
响，对分段结构焊接变形进行预测。
１失稳变形分析模型
对于碳钢焊缝与热影响区的热膨胀系数可取值
区域。
３有限元分析
３．１热载荷确定
薄板对接焊条件下，单位长度总的纵向固有应变（单位：ｃｍ２）表示为ｔ７１
Ｗ：０．３５５．＿．
，
根据上述假定，只有焊缝和附近的纵向固有应变不为零，并能作为结构所受的等效热载荷￡一ＡＴ。
度ｖ＝２ｃｍ／ｓ。
表１实验条件与结果（６００ｍｉｎｘ３００ｍｉｎｘ３ｒａｍ）
Ｆｉｇ．１Ｔｅｓｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｕｌｔ
（【Ｋ】Ｓ】）｛）产｛０），（１）式中【Ｋ】为刚度矩阵．【Ｓ】为初始应力矩阵；为
１．２等效热载荷

薄板焊接变形分析及控制

业中得到广泛使用，在钢罐制作、安装过程中，罐底的
板厚都较薄，一般在４ｍ之间，由于薄板的刚度较￣６ｍ
小，且受钢板平面尺寸的限制，很难在中小型罐底排板中排出顺一方向的板面，为了充分利用母材，板面往往排成很多个焊缝交错的小区域板面，由于焊后残余应
般都低于终端温度，以始端的收缩变形小，所而终端收
缩变形大（先焊的变形小，即：后焊的变形大）掌握好焊接，方向能很好运用这一特性来实现焊接热输入量的对称分布，从而控制焊接变形。除了利用焊接方向来控制温度的对称输入外，还必须控制温度的连续输入，在施焊过程中输入的温度梯度不易过大，严格控制焊接电流、电弧电压、焊接速度的稳定能有效地控制温度均匀输入，保证应力的均匀分布，能有效地控制焊接变形的产生。
归纳：Ａ）焊缝收缩变形是产生构件焊接变形的主要原因。
入温度，所产生的应力也是极为不均匀的，从而导致
极为不规则的收缩变形。而焊接热输入量（接线能焊量）直接与焊接电流、电弧电压、焊接速度有关。如
变形。
导致收缩变形的主因素是焊接热输入量（度）。温
熔化焊接时必定有热量（温度）输入，这种温度的输入
给焊缝冷却收缩变形带来很大影响，小，前面已分析到焊接过程的温度分布是不均匀的，如果再加上不均匀的输
集中”现象，控制了变形量，保证了板状平面结构的焊
接质量。
１１收缩变形．

焊接变形

焊接变形一、焊接变形的种类（1）纵向收缩变形构件焊后在焊缝方向发生的收缩，如图1中的△L。

（2）横向收缩变形构件经过焊接以后在垂直焊缝方向发生的收缩，如图1中的△B。

（3）角变形焊接以后，构件的平面围绕焊缝发生的角位移，如图2所示。

（4）错边变形焊接过程中，由于两块板材的热膨胀不一致，可能引起长度方向或厚度方向上的错边，如图3所示。

图1 纵向和横向收缩变形图2 角变形图3 错边变形a）长度方向的错边；b）厚度方向的错边（5）波浪变形薄板焊件焊后最容易发生这种失稳变形，形状呈波浪状。

如图4所示。

图4 波浪变形（6）挠曲变形构件焊后所发生的挠曲，如图5所示。

挠曲变形可以由焊缝的纵向收缩引起，如图5a所示。

也可以由焊缝的横向收缩引起，如图5b所示。

（7）螺旋形变形焊后的结构上出现的扭曲，如图6所示。

图5 挠曲变形a）由纵向收缩引起的挠曲；b）由横向收缩引起的挠曲图6 螺旋形变形二、焊接变形的估算方法（1）纵向收缩变形、横向收缩变形均可采用有关公式进行计算，具体方法详见本书第二十章焊接计算的有关内容。

（2）角变形可由图7进行估算。

图7 T形接头角变形与板厚δ及焊脚尺寸K的关系a)低碳钢；b）铝镁合金三、焊接变形的经验数据1）低碳钢纵向收缩变形见表1，适用于中等厚度、以及宽度比约为15的板件。

2）焊缝横向收缩变形见表2。

3）低碳钢对接接头横向收缩变形见表3。

4）低碳钢角接接头的横向收缩变形见表4。

5）低碳钢的对接接头角变形见表5。

表中的角变形数值是在自由状态下对接焊后测得的。

6）T形接头和搭接接头的角变形见表6。

四、焊接变形的控制与矫正1.改进焊缝设计（1）尽量减少焊缝数量在设计焊接结构时应当避免不必要的焊缝。

尽量选用型钢、冲压件代替焊接件，以减少肋板数量来减小焊接和矫正变形的工作量。

表1 低碳钢纵向收缩变形（mm/m）（2）合理选择焊缝形状及尺寸对于板厚较大的对接接头应选X 形坡口代替V形坡口。

减少熔敷金属总量以减少焊接变形。

论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法

论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法船舶薄板焊接是一个重要的船舶制造工艺，其焊接质量直接影响到船舶的使用寿命和安全性能。

然而，由于船舶薄板焊接时所需要的热量较大，往往会导致焊接件产生变形，影响制造质量。

因此，在船舶薄板焊接过程中，必须要注意变形问题，采取一系列的控制方法，以保证焊接质量。

1. 船舶薄板焊接的变形原因船舶薄板焊接时，当焊接件受到热输入时，由于热膨胀系数的不同，会造成焊接件的膨胀变形，从而使得焊缝产生变形。

另外，由于船舶薄板焊接时需要钳紧焊接件以保证能够对齐，这也可能会引起焊接件产生强制变形。

同时，焊接件内部的残余应力也可能导致焊接件形变，特别是在高温条件下进行的焊接会使得残余应力非常强烈，从而使得焊接变形更加显著。

为了控制船舶薄板焊接的变形，可以采取以下措施：（1）采用预热工艺。

预热可以使得焊接件的表面温度达到或接近室温，从而减少焊接时的温度梯度，降低热应力的大小，避免焊接件变形。

（2）合理选择焊接位置。

要尽量选择对称性好的焊接位置，把热输送平衡化，减少残余应力和热变形。

（3）控制焊接加热量。

利用低温高层压力焊接、多道焊等控制加热速度和温度的方法，以减小热膨胀系数的影响。

（4）适当增加焊接缝间距和长度。

增大间距和长度可以分散焊缝变形，减轻焊接变形影响。

（5）使用钳夹、夹具等。

钳夹可防止焊件变形，夹具同样有助于减少变形。

（6）焊接后进行热处理。

热处理可以改善残留应力，减小变形。

通过以上措施，可以有效控制船舶薄板焊接的变形问题，保证焊接质量和船舶的使用寿命和安全性能。

焊接变形收缩余量计算公式

焊接变形收缩余量计算公式焊接变形是焊接过程中由于热量的引入而引起的材料形状、尺寸和几何性能的改变。

其中，焊接收缩是由于焊接热引起的材料收缩所导致的变形。

焊接变形和收缩余量的计算公式是通过对焊接过程中热量传递、热膨胀和材料性能的研究得出的。

以下是焊接变形收缩余量计算公式的详细介绍：1.焊接收缩余量计算公式：焊缝变形和收缩主要受到以下几个因素的影响：焊接热周期、焊接温度梯度、材料的热膨胀系数、焊接材料的线膨胀系数和焊缝的形状。

根据这些因素，可以得到如下的焊接变形收缩余量计算公式：∆L=α∆TL0+KEΔλL0其中，∆L为焊接变形收缩余量，α为材料的线膨胀系数，∆T为焊接温度梯度，L0为焊缝的长度，K为焊缝的形状系数，E为材料的弹性模量，Δλ为焊接收缩。

2.焊缝形状系数的计算公式：焊缝形状系数是描述焊缝形状对焊接变形收缩余量影响的参数。

不同的焊缝形状对焊接变形的影响不同，因此需要根据具体焊缝形状来计算形状系数K。

以下是一些常见焊缝形状的形状系数计算公式：矩形焊缝：K=1-1.3δV型焊缝：K=1U型焊缝：K=1薄板角焊缝：K=1.2-0.7δ（δ为焊缝侧角斜率）3.焊接收缩系数的计算公式：焊接收缩系数描述了焊接材料在焊接过程中收缩量与温度变化量的关系。

焊接收缩系数可以通过实验测定得到，也可以利用经验公式进行估算。

以下是一个常用的焊接收缩系数的计算公式：Δλ=β(1+γβΔT)其中，Δλ为焊接收缩，β为材料的收缩系数，γ为材料的热膨胀系数，ΔT为焊接温度变化量。

总结：焊接变形收缩余量的计算公式是通过对焊接过程中的热量传递、材料的热膨胀和线膨胀、焊接缝形状等因素进行分析和研究得出的。

这些公式可以用于预测焊接过程中的变形和收缩量，帮助焊接工程师根据需要进行焊接参数的调整，以减少焊接变形和提高焊接质量。

但需要注意的是，公式中的参数需要根据具体的焊接材料和焊接条件进行测定或估算，以获得准确的计算结果。

焊接变形收缩余量计算公式

△L横≈0.1δ，δ=板厚。

（间隙和线能量最小化）焊接变形收缩余量计算公式焊接变形收缩始终是一个比较复杂的问题，对接焊缝的收缩变形与对接焊缝的坡口形式、对接间隙、焊接线的能量、钢板的厚度和焊缝的横截面积等因素有关，坡口大、对接间隙大，焊缝截面积大，焊接能量也大，则变形也大。

为了给设计人员提供一定的参考，贴几个公式1、单V对接焊缝横向收缩近似值及公式：y = 1.01*e^（0.0464x）y＝收缩近似值e＝2.718282x＝板厚2、双V对接焊缝横向收缩近似值及公式：y = 0.908*e^（0.0467x ）y＝收缩近似值e＝2.718282x＝板厚、4、5、6、1 试述焊接残余变形的种类。

焊接过程中焊件产生的变形称为焊接变形。

焊后，焊件残留的变形称为焊接残余变形。

焊接残余变形有纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪变形等共六种，见图1，其中焊缝的纵向收缩变形和横向收缩变形是基本的变形形式，在不同的焊件上，由于焊缝的数量和位置分布不同，这两种变形又可表现为其它几种不同形式的变形。

2 焊件在什么情况下会产生纵向收缩变形？焊件焊后沿平行于焊缝长度方向上产生的收缩变形称为纵向收缩变形。

当焊缝位于焊件的中性轴上或数条焊缝分布在相对中性轴的对称位置上，焊后焊件将产生纵向收缩变形，其焊缝位置见表1。

焊缝的纵向收缩变形量随焊缝的长度、焊缝熔敷金属截面积的增加而增加，随焊件截面积的增加而减少，其近似值见表2。

表2 焊缝纵向收缩变形量的近似值（mm/m）注：表中所表示的数据是在宽度大约为15倍板厚的焊缝区域中的纵向收缩变形量，适用于中等厚度的低碳钢板。

3 试述焊缝的横向收缩变形量及其计算。

焊件焊后在垂直于焊缝方向上发生的收缩变形称为横向收缩变形，横向收缩变形量随板厚的增加而增加。

低碳钢对接接头、T形接头和搭接接头的横向收缩变形量，见表3、表4。

对接接头横向收缩变形量的近似计算公式，见表5。

薄板变形控制(焊接工艺)

钢船体由铆接改为焊接是一个划时代的变革，但同时又带来一个焊接变形问题，特别是厚度为2-4毫米的薄钢板焊接变形尤为严重，如何防止和控制薄板焊接变形是一个世界性问题。

为解决这个问题各船厂都在不断探索，但到目前为止都还没有一套有效、完整的措施。

薄板船体焊接变形主要表现为：一根根肋骨构架印形于表的所谓“瘦马现象”；在纵向呈较大面积高低不平的“波浪变形”；在板格范围内局部高低不平的“凹凸变形”；由火工和敲打造成的“橘子皮效应”。

这些不同形式的焊后变形严重地影响了船体的外观质量。

船舶为了航速的需要尽量减轻船体重量，采用了高强需、■狂■莊向战＞■=»度或较高强度的薄钢板，如上层建筑采用S =2.5-4毫米较高强度的903钢板，加工、装配后有较大的内应力，焊接后会比普通钢板产生更大的变形；同时，上层建筑在设计中不参与总强度计算。

这样对上层建筑的建造来说，防止薄板焊接变形便成了主要的质量问题。

导致薄板焊接变形的影响因素很多，目前对薄板焊接防变形技术的研究，主要侧重于工艺技术的研究。

在进行了大量的调查研究和工艺试验后，在生产中摸索出一套行之有效的控制方法，主要措施如下。

优化板缝布置，精确控制余量优化板缝布置在施工设计图纸上，板缝的布置是根据船舶结构设计和板材的规格来决定的。

实际采购的板材规格往往与设计的规格有所不同，需要重新布置板缝；同时设计图纸中的板缝布置往往对工艺性考虑不周，容易引起焊接变形。

所以开工前必须仔细分析板缝布置情况，将实际的数据进行优化排列，以减少焊接引起的弯曲变形。

优化板缝布置的四个原则为：尽量把焊缝布置成与中心轴相对称；在满足规范的前提下，把板缝设置在结构件附近，借助结构件的刚性来减少焊缝变形；在多板组成的壁板和平台尽量使用大板，减少焊缝数量；在焊缝相交中尽量布置成“十”字接头，避免“T”字接头的出现。

讲究余量分布，提高无余量下料装配率为了保证薄板结构装配的尺寸，在传统的施工工艺中，一般结构都留有一定的余量，留待装配时再进行切割。

薄板结构件焊接变形的控制和矫正

陈诚贵仝振陈彦兵玉柴重工（常州）有限公司江苏常州２１３１６７
减少焊丝供给量，降低电流、电压，改变【摘要】随着我国工业化进程的不断发展，焊接作为一种重要的接规范参数和装配焊接顺序。先焊短焊缝后焊长焊缝，采取分段退焊，由内向外依次进行；第工业制造手段，正被广泛应用于各行各业之中，并俨然已经成为制作复杂极性。合理运用刚性固定法，反变形法。结构件的重要基础加工方法。然而，也正是由于焊接是一种局部不均匀加四，热与冷却的过程，在焊接过程中及焊后极易造成焊接结构件的变形，严重３．２薄板结构件焊接变形的矫正措施影响结构件的使用与成品结构件的质量。所以，加强对焊接结构件变形的在钢结构的建造过程中，尽管我们已经在其结构件的设计与施工工艺上采取必要的控制措施，但是由于在实际焊接过程中，引起焊接特点与工艺的复杂性等多方因素影响，・旦出现超出设计要求，工艺所就必须要进行必要的矫正，以此最大程度降低焊接此，本文笔者结合个人实践工作经验，对薄板结构件焊接变形的控制和矫能控制的焊接变形，正进行粗浅的探讨，以期为广大同行做出有益参考。变形所带了质量与使用上的影响。【关键字ｌ薄板结构件；焊接变形；控制；矫正目前我们所说的薄板结构件焊接变形矫正多指局部变形矫正，如：角变形、弯曲变形、波浪变形等等。而对于构件结构的整体变形如纵向和横向收缩，则只能通过下料或装配时预防余量来补偿。前富在矫正过中，通过采用机械矫正法与火焰矫正法两种方法：第一，近些年来，随着我国工业技术的快速发展，焊接结构正以其生产

薄板结构件焊接变形的控制与矫正

薄板结构件焊接变形的控制与矫正一、前言薄板结构件一般指由厚度不大于4毫米的钢板（包括不锈钢板、镀锌板、白铁皮）组焊而成的结构件。

如我厂生产的压轮钻机机棚，司机室，电铲司机室均属此类。

控制与矫正薄板结构件的焊接变形需要有高超的技术，是我厂生产的软肋。

下面就我们达成的共识进行探讨，限于水平，仅供参考。

二、焊接变形产生的原因电弧焊是一个不均匀的快速加热和冷却的过程，焊接过程中及焊后，焊接构件都将产生变形。

影响焊接变形最根本的因素是焊接过程中的热变形和焊接构件的刚性条件。

在焊接过程中的热变形受到了构件刚性条件的约束，出现了压缩塑性变形，这就产生了焊接残余变形。

（一）影响焊接热变形的因素焊接工艺方法。

不同的焊接方法，将产生不同的温度场，形成的热变形也不相同。

一般来说，自动焊比手工焊加热集中，受热区窄，变形较小。

CO2气体保护焊焊丝细，电流密度大，加热集中，变形小。

2.焊接参数。

即焊接电流、电弧电压和焊接速度。

线能量越大，焊接变形越大。

焊接变形随焊接电流和电弧电压的增大而增大，随焊接速度增大而减小。

在3个参数中，电弧电压的作用明显，因此低电压高速大电流密度的自动焊变形较小。

3.焊缝数量和断面大小。

焊缝数量越多，断面尺寸越大，焊接变形越大。

4.施工方法。

连续焊、断续焊的温度场不同，产生的热变形也不同。

通常连续焊变形较大，断续焊变形最小。

5.材料的热物理性能。

不同的材料，导热系数、比热和膨胀系数等均不相同，产生的热变形也不相同，焊接变形也不相同。

（二）影响焊接构件刚性系数的因素1构件的尺寸和形状。

随着构件刚性的增加，焊接变形越小。

2胎夹具的应用。

采用胎夹具，增加了构件的刚性，从而减少焊接变形。

3装配焊接程序。

装配焊接程序能引起构件在不同装配阶段刚性的变化和重心位置的改变，对控制构件的焊接变形有很大的影响。

一般来说，焊接构件在拘束小的条件下，焊接变形大，反之，则变形小。

三、薄板结结构焊接变形的种类任何钢结构的焊接变形，可分为整体变形和局部变形。

简析薄板焊接变形的控制

简析薄板焊接变形的控制摘要：薄板焊接工作主要是在我国铁路运输、水路运输以及空中运输等平台的上层建立的大型结构，属于大型结构领域。

薄板其半身具有质量轻、易加工成形以及薄板间连接方便等特点受到了广泛使用。

但是在实际的使用过程中，薄板还具有相对较小的拘束度，因此在焊接工作中通常会出现各种变形问题，严重时还会由于失稳呈现出波浪形，并且很难在对其进行校正。

基于此，本文主要对薄板焊接变形的控制进行了简要的分析，以供参考。

关键词：薄板焊接；变形；控制策略引言在进行薄板焊接时，会出现形态各异的局部变形，这不仅影响外观，降低结构的承载能力，而且极不容易校正，往往耗费大量的人力物力，还达不到要求。

薄板结构焊接变形具有复杂性、多元性，要成功实现薄板焊接变形的控制，必需了解薄板焊接变形质量影响因素。

在焊接过程中，薄板结构件焊接变形主要是受热变形与刚性条件影响，所以要想完全消除焊接变形是不太容易实现的。

为了进一步确保裙架后续装配使用及成品质量，必须从制造工艺入手，对焊接变形加以控制。

1薄板焊接变形的危害由于薄板焊接的应用主要是在各种大型运输企业中，因此薄板的焊接工作就成为了制造工艺中关键的工作程序。

但是在焊接工作实施的时候，都会有两种附加的内应力出现，这些内应力分别是:焊接接头中各个部位所受到的热量以及冷却时间不同，从而产一定的热应力;金相在其组织以及变化上所产生的组织应力，并且这项应力在焊接工作中，由于本身具有约束行为，因此会产生一定的约束应力。

因此，在焊接过程中，如果对于这种应力没有做到更好的控制，那么在焊接工作中，就会因为这些应力过大，而让薄片出现变形的现象更严重。

甚至还会出现裂纹。

2薄板焊接变形影响因素在设计与建造中，薄板一般是指板厚在4-7mm的板材，其中4-5mm焊接为难点。

薄板主要用于上层建筑等位置。

造成焊接变形的主要原因是焊接热应力、残余应力和外力。

对于薄板这些变形因素更为敏感，制造过程中更容易产生变形。

论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法

论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法船舶薄板焊接的变形问题是指在船舶制造过程中，由于焊接引起的板材变形现象。

船舶薄板焊接的变形主要有以下几个方面：焊接接头区域的局部收缩变形、板材整体弯曲变形、板材局部扭曲变形和板材表面变形等。

这些变形不仅会影响船舶的外观质量，还会对船舶的性能、稳定性和安全性产生影响。

必须采取有效的控制方法来减少船舶薄板焊接的变形。

1.采用预留焊接变形量的方法：在板材焊接前，对板材进行预留，通过计算和试验确定合适的焊接变形量，然后在焊接过程中通过适当的补焊和拉伸方法来达到预留变形量。

这种方法可以将变形分散到整个板材上，减少焊接接头区域的局部变形。

2.采用焊接顺序控制：在焊接过程中，可以合理安排焊接的顺序，先从板材中心区域开始焊接，再逐渐向两侧进行焊接。

这样可以避免板材整体弯曲变形，使变形集中在板材中心区域，减少局部变形。

3.采用焊接参数优化控制：合理选择焊接参数，如焊接速度、焊接电流、焊接温度等，通过调整焊接参数来控制焊接变形。

可以使用辅助装置，如加热装置或加压装置，来控制板材的温度和形变。

4.采用焊接残余应力调控方法：通过在焊接过程中施加外部应力或者局部加热来调节焊接残余应力的分布，从而减少板材的变形。

5.采用焊接后矫正变形的方法：在焊接完成后，通过机械矫正、矫直或加热矫正等方法来纠正板材的变形。

这种方法可以在保证焊接质量的修复已经产生的变形。

船舶薄板焊接的变形问题是一个复杂而严重的问题，需要采取多种控制方法来减少变形的发生。

需要综合考虑板材材料特性、焊接工艺、焊接参数和焊接设备等因素，并通过合理的设计和工程实践来解决变形问题，以提高船舶焊接质量和性能。

大面积薄钢板平铺焊接变形的控制技术

第28卷第4期Vol.28No.42007青岛理工大学学报Journal of Qingdao Technological University大面积薄钢板平铺焊接变形的控制技术覃志清,姚建伟(青岛安装建设股份有限公司,青岛266042)摘　要:薄钢板焊接变形是施工过程的控制重点,结合工程实例,针对焊接面积大,钢板较薄,整体表面要求平整,耐久滚压等特点,从焊接变形控制措施,施工技术措施,施工工艺环节出发,系统介绍了从板幅选择、排料、施工、过程控制等方面所采取的施工措施,工程实践表明所采取的施工措施保证了工程的质量.关键词:大面积薄钢板;平铺焊接;焊接变形;施工技术中图分类号:TU741.2 文献标志码:A 文章编号:1673—4602(2007)04—0117—04 如何控制焊接应力和变形到最小,是大面积薄钢板焊接中最关键的一个环节,合理的施工顺序可以减少结构内部残余应力,使整体钢板不变形.不同的施工顺序,大面积薄钢板的变形程度不一样,例如在韩国的一个项目中,钢板敷设之前,没有预埋角钢框,钢板敷设满焊完后,使用过程中受热变形,大面积鼓起或凸起,钢棍子和叉车过时,产生振动,对设备的稳定生产产生影响.因此选择合理的构件组拼顺序、焊接顺序、焊接方法,把大面积薄板焊接变形控制到最小[122].1　工程概况晓星钢帘线(青岛)有限公司安装工程,由韩国独资建设,占地面积161000m2.一期、二期车间建筑面积各为37250m2,主要分为A区:一次拉丝、B区镀锌、C区绞线区.其中C区面积12000m2,全部采用δ=5mm的花纹钢板平铺地面,并进行全部焊接.2　技术难点C区生产车间200m×60m,建筑面积12000m2,根据绞线机的工艺性能,一般的水泥地面满足不了缠线钢辊子的来回拖动,且地面灰尘直接影响着钢丝的产品质量,以至整个车间都要全铺花纹板,并且焊接部位一切满焊.由于焊接整体面积大,且钢板薄,施焊过程中,局部高温受热造成焊件温度分布不均匀,焊件组拼的顺序和焊接顺序不一样,最终导致了钢板结构内部产生焊接应力和变形[3].为使整体钢板不变形以及焊接应力和变形控制到最小,必须了解焊接变形产生原因,采取有效合理的焊接顺序和焊接方法.3　焊缝预控措施3.1　焊接变形产生的原因[425]在焊接过程中,不均匀的受热,使得焊缝及其附近的温度很高,而远处大部分金属表面不传热,其温度还是室内温度,这样不等的膨胀和收缩,冷却后,焊缝就产生了不同程度的收缩和纵向内应力以及横向内应力,造成了焊接结构的各种变形.当受热温度小于塑性变形温度时,冷却后存在残余变形而不存在残余应力;加热温度大于塑性变形温度时可能会出现下面三种情况:①当焊件之间有间隙时,仅出现残余变形而无残余应力;②如焊件受到限位,那么焊件没有变形而存在较大的残余应力;③如果焊件间隙预留不充分,焊件既存在残余应力又存在残余变形.收稿日期:2007—03—19青岛理工大学学报第28卷图2　钢板边缘一侧加热和冷却时的应力和变形图1　钢板中心加热和冷却时的应力与变形由于车间的焊缝坡口是对接形式,板的面积比较大,导致了焊件的受热不均匀,焊缝部位温度比较高,离焊缝部分越远,温度越低,这样,焊件收缩不充分,导致焊件中既存在残条应力又存在残余变形,图1、图2是钢板受热引起的应力和变化图.(1)钢板中心加热引起的应力与变化见图1.(2)钢板一侧加热引起的应力与变化见图2.总之,在钢板焊接过程中,由于受热不均,只要温度高于材料屈服点的温度,钢板就会产生塑性变形.冷却后必然有残余应力与残余变形.3.2　焊接残余应力的分布[3]焊接残余应力分为纵向残余应力和横向残余应力,作用方向平行于焊缝轴线方向的残余应力称为纵向残余应力σx 1,在焊接结构中,焊缝及其附近区域的纵向残余应力应为拉应力,一般可达到材料的屈服点,随着焊缝距离的增加,拉应力急剧下降为压应力.其分布情况见图3.将垂直于焊缝轴线的残余应力称为横面残余应力,焊缝及其附近塑性变形区的纵向收缩而引起的横向残余应力σy 1,见图4.图3　横向收缩时引起的纵向残余应力σx 的分布图4　纵向收缩引起的横向残余应力σy1的分布一条焊缝先焊的部分先冷却,后焊的部分后冷却,先冷却的部分又限制后冷却的横向收缩,就引起了横向残余应力σy 2,见图5.横向残余应力的两个组成部分同时存在,焊件中的横向残余应力是δy 1与δy 2的合力.4　施工工艺和技术措施4.1　施工顺序由于施焊面积比较大,为使焊接变形达到最小,首先选择合理的板幅和组拼顺序、焊接顺序和焊接方法,尽量减少焊缝数量和焊缝尺寸,具体施工顺序如下:板幅选择→排料→号样→固定划焊→平整满焊→消除应力811第4期覃志清,等:大面积薄钢板平铺焊接变形的控制技术图5　不同方向焊接时σy 2的分布 (1)预埋件、板幅选择:采用L40×4的角钢框进行整体预埋,纵向边框中心距1263mm ,横向中心距1200mm.花纹钢板选用4000×1260的板幅,既节约材料损耗又能保证焊接的牢固和整体的焊接效果.(2)排料和号样:根据车间开间和进深及预埋角钢的尺寸进行排料,花纹钢板严禁采用卷板开平钢板,避免材料本身应力的出现,对材料稽核尺寸检验,保证材料的对角线与预埋角钢框对角线的统一,避免出现纵、横焊缝歪斜影响整体外观效果,防止出现花纹钢板四边与角钢搭界处尺寸大小不一,确保焊接的牢固性和耐久性.(3)固定划焊:花纹钢板局部开口,便于进行局部焊接固定,固定后进行机械锤击,消除局部焊接后的应力,并进行单张钢板的划焊,划焊长度控制在100～150mm 之间,完毕后再次进行锤击,释放局部应力.保证接触面的饱和性.(4)平整满焊消除应力:整体焊接完毕后再进行锤击平整,释放整体应力,克服局部翘起,保证整体的平整度.4.2　减小焊接残余应力的措施(1)从设计措施考虑:花纹板下料时,用等离子切割机代替氧气方法进行切割,使切口受热比较均匀,产生的残余应力比氧气切割产生变形轻.(2)尽量减少钢板的焊缝数量和焊缝尺寸,根据进货钢板尺寸(4000mm ×1263mm ),在土建基础上预埋角钢框(1200mm ×1263mm ),并保证角钢框的纵向平行度和横向平行度以及整个平面的水平度,这样大幅度减少焊缝数量.然后根据所买的钢板板幅,横向是1263mm ,纵向是4000mm ,进行钢板敷设,并且在纵向方向上与预埋角钢搭接部位,加工两个方口(10mm ×30mm ),进行钢板定位,与预埋角钢进行点焊.结合实际焊接顺序和方向,花纹板纵向定位位置有6点左右,具体位置见图6.图6　角钢框与花纹板平面布置图图7　钢板焊接顺序示意图然后对横向焊缝进行施焊.焊接方法采用分段退焊法,从中间向两边施焊,一般每隔500mm 进行分段施焊,当横向焊缝满焊结束后,用锤击焊缝法,即用圆头小锤对焊缝敲击,使焊缝适当锻延,使其伸长来补偿焊接过程中产生的收缩量,减少焊接收缩量.随后把纵向点焊(焊点1、2、3、4、5、6)消去,使钢板尽量回复原结构形式,再对纵向焊缝施焊,最后对四个开口进行满焊,满焊之前首先要用吸尘器把槽里灰尘和焊渣吸净,以防止焊接过程有杂物产生气泡和气孔.最后用小锤敲击焊缝,使其焊接变形到最小.这是一张板幅的焊接顺序,具体焊接顺序见图7.对于大面积的钢板敷设,施焊方法同上,结合预埋角钢框,钢板敷设过程中存在着交叉焊缝,其焊接顺序见图8.(3)采用二氧化碳气体保护焊进行焊接,可减少焊接电流,且焊接速度比手工电弧焊快,使焊接变形轻.总之,为了减少焊接变形,必须尽量减少焊缝的数量和焊缝尺寸,避免焊缝过度集中,焊缝间应保持足911青岛理工大学学报第28卷图8　平面交叉焊缝的焊接顺序够的距离,其次要采用合理的装配焊接顺序和方向,选择合理的焊接规范,减少和控制焊接变形到最小.5　结束语一期工程于2005年1月10日投产使用,二期工程于2006年5月28日投产使用,至今使用效果良好,没出现凸起、开裂现象,钢辊子在地面上滚动没出现钢板与地面间的振动现象,克服了韩国国内类似项目使用过程中出现的振动和凸起现象,得到了韩国投资方的好评.采用事前、事中和事后的控制措施,对每道工序进行检查,有效地克服了薄钢板焊接变形现象,保证了整体焊接质量和整体美观效果,取得了良好的经济和社会效益.参考文献:[1]　傅荣柏.焊接变形的控制技术[M ].北京:机械工业出版社,2006.[2]　宋天民.焊接残余应力的产生与消除[M ].北京:中国石化出版社,2006.[3]　田锡唐.焊接结构[M ].北京:机械工业出版社,1982.[4]　邢小林.焊接结构生产[M ].北京:化学工业出版社,2002.[5]　王国凡.钢结构焊接制造[M ].北京:化学工业出版社,2004.[6]　姚建伟,王海燕.大截面薄钢板焊接风管施工技术[J ].青岛理工大学学报,2006,27(6):81284.on the control technology of largesurface plate w elding distortionQ IN Zhi 2qing ,YAO Jian 2wei(Qingdao Installation &Construction Co.Ltd.,Qingdao 266042,China )Abstract :Because of t he characteristic of large 2area plate ,t he demand for even surface of t hin 2steel is paperbacked and anti 2roller ,plate welding distortion is t he cont rol keystone in const ruction process.Ac 2cording to p roject instance ,t his paper introduces t he const ruction measure used in plate 2selection ,steel 2arraying ,const ructing and process 2cont rolling f rom t he welding deformation cont rol measure ,t he con 2struction technology measure ,t he craft link angle.The p roject sample indicates t he measure which guarantees an engineering p roject quality.K ey w ords :large 2area plate ;paperbacked welding ;welding distortion ;const ruction technology作者简介:覃志清(19782　),男,山东青岛人.工程师,主要从事设备加工以及钢结构制作安装.021。

焊接公式及实验

1、碳当量国际焊接学会:CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 <0.4淬硬倾向不大日本焊接学会：Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14Ceq《0.46%，焊接性优良；0.46-0.52%淬硬倾向逐渐明显，焊接时需要采取合适的措施；Ceq>0.52%时，淬硬倾向明显，属于较难焊接材料。

淬硬倾向较大的钢, 焊后在空气中冷却时，焊缝易出现淬硬的马氏体组织，低温焊接或焊接刚性较大时易出现冷裂纹，焊接时需要预热，预热是防止冷裂纹和再热裂纹的有效措施。

与人是防止冷裂纹和再热裂纹的有效措施。

温度太低，焊缝会开裂，太高又会降低韧性，恶化劳动条件，所以确定合适的预热温度成为很重要的问题。

Rb=500MPa,Ceq=0.46 不预热Rb=600MPa，Ceq=0.52 预热75o CRb=700MPa, Ceq=0.52 预热75 o CRb=800MPa，Ceq=0.62 预热150 o C新日铁：CE IIW公式对碳钢和碳锰钢更合适，但不适用于低碳低合金钢；Pcm适于低碳低合金钢。

CEN在图表法中被用作评价钢冷裂纹敏感性的尺度（当碳增加时，CEN接近CE IIW,而当碳降低时他又接近Pcm）。

——用图表法确定钢焊接时的预热温度上2、冷裂纹敏感指数：PcmPcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B使用化学成分范围（质量分数）：C=0.07-0.22%,Si=0-0.6%,Mn=0.4-1.4%,Cu=0-0.5%,Ni=0-1.2%,Cr=0-1.2%,Mo=0-0.7%,V =0-0.12%,Nb=0-0.04%,Ti=0-0.05%,B=0-0.005%.3、冷裂纹敏感性PwPw=Pcm+[H]/60+h/600或Pw=Pcm+[H]/60+R/40000[H]:熔敷金属中扩散氢含量（ml/100g）R:焊缝拉伸拘束度h:板厚（mm）当Pw>0时，即有产生裂纹的可能性。

焊接变形收缩余量计算公式定理

△L横≈0.1δ，δ=板厚。

（间隙和线能量最小化）焊接变形收缩余量计算公式焊接变形收缩始终是一个比较复杂的问题，对接焊缝的收缩变形与对接焊缝的坡口形式、对接间隙、焊接线的能量、钢板的厚度和焊缝的横截面积等因素有关，坡口大、对接间隙大，焊缝截面积大，焊接能量也大，则变形也大。

为了给设计人员提供一定的参考，贴几个公式1、单V对接焊缝横向收缩近似值及公式：y = 1.01*e^（0.0464x）y＝收缩近似值e＝2.718282x＝板厚2、双V对接焊缝横向收缩近似值及公式：y = 0.908*e^（0.0467x ）y＝收缩近似值e＝2.718282x＝板厚、4、5、6、1 试述焊接残余变形的种类。

焊接过程中焊件产生的变形称为焊接变形。

焊后，焊件残留的变形称为焊接残余变形。

焊接残余变形有纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪变形等共六种，见图1，其中焊缝的纵向收缩变形和横向收缩变形是基本的变形形式，在不同的焊件上，由于焊缝的数量和位置分布不同，这两种变形又可表现为其它几种不同形式的变形。

2 焊件在什么情况下会产生纵向收缩变形？焊件焊后沿平行于焊缝长度方向上产生的收缩变形称为纵向收缩变形。

当焊缝位于焊件的中性轴上或数条焊缝分布在相对中性轴的对称位置上，焊后焊件将产生纵向收缩变形，其焊缝位置见表1。

焊缝的纵向收缩变形量随焊缝的长度、焊缝熔敷金属截面积的增加而增加，随焊件截面积的增加而减少，其近似值见表2。

表2 焊缝纵向收缩变形量的近似值（mm/m）注：表中所表示的数据是在宽度大约为15倍板厚的焊缝区域中的纵向收缩变形量，适用于中等厚度的低碳钢板。

3 试述焊缝的横向收缩变形量及其计算。

焊件焊后在垂直于焊缝方向上发生的收缩变形称为横向收缩变形，横向收缩变形量随板厚的增加而增加。

低碳钢对接接头、T形接头和搭接接头的横向收缩变形量，见表3、表4。

对接接头横向收缩变形量的近似计算公式，见表5。

焊接变形收缩余量计算公式

△L横≈0.1δ，δ=板厚。

（间隙和线能量最小化）焊接变形收缩余量计算公式焊接变形收缩始终是一个比较复杂的问题，对接焊缝的收缩变形与对接焊缝的坡口形式、对接间隙、焊接线的能量、钢板的厚度和焊缝的横截面积等因素有关，坡口大、对接间隙大，焊缝截面积大，焊接能量也大，则变形也大。

为了给设计人员提供一定的参考，贴几个公式1、单V对接焊缝横向收缩近似值及公式：y = 1.01*e^（0.0464x）y＝收缩近似值e＝2.718282x＝板厚2、双V对接焊缝横向收缩近似值及公式：y = 0.908*e^（0.0467x ）y＝收缩近似值e＝2.718282x＝板厚、4、5、6、1 试述焊接残余变形的种类。

焊接过程中焊件产生的变形称为焊接变形。

焊后，焊件残留的变形称为焊接残余变形。

焊接残余变形有纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪变形等共六种，见图1，其中焊缝的纵向收缩变形和横向收缩变形是基本的变形形式，在不同的焊件上，由于焊缝的数量和位置分布不同，这两种变形又可表现为其它几种不同形式的变形。

2 焊件在什么情况下会产生纵向收缩变形？焊件焊后沿平行于焊缝长度方向上产生的收缩变形称为纵向收缩变形。

当焊缝位于焊件的中性轴上或数条焊缝分布在相对中性轴的对称位置上，焊后焊件将产生纵向收缩变形，其焊缝位置见表1。

焊缝的纵向收缩变形量随焊缝的长度、焊缝熔敷金属截面积的增加而增加，随焊件截面积的增加而减少，其近似值见表2。

表2 焊缝纵向收缩变形量的近似值（mm/m）注：表中所表示的数据是在宽度大约为15倍板厚的焊缝区域中的纵向收缩变形量，适用于中等厚度的低碳钢板。

3 试述焊缝的横向收缩变形量及其计算。

焊件焊后在垂直于焊缝方向上发生的收缩变形称为横向收缩变形，横向收缩变形量随板厚的增加而增加。

低碳钢对接接头、T形接头和搭接接头的横向收缩变形量，见表3、表4。

对接接头横向收缩变形量的近似计算公式，见表5。

焊接变形量计算公式

Longitudinal (σx) / Transverse (σy) stress. 焊件变形的种类及原由：一、纵向收缩变形：当焊接金属堆积于长条薄板时，在其冷却时，焊件沿着焊道垂直方向收缩，板即向上或向下卷曲形成变形，此种变形乃是由于纵向收缩所导致，如下图所示。
纵向收缩变形
纵向收缩变形量之计算 △L= (K1*Aw*L) / (A) △L =纵向收缩量
1
Aw =焊道的横截面积 A =母材工件的截面积 L =工件长度(mm) K1 =为焊接方法、材料热膨胀系数和多层焊层数有关的系数，对于不同焊接方法，系数K1的数值不同，(FCAW(CO2): 0.043，SAW: 0.071-0.076，SMAW: 0.048-0.057)。二、横向收缩变形：当薄板对接时，假如板之两端未予假焊或未假焊牢固而使它自由移动时，则焊接中将会使两板之边缘拉拢在一起，未焊接部分的板缘可能会重叠在一起，焊件沿焊道平行的轴线产生收缩现象，形成横向收缩变形，如下图所示。
横向收缩变形横向收缩变形量之计算 △S=0.2 Aw/t + 0.05d
△S =横向收缩量(mm) Aw =焊道的横截面积 t d =母材厚度(mm) =根部开口间隙(mm)
2
焊接变形量计算苏晏正
前言焊件变形(焊接热收缩残留应力变形) 在焊接过程中，由于对焊件局部加热与冷却作用，使熔填金属与母材附近产生热应变，这种热应变在焊道冷却时会产生收缩应力，因而使焊件产生弯曲，扭曲或扭转等现象，称之为变形。由上述可知，变形是焊接施工过程中，由于热胀与冷缩作用之结果