焊接变形的控制

收缩变形


（1）纵向收缩变形：沿焊缝轴线方向尺 寸的缩短 （2）横向收缩变形：沿垂直于焊缝轴线 方向尺寸的缩短。
纵向收缩变形的影响因素



1）与截面积有关：焊件的截面积越大，焊件 的纵向收缩量越小 2）与长度有关：焊缝的长度越长，焊件的纵 向收缩量越大 3）与焊接层次有关：多层焊时每层焊缝所产 生的压缩塑性变形比单层焊时小。 4）与温度有关：焊件的原始温度提高，焊后 纵向收缩量增大 5）与材料性质有关：线膨胀系数大的材料， 焊后纵向收缩量大。
弯曲变形
焊缝的纵向收缩引起的弯曲变形
焊缝横向收缩引起的弯曲变形
弯曲变形的影响因素


主要影响因素就是焊缝位置的不对称， 导致受力不均衡，出现弯曲。 当焊缝位置对称或接近于截面中性轴， 则弯曲变形就比较小。
失稳变形（波浪变形）

对于薄板件焊接，由于焊缝的收缩会使 板面失稳变成波浪形。如下图
扭曲变形
焊接变形的控制

产生变形的原因 焊接变形的危害 焊接变形的种类和影响因素 焊接变形的控制 焊接变形的矫正
产生变形的原因
焊接时，熔化的金属及近缝区母材受 热膨胀，产生塑性变形。凝固时，焊缝 和近缝区金属收缩。从而产生纵向和横 向内应力，此内应力为拉应力。使焊缝 纵向和横向收缩，从而使焊件产生变形。 由于焊接时热胀冷缩是必然的，所以焊 接时产生变形是必然的。我们只能控制 但不能完全消除焊接变形。

对于梁式结构或细长构件，由于焊接顺序、焊接方 向或装配原因焊后截面向不同的方向倾斜造成构件 扭曲变形。
焊接变形的控制

控制变形的方法： 1、合理选择焊接方法和焊接规范 2、刚性固定法 3、反变形法 4、散热法 5、热平衡法 6、采用合理的焊接顺序和方向
合理选择焊接方法和焊接规范


选用线能量较低的焊接方法，可以有效地防止 焊接变形。例如采用CO2半自动焊来代替气焊 和手工电弧焊，不但效率高，而且可以减少薄 板结构的变形 。 焊接电流电压越大，焊件的受热量越大，变形 也就越大。对于焊缝不对称的细长构件而言， 有时可以通过选用适当的线能量，而不必用任 何反变形或夹具克服挠曲变形 。
a)
b)
散热法示意图
c)
a)水浸法散热 b)散热垫法散热 c) 喷水法散热
热平衡法

当焊接某些焊缝不对称布置的结构时， 焊后往往会产生弯曲变形。如果在与焊 缝的位置上采用气体火焰与焊接同步加 热，使加热区和焊缝产生同样的膨胀变 形，焊后其一致收缩，则可以防止弯曲 变形。
采用合理的焊接顺序和方向
焊接变形的矫正
机械矫正法 锤击法 火焰加热矫正法

机械矫正法

机械法是指利用压床、辊、千斤顶或者 用锤子敲打等手段矫正变形的方法。
机械法矫正焊接变形应注意以下事项： 对冷裂倾向较大的高强度钢采用此法应 慎重，因为机械法矫正易产生冷作硬化。 对重要焊件和合金钢焊件，矫正后应仔 细检查矫正处有无裂纹。
角变形
a)
b) 几种接头的角变形 a)堆焊 b)对接接头
c) c)T形接头
角变形的影响因素




1）与板厚有关：当热输入一定时，板厚越大， 角变形越大； 2）与热输入有关：板厚一定，热输入增大， 角变形也增； 3）与坡口形式有关：对接接头坡口截面不对 称的焊缝，其角变形大；坡口角度越大，角变 形越大 4）与焊接顺序有关：焊接顺序也会影响角变 形的大小。
火焰加热矫正法分为： 1 点状加热法 2 线状加热法 3 三角形加热法
点状加热法

点状加热是采用多个点状火焰对变形构 件进行大面积加热的矫正方法。加热点 的直径和数目应根据焊件的结构形状和 变形情况而定。对于厚板，加热点的直 径应大些；薄板的加热点直径则应小些。 变形量大时，加热点之间距离应小一些； 变形量小时，加热点之间距离应大一些。 这种加热方式尤其适用于对薄板波浪变 形的矫正。
合理的焊接顺序和方向： 先两端，后中间； 先内部，后外部； 先焊短焊缝，后焊长焊缝； 先焊焊缝少的一侧，再焊焊缝多的一侧； 对称焊缝保证对称，同向； 长焊缝分段倒退焊。

焊接顺序对角变形的控制
(a)单侧先焊 (b)两侧交替焊
(c)交替控制焊 (d) 同时对称焊
长焊缝的几种焊接顺序
焊接变形的危害

1）影响焊件的精度及使用性能； 2）降低装配质量,甚至使产品报废; 3）降低结构的承载能力； 4）影响焊件的美观; 5）提高制造成本。
焊接变形的种类和影响因素
焊接变形的种类： 1 收缩变形 2 角变形 3 弯曲变形 4 失稳变形(波浪变形) 5 扭曲变形。
刚性固定法

1）将焊件固定在刚性平台上 2）将焊件组合成刚度更大或对称的结构 3）利用焊接夹具增加结构的刚度和拘束 4）利用临时支撑增加结构的拘束。
反变形法

根据生产实践中已发生变形的规律，预先将焊 件向相反方向制成变形或预留变形收缩量再进 行焊接的方法。
焊前
焊后
散热法


散热法又称强迫冷却法。 散热法是指在焊接部位放置铜垫板或用水冷却 焊接部位背面，把焊接部位的热量迅速散去， 使焊缝附近受热面积大大减小，以达到减少焊 接变形的目的。 散热法不适于具有淬火倾向的产品，否则焊接 时易产生裂纹。
横向收缩变形的影响因素





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1）与热输入有关：横向收缩变形随焊接热输入增大而 增加。 2）与间隙有关：装配间隙增加，横向收缩也增加。 3）与焊接长度有关：焊缝的横向收缩沿焊接方向由小 到大，逐渐增大到一定程度后便趋于稳定。 4）与拘束程度有关：定位焊缝越长，横向收缩变形量 就越小 5）与金属填充量有关：对接接头的横向收缩量随焊缝 金属量的增加而增加大的。 6）与焊缝形式有关：角焊缝的横向收缩要比对接焊缝 小得多。
锤击法



该法用锤击来延展焊缝及其周围压缩塑性变形 区域的金属，达到消除焊接变形的目的。 这种方法比较简单，经常用来矫正不太厚的板 结构。 缺点是劳动强度大，表面质量不好 。
火焰加热矫正法


火焰加热矫正法是利用火焰局部加热， 在高温处，材料的热膨胀受到构件本身 刚性制约，产生局部压缩塑性变形，冷 却后收缩，抵消了焊后在该部位的伸长 变形，达到矫正变形之目的。 火焰加热可使用普通的气焊焊炬，不需 要专用的设备，操作方便，工艺灵活， 适应性强 。