浅谈如何加强焊接变形的控制

浅谈如何加强焊接变形的控制

摘要：随着科学技术的高速发展，焊接结构的应用日益广泛。在焊接构件时，

由于结构上的差异，不仅影响了构件的外形美观，提高了生产成本，而且降低了

结构的强度和使用寿命，还可引起事故。特别是随着焊接结构向大型化、高强化

和安全化等方面的不断发展，研究焊接变形显得更为重要。?本文就如何加强焊

接变形的控制进行论述。

关键词：焊接变形控制重要性

0 引言

随着科学技术的高速发展，焊接结构的应用日益广泛。在焊接构件时，由于

结构上的差异，不仅影响了构件的外形美观，提高了生产成本，而且降低了结构

的强度和使用寿命，还可引起事故。特别是随着焊接结构向大型化、高强化和安

全化等方面的不断发展，研究焊接变形显得更为重要。?焊接作业属于特种作业，需要较为精湛的专业技术。焊接作业时会有焊缝产生，而且通常会在水平或是垂

直的方向，这些焊缝在温度条件下会产生收缩，从而导致变形的发生，当变形量

在允许值内时则可以不予处理，一旦变形量超出正确的范围，则需要对产生的焊

接变形进行矫正，部分焊接变形的材料在矫正后则会因无法使用而废弃，即使能

再正常使用的也导致了作业时间增加，所以无论哪种情况都会导致成本上的浪费，因此对于预防和控制焊接变形的发生，有效的减少或是避免焊接变形的发生机率，从而有效的提高作业效率，降低生产成本。

1 变形与焊接应力的产生

1.1 产生变形与焊接应力的机理

焊接变形是由多种因素交互作用而导致的结果。通常，若仅就其内拘束的效

应而言，焊接变形的主要形成原因是由于焊接过程中构件受到不均匀的加热和冷却，焊件各部位金属热胀冷缩的程度不均，焊件各部分相互连接而又相互制约，

不能自由的伸长和缩短，使焊件本身产生应力不均匀，导致焊件的变形。其中，

焊接变形与焊接应力又同时存在，互为因果。若要控制好焊接变形，则对焊接应

力的认识和掌握也必不可少。

1.2 变形与焊接应力的影响因素

1.2.1 结构因素。在影响焊接变形的因素当中最复杂、最关键的一个因素就是

焊接结构的设计。它的总体原则为焊接残余应力随着束度的增加而增加，焊接变

形则是随着束度的增加而减少。在焊接变形的时候，工件自身的拘束度会不断地

发生变化，所以本身应当是变拘束结构，另外外加拘束也会产生相应的影响。通

常状况，在焊接时候发挥主导地位的是复杂结构本身的拘束作用，而在焊接的时候，随着结构复杂程度增加结构自身的拘束度变化状况也会相应增加。所以，设

计结构的时候应当结合加强筋或者筋板的数量位置以及结构板的厚度等来优化，

有助于减少焊接变形的发生。

1.2.2 制造因素。对于焊接变形，焊接工艺的发挥的影响有很多方面，例如焊

接夹具与胎架的应用、焊接顺序、构件的固定方法或定位、焊接输入的电压电流量、焊接方法等。在这些工艺因素当中，对焊接变形影响最为明显的是焊接顺序，通常状况下，焊接顺序的改变能够使残余应力的应力状态与分布也发生改变，进

而使焊接变形减少。另外，焊接工艺参数和多层焊同样对焊接变形起着重要作用。

1.2.3 材料因素。材料对焊接变形发生的影响除了与焊接材料有关以外，与母

材的关系也非常紧密，在产生焊接变形的这一过程当中，材料的力学性能参数以

及热物理性能参数都发挥了比较重要的影响。热物理性能参数发挥的影响集中体

现于热传导系数上，正常状况下，如果热传导的系数越小，那么温度梯度就会越大，而焊接变形则会越明显。对于焊接变形力学性能所发挥的影响相对来讲就要

复杂的多，其中影响最为明显的是热膨胀系数，焊接变形会随热膨胀系数的增加

而增加。

2 控制焊接变形的具体措施

2.1 工艺措施

工艺措施指的是制造生产焊接构件的时候所实施的一系列措施，我们可以把

它具体的分成焊后矫正措施、焊中的控制措施以及焊前预防措施。

2.1.1 焊前的预防措施。刚性固定组装法、预拉伸法以及变形预防是主要的焊

前预防方法。

所谓的刚性固定组装法指的是用刚性胎具或者夹具尽可能地把被焊构件固定住，这种方法能够控制待焊构件的弯曲变形以及角变形等。

而预拉伸法在薄板平面构件中用的比较多，焊接的时候应当在薄板有预先热

膨胀量或者有预张力的状况下面进行。焊接以后，去除加热或者预拉伸，恢复薄

板的初始状态，能够使焊接的残余应力得以有效降低，进而使焊接变形得到控制。预热能够减小温度梯度，预热温度不同那么对于降低残余应力方面也会产生一定

差别。

反变形法也叫做预变性法指的是依照预测焊接变形的方向与大小，在装配待

焊工件的时候导致的和焊接残余变形方向相反、大小相当的反变形量（预变形量），焊接以后焊接的残余变形和预变形量相抵消，构件可以恢复到开始设计时

候要求的尺寸与几何形状。

2.1.2 焊时的控制措施。焊时控制的方法主要有选择合理的焊接顺序、采用合

理的焊接规范参数与焊接方法，采用随焊跟踪激冷、随焊碾压、随焊两侧加热等

措施。对焊接规范参数进行合理地控制、选择那些线能量比较低的焊接方法能够

对焊接变形进行有效地防止。随焊跟踪激冷、随焊碾压、随焊两侧加热等措施能

够减小焊接变形并降低残余应力。随焊激冷法可以减少焊接变形以及降低残余应力。随焊两侧加热能够使最大剪切应变、纵向应变以及横向应变的变化更为平缓，分布更为均匀，减小变形与焊接残余应力。在生产应用中，随焊碾压这种方法因

为使用不便、设备复杂等原因会受到一些限制，可是这种方法在焊接变形的提高

等方面有着非常良好的效果。

对于变形和焊接残余应力焊接顺序会发挥比较大的影响，焊接顺序不同，?

残余应力分布的规律也不相同，可是对于降低残余应力的整体幅值却没有太大的

作用，但是这种方法能够有效地控制焊接变形，特别是在多道焊中其作用更为明显。

2.2 设计措施

2.2.1 对焊缝位置要合理安排。进行焊接结构设计的时候，焊缝的安排要尽可

能地与截面中性轴对称，或者与中性轴相接近，这能够有效地减少柱、梁等发生

的挠曲变形。

2.2.2 减少那些没有必要的焊缝。进行焊接结构设计的时候，对于筋板的形状

应当合理选择并对其位置进行适当地安排，力争减少焊缝的数量，减少那些没有

必要的焊缝，进而使焊接变形减小。

2.2.3 焊接的形式与尺寸要合理地选择。焊接的尺寸与焊接变形的大小以及焊

接工作量有着直接的关系。如果焊缝的尺寸较大的话，焊接变形与焊接量也都会