最新34焊接残余变形
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• 但热输入增大到一定程度，堆焊面与背面的温差 减小，角变形反而减小。
㈡对接接头的角变形
对接焊层数与角变形的关系
（2）对接接头的角变形
• 对接接头的角变形主要与坡口形式、坡口角度、焊接 层数、焊接顺序等有关。
• 坡口截面不对称的焊缝，其角变形大，因而用X形坡 口代替V形坡口，有利于减小角变形；
34焊接残余变形
3.4 焊接残余变形
焊接残余变形的分类：分七类
㈠纵向收缩变形 ㈡横向收缩变形
假想力作用在塑性变形区上
焊件纵向收缩的影响因素
• 纵向收缩变形量一般随长度的增加而增加； • 焊件的截面积越大，焊件的纵向收缩量越小； • 纵向收缩变形量还取决于材料的弹性模量、压缩塑
性变形区的面积和压缩塑性变形量等。
影响压缩塑性变形量的因素？ • 压缩塑性变形量与纵向收缩变形量成正比； • 其大小与焊接方法、焊接参数、焊接顺序以及母材的
热物理性质有关， • 其中以热输入影响最大。 • 一般情况下，压缩塑性变形量与热输入成正比。
线能量对焊接纵向变形的影响:多层焊与单层焊
多层焊时每层焊 缝所产生的压缩 塑性变形区面积 比单层焊时小。
• 热输入、板厚和坡口角度增大，横向收缩量也 增加，但是板厚的增大会使接头的刚度增大， 可以限制焊缝的横向收缩，使横向收缩量减少。
• 多层焊时，先焊的焊道引起的横向收缩较明显， 后焊焊道引起的横向收缩量逐层减小。
• 焊接方法对横向收缩量也有影响：如相同尺寸 的构件，采用埋弧自动焊比采用焊条电弧焊时 横向收缩量小；气焊的横向收缩量比电弧焊的 大。
• 横向收缩的大小还与装配后定位焊和装夹情况有关：定 位焊焊缝越长，装夹的拘束程度越大，横向收缩变形量 就越小。
横向收缩变形与线能量和板厚的关系
横向收缩在焊缝长度方向上的分布
㈡对接接头
留有间隙的平板对 接焊的横向变形
不留间隙的平板对 接焊的横向变形
对接接头的横向收缩量
• 对接接头的横向收缩量随焊缝金属量的增加而 增大；
• 另外，横向收缩量沿焊缝长度方向分布是不均匀的：因 为先焊的焊缝冷却收缩对后焊的焊缝有一定挤压作用， 使后焊的焊缝横向收缩量更大——一般来说，焊缝的横 向收缩沿焊接方向是由小到大，逐渐增大到一定长度后 便趋于稳定;由于这个原因，生产中常将一条焊缝的两 端头间隙取不同值，后半部分比前半部分要大1～3mm。
㈠堆焊及角焊缝
角焊缝的横向收缩
角焊缝的横向收缩要比对接焊缝的横向收缩小得多。 同样的焊缝尺寸，板越厚，横向收缩变形越小。
横向收缩变形的影响因素
• 不管何种接头形式，其横向收缩变形量总是随焊接热输 入增大而增加。
• 装配间隙对横向收缩变形量的影响也比较大，且情况复 杂：一般来说，随着装配间隙的增大，横向收缩也增加。
• 坡口角度越大，焊缝横向收缩沿板厚分布越不均匀， 角变形越大。
• 同样板厚和坡口形式下，多层焊比单层焊角变形大， 多层多道焊比多层焊角变形大。
• 另外，坡口截面对称，采用不同的焊接顺序，产生的 角变形大小也不相同，X形坡口对接接头，先焊完一 面后翻转再焊另一面，焊第二面时，焊件刚性增加， 焊接时所产生的角变形小于第一面产生的角变形，最 终产生一定的残余角变形。
沿焊缝纵向热变形对横向变形的影响
四、角变形
产生原因：横向收缩在厚度方向上的不均匀分布
（1）平板堆焊的角变形
平板堆焊时，在钢板厚度方向上的温度分布是不均匀的:温度高 的一面受热膨胀较大，另一面膨胀小甚至不膨胀。
由于焊接面膨胀受阻， 出现较大的压缩塑性 变形，这样，冷却时 在钢板厚度方向上产 生收缩不均匀的现象， 焊接一面收缩大，另 一面收缩小，所以产 生角变形。
薄板焊接时，正反面的温差小，且薄板的刚度小，焊接过程 中，在压应力作用下易产生失稳，使角变形方向不定，没有 明显规律性。
但多层焊所引起的 总变形量并不等于 各层焊缝之和，因 为各层所产生的塑 性变形区面积是相 互重叠的。
原始温度对焊件纵向收缩的影响
• 一般来说，焊件的原始温度提高，相当于热输 入增大，焊后纵向收缩量增大。
• 但是，当原始温度高到某一程度，可能会出现 相反的情况：因为随着原始温度的提高，焊件 上的温差减小，温度趋于均匀化，压缩塑性变 形率下降，可使压缩塑性变形量减小，从而使 纵向收缩量减小。
Fra Baidu bibliotek 对接多层焊防止角变形方法
先在一面少焊几层，然后翻转过来焊满另一面，使其产生的角 变形稍大于先焊的一面，最后再翻转过来焊满第一面，这样就 能以最少的翻转次数来获得最小的角变形。 或：应先焊焊接量少的一面，后焊焊接量多的一面，并且注意 每一层的焊接方向应相反。
图2-10 角变形与焊接顺序的关系
a)对称坡口非对称焊 b)对称坡口对称交替焊 c)对称坡口非对称焊 d)非对称坡口非对称焊
两面角焊缝丁字接头 再乘以系数1.15~1.40
钢制构件的挠度估算
单道焊缝引起的挠度:
f k1FH eL2 (cm) 8I
k1见表2-1,e为焊缝到构件中距 性离 轴的
多层焊和双面角焊缝引起的挠度: f k2k1FH 8IeL2(cm )
三、横向收缩变形及其产生的挠曲变形
➢在热源附近的金属受热膨胀，受周围较冷金属的约束 而承受压应力，在板宽方向上产生压缩塑性变形，并使 其厚度增加，结果表现为横向收缩。 ➢产生横向收缩变形的过程比较复杂，影响因素很多， 如热输入、接头形式、装配间隙、板厚、焊接方法以及 焊件的刚性等，其中以热输入、装配间隙、接头形式等 影响最为明显。
焊件材料的线膨胀系数的影响
• 线膨胀系数大的材料，焊后纵向收缩量大， 如不锈钢和铝比碳钢焊件的收缩量大等。
细长构件纵向收缩量的经验公式估算:
单层焊的纵向收缩量
Lk1FHL F
其中 k1取值见 2－ 表 1，FH为焊缝截面
多层焊的纵向收缩量
Lk2
k1FHL F
其中 k2 185s n, n为多层焊层
（1）平板堆焊的角变形
（1）平板堆焊的角变形的影响因素
• 角变形的大小与焊接热输入、板厚等因素有关， 当然也与焊件的刚性有关。
• 当热输入一定，板厚越大，厚度方向上的温差越 大，角变形增加；
• 但当板厚增大到一定程度，此时构件的刚性增大， 抵抗变形的能力增强，角变形反而减小。
• 板厚一定时，热输入增大，压缩塑性变形量增加， 角变形增加；
㈡对接接头的角变形
对接焊层数与角变形的关系
（2）对接接头的角变形
• 对接接头的角变形主要与坡口形式、坡口角度、焊接 层数、焊接顺序等有关。
• 坡口截面不对称的焊缝，其角变形大，因而用X形坡 口代替V形坡口，有利于减小角变形；
34焊接残余变形
3.4 焊接残余变形
焊接残余变形的分类：分七类
㈠纵向收缩变形 ㈡横向收缩变形
假想力作用在塑性变形区上
焊件纵向收缩的影响因素
• 纵向收缩变形量一般随长度的增加而增加； • 焊件的截面积越大，焊件的纵向收缩量越小； • 纵向收缩变形量还取决于材料的弹性模量、压缩塑
性变形区的面积和压缩塑性变形量等。
影响压缩塑性变形量的因素？ • 压缩塑性变形量与纵向收缩变形量成正比； • 其大小与焊接方法、焊接参数、焊接顺序以及母材的
热物理性质有关， • 其中以热输入影响最大。 • 一般情况下，压缩塑性变形量与热输入成正比。
线能量对焊接纵向变形的影响:多层焊与单层焊
多层焊时每层焊 缝所产生的压缩 塑性变形区面积 比单层焊时小。
• 热输入、板厚和坡口角度增大，横向收缩量也 增加，但是板厚的增大会使接头的刚度增大， 可以限制焊缝的横向收缩，使横向收缩量减少。
• 多层焊时，先焊的焊道引起的横向收缩较明显， 后焊焊道引起的横向收缩量逐层减小。
• 焊接方法对横向收缩量也有影响：如相同尺寸 的构件，采用埋弧自动焊比采用焊条电弧焊时 横向收缩量小；气焊的横向收缩量比电弧焊的 大。
• 横向收缩的大小还与装配后定位焊和装夹情况有关：定 位焊焊缝越长，装夹的拘束程度越大，横向收缩变形量 就越小。
横向收缩变形与线能量和板厚的关系
横向收缩在焊缝长度方向上的分布
㈡对接接头
留有间隙的平板对 接焊的横向变形
不留间隙的平板对 接焊的横向变形
对接接头的横向收缩量
• 对接接头的横向收缩量随焊缝金属量的增加而 增大；
• 另外，横向收缩量沿焊缝长度方向分布是不均匀的：因 为先焊的焊缝冷却收缩对后焊的焊缝有一定挤压作用， 使后焊的焊缝横向收缩量更大——一般来说，焊缝的横 向收缩沿焊接方向是由小到大，逐渐增大到一定长度后 便趋于稳定;由于这个原因，生产中常将一条焊缝的两 端头间隙取不同值，后半部分比前半部分要大1～3mm。
㈠堆焊及角焊缝
角焊缝的横向收缩
角焊缝的横向收缩要比对接焊缝的横向收缩小得多。 同样的焊缝尺寸，板越厚，横向收缩变形越小。
横向收缩变形的影响因素
• 不管何种接头形式，其横向收缩变形量总是随焊接热输 入增大而增加。
• 装配间隙对横向收缩变形量的影响也比较大，且情况复 杂：一般来说，随着装配间隙的增大，横向收缩也增加。
• 坡口角度越大，焊缝横向收缩沿板厚分布越不均匀， 角变形越大。
• 同样板厚和坡口形式下，多层焊比单层焊角变形大， 多层多道焊比多层焊角变形大。
• 另外，坡口截面对称，采用不同的焊接顺序，产生的 角变形大小也不相同，X形坡口对接接头，先焊完一 面后翻转再焊另一面，焊第二面时，焊件刚性增加， 焊接时所产生的角变形小于第一面产生的角变形，最 终产生一定的残余角变形。
沿焊缝纵向热变形对横向变形的影响
四、角变形
产生原因：横向收缩在厚度方向上的不均匀分布
（1）平板堆焊的角变形
平板堆焊时，在钢板厚度方向上的温度分布是不均匀的:温度高 的一面受热膨胀较大，另一面膨胀小甚至不膨胀。
由于焊接面膨胀受阻， 出现较大的压缩塑性 变形，这样，冷却时 在钢板厚度方向上产 生收缩不均匀的现象， 焊接一面收缩大，另 一面收缩小，所以产 生角变形。
薄板焊接时，正反面的温差小，且薄板的刚度小，焊接过程 中，在压应力作用下易产生失稳，使角变形方向不定，没有 明显规律性。
但多层焊所引起的 总变形量并不等于 各层焊缝之和，因 为各层所产生的塑 性变形区面积是相 互重叠的。
原始温度对焊件纵向收缩的影响
• 一般来说，焊件的原始温度提高，相当于热输 入增大，焊后纵向收缩量增大。
• 但是，当原始温度高到某一程度，可能会出现 相反的情况：因为随着原始温度的提高，焊件 上的温差减小，温度趋于均匀化，压缩塑性变 形率下降，可使压缩塑性变形量减小，从而使 纵向收缩量减小。
Fra Baidu bibliotek 对接多层焊防止角变形方法
先在一面少焊几层，然后翻转过来焊满另一面，使其产生的角 变形稍大于先焊的一面，最后再翻转过来焊满第一面，这样就 能以最少的翻转次数来获得最小的角变形。 或：应先焊焊接量少的一面，后焊焊接量多的一面，并且注意 每一层的焊接方向应相反。
图2-10 角变形与焊接顺序的关系
a)对称坡口非对称焊 b)对称坡口对称交替焊 c)对称坡口非对称焊 d)非对称坡口非对称焊
两面角焊缝丁字接头 再乘以系数1.15~1.40
钢制构件的挠度估算
单道焊缝引起的挠度:
f k1FH eL2 (cm) 8I
k1见表2-1,e为焊缝到构件中距 性离 轴的
多层焊和双面角焊缝引起的挠度: f k2k1FH 8IeL2(cm )
三、横向收缩变形及其产生的挠曲变形
➢在热源附近的金属受热膨胀，受周围较冷金属的约束 而承受压应力，在板宽方向上产生压缩塑性变形，并使 其厚度增加，结果表现为横向收缩。 ➢产生横向收缩变形的过程比较复杂，影响因素很多， 如热输入、接头形式、装配间隙、板厚、焊接方法以及 焊件的刚性等，其中以热输入、装配间隙、接头形式等 影响最为明显。
焊件材料的线膨胀系数的影响
• 线膨胀系数大的材料，焊后纵向收缩量大， 如不锈钢和铝比碳钢焊件的收缩量大等。
细长构件纵向收缩量的经验公式估算:
单层焊的纵向收缩量
Lk1FHL F
其中 k1取值见 2－ 表 1，FH为焊缝截面
多层焊的纵向收缩量
Lk2
k1FHL F
其中 k2 185s n, n为多层焊层
（1）平板堆焊的角变形
（1）平板堆焊的角变形的影响因素
• 角变形的大小与焊接热输入、板厚等因素有关， 当然也与焊件的刚性有关。
• 当热输入一定，板厚越大，厚度方向上的温差越 大，角变形增加；
• 但当板厚增大到一定程度，此时构件的刚性增大， 抵抗变形的能力增强，角变形反而减小。
• 板厚一定时，热输入增大，压缩塑性变形量增加， 角变形增加；