浅议焊接变形的影响因素及控制方法

【摘 要】随着社会的发展，工农等各行各业对焊接技术的要求越来越多、越来越严格，在焊接工作的实际操作过程中，由于焊接本身所具有的的特性很易造成急剧的非平衡加热及冷却，结构将不可避免地产生不可忽视的焊接残余变形。针对钢结构工程焊接技术的重点和难点，根据多年的工程实践经验，本文主要阐述实用焊接变形的影响因素及控制措施和方法。

【关键词】焊接变形；影响因素；控制措施

一、焊接变形的主要形式

还接变形的形式很多，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。二、影响变形的因素和危害性

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。

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。

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。另外，多层焊以及焊接工艺参数也对焊接变形有十分重要的影响。

三、对焊接变形的控制

1.刚性固定法

在减小焊接变形的众多方法中，刚性固定法是其中效果较为明显的一个，并且在焊接的过程中不必过分的考虑焊接顺序。但是这种方法也具有一些缺陷，其并不适用于所以的焊接变形控制，尤其对一些大件，这种方法不易操作且焊接完成后会留有较大的残余应力。所以这种方法比较适用于焊接厚度小于6mm且具有良好韧性的薄壁材料。另外刚性固定法结合反变形法配合使用则会产生良好的效果。当面对成批生产的焊件且形状复杂、尺寸不大的情况时，可以灵活的设计一个能够转动的专用焊接胎具，这样既可以实现批量生产，增加效率，又可以防止变形。

2.散热法

散热法又称强迫冷却法，其具体思路是通过一定手段或借助一定工具将焊接处的大量热量快速散走，进而最大限度的减少焊缝附近金属的受热面，以达到减小焊接变形的目的。这种方法通常用于表面推焊和补焊。通常选用紫铜作为散热垫，也可以在靠近焊缝处钻孔通冷却水，运用这种方法时，散热垫或者冷却收越靠近焊缝时，效果越明显。但是这种方法同样存在缺陷，比如实际操作过程十分复杂麻烦。

3.设计措施

防止焊接变形的设计措施主要有合理的选择焊接的尺寸和形式、尽可能减少不必要的焊接、合理安排焊缝位置等。对焊接尺寸的把控将直接关系到焊接工作量和变形程度，在焊接设计时，在保证结构的承载能力前提下，尽量减小焊缝。对于受力较大的丁字接头和十字接头，在保证相同的强度条件下，采用开坡口的焊缝可以比一般角焊缝减少焊缝金属，对减小变形有利。两外尽量合理选择筋板的形状和位置，避免出现不必要的焊缝，尽量选择对称与截面中性轴的焊缝，对减少梁、柱类型的结构的变形有良好效果。

4.工艺措施

工艺措施分为焊前预防、焊接过程和焊后矫正等措施。焊前预防的方法主要包括反变形法、加裕量法、刚性固定法和预拉伸法等。反变形发的原理是提前预测焊接过程中会出现的变形情况，然后再焊接时从相反的方向预先造成预变形量，使之在焊接完成时与实际产生的变形量互相抵消。见图2。预拉伸法是采用机械预拉伸或加热预拉伸的方法使钢板得到预先的拉伸与伸长，这时在张紧的钢板上进行焊接装配，焊后去除预拉伸或加热，使钢板恢复初始状态。焊接过程中采用合理的焊接方法和焊接参数，选择合理的焊接次序，随焊强制冷却等措施均可降低焊接残余应力、减小焊接变形，一般来遵循先焊短焊缝后焊长焊缝的原则。对于焊缝较多的构件，组焊使采用合理的焊接顺序，一般先焊接收缩量大的、拘束度大的焊缝。图3。

四、结束语

综合分析上述焊接变形的影响因素与减小焊接变形的措施，基本了解焊接变形的原因及变形的种类，针对焊接变形的原因和控制措施从焊接工艺等方面进行改进，有效防止减少焊接变形所带来的危害。

参考文献

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