浅谈焊接变形与控制

摘要：通过对焊接变形产生的原因和种类的分析，为如何预防焊接变形所要采取的措施进行了阐述。

关键词：焊接变形 控制措施

焊接技术是机械制造业、建筑业及其他行业的关键技术之一，涵盖了机械矿山、航空航天、石油化工、建筑、起重及国防等各个行业。焊接为制造业的基础工艺与技术，为工业经济的发展做出了重要的贡献。据工业发达国家统计，每年需要经焊接加工才能使用的钢材就占钢材总产量的45%左右，我国也约有35%-45%的钢材要经过焊接才能变为最终的产品，而在钢材经过焊接成为最终产品的过程中我们经常会遇到焊接变形，如何控制焊接变形是钢材能否顺利成为产品的关键因素之一。因为在实际生产过程中焊接变形不仅影响焊件尺寸的准确性、外观质量和使用功能，而且很有可能降低焊件结构的承载力，轻则会使焊件报废，重则会造成安全生产事故。因此在实际生产中我们应从设计、焊接工艺，焊接方法、装配工艺着手来控制焊接变形，减小焊接变形，。

1.焊接变形产生的原因及类型

所谓焊接变形就是在焊接过程中，因为采用的是集中热源的局部加热，所以在焊件上会产生不均匀的温度场。不均匀温度场会使材料产生不均匀膨胀，处于高温区域的材料在加热过程中膨胀量大，温度较低的区域、膨胀量较小，冷热收缩不均匀就产生了变形。焊接变形可以区分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形和室温条件下的残余变形。而残余变形是影响焊接质量的主要因素，也是破坏最强的变形类型。焊接结构焊后的残余变形主要有：

1.1.纵向和横向收缩变形：焊件在焊后延焊缝方向发生的纵向收缩变形和垂直于焊缝方向发生的横向收缩变形。这两种收缩变形都是难以修复的，应在焊前下料时留有一定的余量，避免焊件焊后返工或报废；

1.2.弯曲变形：是由焊缝的纵向收缩变形和横向收缩变形引起的构件焊后的弯曲，例如横向焊缝在构件上分布不对称引起的变形；

1.3.角变形：焊缝截面形状不对称，或施焊层次不合理致使焊件的平面围绕焊缝在厚度方向上横向收缩变形，例如T型接头的变形；

1.4.波浪变形：焊件在焊接内应力的压应力的作用下，焊件可能失稳，焊后呈波浪形。实际生产中薄板容易在焊后产生这种成波浪型的变形，例如：由几条相互平行的角焊缝横向收缩产生的组合变形就会形成波浪变形；

1.5.扭曲变形：焊后沿构件的长度方向出现的螺旋形变形，而造成扭曲变形的原因一般是由于装配不良，施焊顺序不合理，致使焊缝的纵向和横向收缩变形没有规律性而引起的。角变形和波浪变形属于局部变形，其他变形类型属于整体变形。

2.预防焊接变形采取的措施

2.1.首先焊接结构在设计时

2.1.1.选用合理的焊缝尺寸和形状，在保证结构有足够承载能力的前提下，应采用尽量小的焊缝尺寸，同时选用对称破口。

2.1.2.应合理的安排焊缝位置和数量，在设计焊接连接缝位置时，应按焊接件的构造进行对称布置，通过合理的焊接顺序，焊接件只能产生线性变形；当焊缝为不对称时，产生的多为弯曲变形。所以尽量以构件的截面的中性轴为对称轴，焊缝不宜过长、过多、过于集中；在设计焊接连接缝数量时，适当的选择壁板厚度，可以减少肋板的数量，这样可以节省焊后由于变形而产生的变形校正投入。对于要求不严格的焊接件，这样做即使重量稍大，但还是比较经济的。

2.2.其次应该采取合理的装配工艺，因为结构的整体刚性总是比它的部件的刚性大，抗变形能力也强。一般采用

2.2.1.预留收缩余量法，就是在焊接之前通过计算预先把焊接之后缩短的尺寸预留出来；

2.2.2.反变形法，由于在冷却过程中焊缝会产生收缩反应，结果减少了工件焊接后的尺寸。为了抵消这种由于冷却而产生的焊接变形，在焊前装配时，人为地将焊件向焊接变形相反的方向进行变形。一般情况下，只要预计准确，控制得当，就能取得良好的效果。

2.2.3.刚性固定法，刚性固定法防止弯曲变形的效果远不如反变形法，焊接薄板时常采用这种方法，为了防止薄板焊接时的变形，常在焊缝两侧加型钢、压铁或楔子压紧固定。这种方法在焊接施工中应用较多，对角变形和波浪变形有显著地效果。

2.2.4.选择合理的装配顺序也是控制焊接变形的有效手段，对于大型焊件结构，适当的分成几个部件，分别进行装配焊接，然后再拼焊成整体，使不对称的焊缝或收缩量较大的焊缝能自由的收缩，而不至于引起整体结构的变形，也可以有效的预防焊接变形。

2.3.最后采取合理的焊接工艺措施。

2.3.1.采用合理的焊接方法；在实际生产中尽量选择C02气体保护焊等热源比较集中的焊接方法，不易采用焊条电弧焊，特别是不宜选用气焊。因为对于相同焊件、相同焊缝，选择不同的焊接方法，其焊接变形也不同，埋弧焊的焊接变形最大，其次为手弧焊，最小的焊接变形为C02气体保护焊。

2.3.2.采用合理的焊接顺序和方向；对截面形状、焊缝布置均匀对称的焊件，应采用对称焊接施工，而对于一些不对称焊缝，应先焊焊缝少的一侧后焊焊缝多的一侧。这样可使后焊一侧的变形足以抵消先焊一侧的变形，以减少焊件整体变形。

2.3.3.进行层间锤击：锤击焊缝法是在焊缝的冷却过程中，用圆头小锤均匀迅速地锤击焊缝，使金属产生塑性延伸变形，抵消一部分焊接收缩变形，从而减小焊接变形

在焊接生产中，，焊接变形是不可避免的，由于设计、工艺和操作方法的不合理会产生不同的焊接变形，而不同种类的焊接变形往往又不是单独出现的，而是同时出现，它们互相作用，互相影响。所以只有全面分析影响焊接变形的各种因素，掌握其影响规律，才能采取合理有效的措施来控制焊接变形。

参考文献：

[1]张应立 . 焊接质量管理与控制读本 . 北京化学工业出版社 2010年

[2]陈云祥. 焊接工艺 机械工业出版社 2002年

[3]高忠民 实用电焊技术 金盾出版社 2009年

[4]田锡唐 焊接手册 机械工业出版社 1992年

[5]付荣柏 焊接变形的控制与矫正 机械工业出版社 2006年

作者简介：

郭广凯（1978--），男，河南安阳人，本科，土木工程专业，研究方向：焊接变形与控制.