如何防止焊接變形

1、焊接變形的種類(lèi)。焊接過(guò)程中焊件產(chǎn)生的變形稱(chēng)為焊接變形。焊后，焊件殘留的變形稱(chēng)為焊接殘余變形。焊接殘余變形有縱向收縮變形、橫向收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形和波浪變形等共六種，見(jiàn)圖1,其中焊縫的縱向收縮變形和橫向收縮變形是基本的變形形式，在不同的焊件上，由于焊縫的數(shù)量和位置分布不同，這兩 種變形又可表現(xiàn)為其它幾種不同形式的變形。圖1 a）飆向收蠟變形和橫向收蠟變解b）角變務(wù)c）專(zhuān)曲查解d）浚權(quán)童妙e扭曲變形2焊件在什么情況下會(huì)產(chǎn)生縱向收縮變形？焊件焊后沿平行于焊縫長(zhǎng)度方向上產(chǎn)生的收縮變形稱(chēng)為縱向收縮變形。當(dāng)焊縫位于焊件的中性軸上或數(shù)條 焊縫分布在相對(duì)中性軸的對(duì)稱(chēng)位置上，焊后焊件將產(chǎn)生縱向收

2、縮變形，其焊縫位置見(jiàn)表1。焊醸驚于娜杵裁面中心經(jīng)上兩片羋圓瓦對(duì)接成圓筒，焊嶷對(duì) 稱(chēng)布*工字策焊建對(duì)XX軸和y 軸均 對(duì)稱(chēng)車(chē)覽II4條執(zhí)焊建和所有肋扳焊蓋時(shí)x-J 軸、yy軸均對(duì)稱(chēng)ft I埠件產(chǎn)生縱向收編變孫的烽舞盤(pán)說(shuō)明5t YJ&W口、焊雉對(duì)焊件截面對(duì) 轉(zhuǎn)布焊縫的縱向收縮變形量隨焊縫的長(zhǎng)度、焊縫熔敷金屬截面積的增加而增加，隨焊件截面積的增加而減少, 其近似值見(jiàn)表2。表2焊縫縱向收縮變形量的近似值（mm/r）對(duì)接焊縫連續(xù)角焊縫間斷角焊縫0.15 0.30.2 0.40 0.1注：表中所表示的數(shù)據(jù)是在寬度大約為15倍板厚的焊縫區(qū)域中的縱向收縮變形量，適用于中等厚度的低碳鋼板。3試述焊縫的橫

3、向收縮變形量及其計(jì)算。焊件焊后在垂直于焊縫方向上發(fā)生的收縮變形稱(chēng)為橫向收縮變形，橫向收縮變形量隨板厚的增加而增加低碳鋼對(duì)接接頭、T形接頭和搭接接頭的橫向收縮變形量，見(jiàn)表3、表4* 3 低碳鋼對(duì)接接頭橫向收縮變（實(shí)驗(yàn)值）ft 4 低碳鋼豐形接頭、播援接頭向收韁變花（實(shí)驗(yàn)值）接頭橫載面理接方注橫向收蝎變厚（mm）手孤坤0+5水平柱置手孤焊2層0-3 T水平位*手H焊2層0水平也豐手孤輝2旦0.57 -*水平也丘手贏蟬2層0.8對(duì)接接頭橫向收縮變形量的近似計(jì)算公式，見(jiàn)表5表5對(duì)接接頭橫向收縮變形量的近似計(jì)算公式坡口形式橫向縮短量計(jì)算公式Y(jié)形 L 橫=0.1 8 +0.6雙Y形 L 橫=0.1 8 +

4、0.48 板厚（mm當(dāng)兩板自由對(duì)接、焊縫不長(zhǎng)、橫向沒(méi)有約束時(shí)，橫向收縮變形量要比縱向的大得多。4焊件在什么情況下會(huì)產(chǎn)生彎曲變形？如果焊件上的焊縫不位于焊件的中性軸上，并且相對(duì)于中性軸不對(duì)稱(chēng)（上下、左右），則焊后焊件將會(huì)產(chǎn) 生彎曲變形。如果焊縫集中在中性軸下方（或下方焊縫較多）則焊件焊后將產(chǎn)生上拱彎曲變形；相反如果 焊縫集中在中性軸上方（或上方焊縫較多），則焊件焊后將產(chǎn)生下凹彎曲變形。又如果焊件相對(duì)焊件中性 軸左、右不對(duì)稱(chēng)，則焊后將產(chǎn)生旁彎，焊件產(chǎn)生彎曲變形的焊縫位置，見(jiàn)表6。A 6 焊杵產(chǎn)生音曲變殛的焊序獨(dú)7口円焊豊董心在燼件 中性軸上測(cè)、焊后產(chǎn)生角孌晤燼雜也于婢件中性軸上博,嬋石產(chǎn)生下凹甯曲

5、變昭««««后對(duì)撞，燼建也于 理杵中性輸上備，焊宕產(chǎn)生下 凹奇曲變能丁形集.燼位于禪件中性 軸下AL拒后產(chǎn)生上拱嘴曲變那件中性軸上嵋輝愛(ài)多于下Mt焊后產(chǎn)生下世1彎曲礎(chǔ)形低碳鋼對(duì)接接頭在自由狀態(tài)下，焊后角變形的實(shí)驗(yàn)值，見(jiàn)表7注；壷圖中的F稱(chēng)為撓度用以羅示彎曲瓷晤的大小°5試述焊件產(chǎn)生角變形的原因及其數(shù)值。焊接時(shí)，由于焊接區(qū)沿板材厚度方向不均勻的橫向收縮而引起的回轉(zhuǎn)變形稱(chēng)為角變形見(jiàn)圖1b。產(chǎn)生角變形的原因是，焊縫的截面總是上寬下窄，因而橫向收縮量在焊縫的厚度方向上分布不均勻，上面 大、下面小，結(jié)果就形成了焊件的平面偏轉(zhuǎn)，兩側(cè)向上翹起一個(gè)角度。電渣焊

6、縫由于焊縫厚度均勻，所以 焊后焊件基本上不產(chǎn)生角變形。有色金屬和薄板，由于焊接過(guò)程中熔池承托不住焊件的重量，使兩側(cè)板下垂，結(jié)果會(huì)引起相反方向的角變 形。* 7 低碳噩對(duì)接接頭常變（實(shí)驗(yàn)值）弊接方式瀚變帶I手孤焊2層1*3光焊爲(wèi)手弧焊1.4'匸融畫(huà)手贏焊5層3$正面手孤焊五層，反面清抿揮3層(T1右向社焊J簡(jiǎn)面同時(shí)垂直弋卻0*手駆岸8民T手蠶焊船道13*測(cè)墊板上埋骯聲1層(T手甄焊2/3埋豪輝r鋼嶺板上埋甄弊2層6試述波浪變形和扭曲變形產(chǎn)生的原因。波浪變形 焊后構(gòu)件產(chǎn)生形似波浪的變形稱(chēng)為波浪變形。薄板對(duì)接焊后，存在于板中的內(nèi)應(yīng)力，在焊縫 附近是拉應(yīng)力，離開(kāi)焊縫較遠(yuǎn)的兩側(cè)區(qū)域?yàn)閴簯?yīng)力，如壓

7、應(yīng)力較大，平板失去穩(wěn)定就產(chǎn)生波浪變形，見(jiàn)圖1d。此外，當(dāng)焊件上的幾條角焊縫靠得很近時(shí)，由每角焊縫所引起的角變形連貫在一起也會(huì)形成波浪變形，見(jiàn) 圖2。波浪變形通常產(chǎn)生在薄板結(jié)構(gòu)中。圖扭曲變形構(gòu)件焊后兩端繞中性軸相反方向扭轉(zhuǎn)一角度稱(chēng)為扭曲變形，見(jiàn)圖1e。如果構(gòu)件的角變形沿長(zhǎng)度上分布不均勻和縱向有錯(cuò)邊，則往往會(huì)產(chǎn)生扭曲變形。如圖3a所示工字梁的四條角焊縫在定位焊后不采用適當(dāng)夾具，按圖3b所示的焊接方向（相鄰焊縫反向）進(jìn)行焊接，這時(shí)角變形沿著焊縫長(zhǎng)度逐漸增大，使構(gòu)件扭轉(zhuǎn)，即構(gòu)件扭轉(zhuǎn)，即產(chǎn)生扭曲變形。7如何利用合理的裝配焊接順序來(lái)控制焊接殘余變形?不同的構(gòu)件形式應(yīng)采用不同的裝配焊接方法。1）結(jié)構(gòu)截面對(duì)稱(chēng)

8、、焊縫布置對(duì)稱(chēng)的焊接結(jié)構(gòu)，采用先裝配成整體，然后再按一定的焊接順序進(jìn)行生產(chǎn)，使 結(jié)構(gòu)在整體剛性較大的情況下焊接，能有效地減少?gòu)澢冃?。例如，工字梁的裝配焊接過(guò)程， 可以有兩種不同方案， 見(jiàn)圖4。若采用圖4b所示的邊裝邊焊順序進(jìn)行生產(chǎn), 焊后要產(chǎn)生較大的上拱彎曲變形；若采用圖4c所示的整裝后焊順序，就可有效地減少?gòu)澢冃蔚漠a(chǎn)生。C)圖 4a）工字集的結(jié)構(gòu)形式b）邊裝邊輝醮序£整裝后憚廉序1-T#板2-J»« 1上豊樁2）結(jié)構(gòu)截面形狀和焊縫不對(duì)稱(chēng)的焊接結(jié)構(gòu)，可以分別裝焊成部件，最后再組焊在一起見(jiàn)圖 5。圖5b所示 的方案由于焊縫1離中性軸距離較大，所以彎曲變形較大，而

9、圖5a所示的焊縫1的位置幾乎與上蓋板截面 中性軸重合，所以對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的彎曲變形沒(méi)有影響。b)圖5 a）邊裝邊聲懇慶b）整裝后揮威序8如何利用合理的焊接順序來(lái)控制焊接殘余變形?對(duì)稱(chēng)焊縫采用對(duì)稱(chēng)焊接當(dāng)構(gòu)件具有對(duì)稱(chēng)布置的焊縫時(shí)，可采用對(duì)稱(chēng)焊接減少變形。如圖4所示工字梁，當(dāng)總體裝配好后先焊焊縫 1、2,然后焊接3、4,焊后就產(chǎn)生上拱的彎曲變形。如果按1、4、2、3的順序進(jìn)行焊接，焊后彎曲變形就會(huì)減小。但對(duì)稱(chēng)焊接不能完全消除變形，因?yàn)楹缚p的增加，結(jié)構(gòu)剛度逐漸增大， 后焊的焊縫引起的變形比先焊的焊縫小，雖然兩者方向相反，但并不能完全抵消，最后仍將保留先焊焊縫 的變形方向。不對(duì)稱(chēng)焊縫先焊焊縫少的一側(cè)因?yàn)橄群?/p>

10、焊縫的變形大，故焊縫少的一側(cè)先焊時(shí)，使它產(chǎn)生較大的變形，然后再用另一側(cè)多的焊縫引起的變形來(lái)加以抵消，就可以減少整個(gè)結(jié)構(gòu)的變形。9如何利用合理的焊接方向來(lái)控制焊接殘余變形？為控制焊接殘余變形而采用的焊接方向，有以下幾種：長(zhǎng)焊縫同方向焊接如T形梁、工字梁等焊接結(jié)構(gòu)，具有互相平行的長(zhǎng)焊縫，施焊時(shí)，應(yīng)采用同方向焊接，可以有效地控制扭曲變形，見(jiàn)圖6a。c J圖 6Q長(zhǎng)焊瑩同方向焊接小逆向分段遇坤醫(yī)C）啊蹇逆向分段退焊法同一條或同一直線(xiàn)的若干條焊縫，采用自中間向兩側(cè)分段退焊的方法，可以有效地控制殘余變形，見(jiàn)圖6b。跳焊法如構(gòu)件上有數(shù)量較多又互相隔開(kāi)的焊縫時(shí)，可采用適當(dāng)?shù)奶?，使?gòu)件上的熱量分布趨于均勻，能

11、減少焊接殘余變形，見(jiàn)圖 6c。10如何利用反變形法來(lái)控制焊接殘余變形？為了抵消焊接殘余變形，焊前先將焊件向與焊接殘余變形相反的方向進(jìn)行人為的變形，這種方法稱(chēng)為反變形法。例如，為了防止對(duì)接接頭產(chǎn)生的角變形，可以預(yù)先將對(duì)接處墊高，形成反向角變形見(jiàn)圖7a。為了防止工字梁翼板焊后產(chǎn)生角變形，可以將翼板預(yù)先反向壓彎見(jiàn)圖7b。在薄殼結(jié)構(gòu)上，有時(shí)需在殼體上焊接支承座之類(lèi)的零件，焊后殼體往往發(fā)生塌陷，為此，可以在焊前將支承座周?chē)臍け谙蛲忭攲?，然后再進(jìn)行 焊接見(jiàn)圖7c。圖 7B）平相對(duì)接焊反密晤 b）澤接工宇榮反璧帶c）薄充結(jié)構(gòu)丈承隊(duì)焊接反變誓采用反變形法控制焊接殘余變形，焊前必需較精確地掌握焊接殘余變形量，

12、通常用來(lái)控制構(gòu)件焊后產(chǎn)生的 彎曲變形和角變形，如反變形量留得適當(dāng)，可以基本抵消這兩種變形。11如何利用剛性固定法來(lái)控制焊接殘余變形？焊前對(duì)焊件采用外加剛性拘束，強(qiáng)制焊件在焊接時(shí)不能自由變形，這種防止焊接殘余變形的方法稱(chēng)為剛性 固定法。采用壓鐵防止薄板焊后的波浪變形見(jiàn)圖8。圖 8剛性固定法簡(jiǎn)單易行，適用面廣，不足之處是焊后當(dāng)外加剛性拘束卸掉后，焊件上仍會(huì)殘留一些變形，不 能完全消除，不過(guò)要比沒(méi)有拘束時(shí)小得多。另外，剛性固定法將使焊接接頭中產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，所以 對(duì)于一些抗裂性較差的材料應(yīng)該慎用。12如何利用散熱法和自重法來(lái)控制焊接殘余變形？散熱法 焊接時(shí)用強(qiáng)迫冷卻的方法將焊接區(qū)的熱量散走，減少

13、受熱面積從而達(dá)到減少變形的目的，這種方法稱(chēng)為散熱法，利用散熱法減少薄板的焊接變形見(jiàn)圖9。圖9b是將焊件浸入水中進(jìn)行焊接（常用于小容器焊接）。圖9c是用水冷銅塊進(jìn)行冷卻。圖 9"噴水掙卻b）徨人水中拎卻c）用水找啊塊撩卻1 一焊炬2輝件3水管斗一水睜銅塊散熱法不適用于焊接淬硬性較高的材料。自重法利用焊件本身的質(zhì)量在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的變形來(lái)抵消焊接殘余變形的方法稱(chēng)為自重法。如一焊 接梁上部的焊縫明顯多于下部，見(jiàn)圖10a，焊后整根梁產(chǎn)生下凹彎曲變形。為此焊前將梁放在兩個(gè)相距很近的支墩上，見(jiàn)圖10b，首先焊接梁的下部?jī)蓷l直焊縫，由于梁的自重和焊縫的收縮，將使梁產(chǎn)生彎曲變 形，焊畢，將支墩置于兩

14、頭，并使梁反身擱置，隨后焊接梁的上部，由于支墩是置于梁的兩頭，梁的自重 彎曲變形與第一次相反，不僅如此，上部焊縫的收縮變形方向也與下部焊縫收縮變形的方向相反，因此焊 后梁的彎曲變形得以控制，見(jiàn)圖10c。圖 10“焊接架結(jié)構(gòu)b）利用自Ifc法焊接C）焊后焊接禦慮狀13如何利用機(jī)械矯正法矯正焊接殘余變形？利用手工錘擊或機(jī)械壓力矯正焊接殘余變形的方法叫機(jī)械矯正法。手工錘擊矯正薄板波浪變形的方法，見(jiàn)圖11。圖11a表示薄板原始的變形情況，錘擊時(shí)錘擊部位不能是突起的地方，這樣結(jié)果只能朝反方向突岀，見(jiàn)圖11b，接著又要錘擊反面，結(jié)果不僅不能矯平，反而要增加11變形。正確的方法是錘擊突起部分四周的金屬，使之

15、產(chǎn)生塑性伸長(zhǎng)，并沿半徑方向由里向外錘擊，見(jiàn)圖c,或者沿著突起部分四周逐漸向里錘擊，見(jiàn)圖11do圖 11利用機(jī)械力矯正焊接殘余變形的方法，見(jiàn)圖12。圖12a是利用加壓機(jī)構(gòu)矯正工字梁焊后的彎曲變形。圖2b是利用圓盤(pán)形輾輪輾壓薄板焊縫及其兩側(cè)，使之伸長(zhǎng)來(lái)消除薄板焊后的殘余變形。圖12 a）工字樂(lè)機(jī)械嬌常b）陣攝黑壓療晤手工錘擊矯形勞動(dòng)強(qiáng)度大，技術(shù)難度高，但無(wú)須設(shè)備，適用于薄板的焊后矯形。機(jī)械矯正效率高、速度快、 效果好，但須要加壓機(jī)構(gòu)等設(shè)備，適用于中、大型焊件焊后的矯形。14如何正確進(jìn)行火焰矯正焊接殘余變形？利用火焰對(duì)焊件進(jìn)行局部加熱時(shí)產(chǎn)生的塑性變形，使較長(zhǎng)的金屬在冷卻后收縮，以達(dá)到矯正變形的目的稱(chēng)

16、 火焰加熱矯正法?；鹧婕訜岢C正法矯正焊件殘余變形時(shí)要注意以下事項(xiàng)：1）加熱用火焰通常采用氧乙炔焰，火焰性質(zhì)為中性焰，如果要求加熱深度小時(shí)，可采用氧化焰。2） 對(duì)于低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，加熱溫度為600800C，此時(shí)焊件呈櫻紅色。3）火焰加熱的方式有點(diǎn)狀、線(xiàn)狀和三角形三種，其中三角形加熱適用于厚度大、剛性強(qiáng)的焊件。4）加熱部位應(yīng)該是焊件變形的突岀處，不能是凹處，否則變形將越矯越嚴(yán)重。5）矯正薄板結(jié)構(gòu)的變形時(shí)，為了提高矯正效果，可以在火焰加熱的同時(shí)用水急冷，這種方法稱(chēng)為水火矯正 法。對(duì)于厚度較大而又比較重要的構(gòu)件或者淬硬傾向較大的鋼材，不可采用水火矯正法。6）夏天室外矯正，應(yīng)考慮到日照的影響。因?yàn)橹形绾颓宄吭訜嵝Ч灰粯印?）薄板變形的火焰矯正過(guò)程中，可同時(shí)使用木錘進(jìn)行錘擊，以加速矯正效果。15試述用電磁錘法矯正焊接殘余變形的工作原理。電磁錘法又稱(chēng)強(qiáng)電磁脈沖矯正法，其矯正焊件變形的過(guò)程如下：把一個(gè)由絕緣的圓盤(pán)形線(xiàn)圈組成的電磁錘 放置于焊件待矯正處，從已充電的高壓電容向其放