焊接變形的種類

1、1. 焊接變形的種類焊接過程中焊件產(chǎn)生的變形稱為焊接變形。焊后，焊件殘留的變形稱為焊接殘余變形。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，見圖1，圖 I擬向收血畫靜和橫問收箱變科 b）瑞空陋C）彎曲喪膨 ay at浪童理扭曲蠻形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。2. 焊件在什么情況下會產(chǎn)生縱向收縮變形？焊件焊后沿平行于焊縫長度方向上產(chǎn)生的收縮變形稱為縱向收縮變形。當焊縫位于焊件的中性軸上或數(shù)條焊縫分布在相對中性軸的對稱位置上，焊后焊件將產(chǎn)

2、生縱向收縮變形， 其焊縫位置見表1。艇 1 輝件產(chǎn)生鎳向收笙褻彌的輝縊位91圈燼植也于如杵醍向中心線上齦¥璀壊口*焊對輝件截面對 稱布畫兩片半1N瓦對接成懈筒，焊對工字集焊蜂對口工軸和y 軸均 對稱布4條縱焊整和斷有肋板輝轉(zhuǎn)対 * 軸均對稱焊縫的縱向收縮變形量隨焊縫的長度、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，其近似值見表2。表2焊縫縱向收縮變形量的近似值（mm/m）對接焊縫連續(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 中等厚度的低碳鋼板。15倍板厚的焊縫區(qū)域中的縱向收縮變形量,適用于3. 試述焊縫的橫向收縮變形

3、量及其計算3、表 4。焊件焊后在垂直于焊縫方向上發(fā)生的收縮變形稱為橫向收縮變形，橫向收縮變形量隨板 厚的增加而增加。低碳鋼對接接頭、T形接頭和搭接接頭的橫向收縮變形量，見表« 4 低理鍋丁舷播頭、搭撲擴頭憤問臨翁變攤（宴餐值）接面胖接育怯*向收蛹喪曲 （mm）0.5水蘋也覽寺孤理工涇0.3水罟倫手豪掃2層0w syf水平腔.手孤弭2血0+5水乎也*手強輝2啟0+8對接接頭橫向收縮變形量的近似計算公式，見表5。表5對接接頭橫向收縮變形量的近似計算公式坡口形式橫向縮短量計算公式Y(jié) 形_ 橫=0.1 +0.6雙 Y 形_ 橫=0.1 S +0.4 3厚（mm）。當兩板自由對接、焊縫不長、橫

4、向沒有約束時，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，并且相對于中性軸不對稱 （上下、左右），則焊后焊件將會產(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。又如果焊件相對焊件中性軸左、右不對稱，則焊后將產(chǎn)生旁彎，焊件產(chǎn)生彎曲變形的焊縫位置，見表 6。a 7低碑爾討接接頭角礎(chǔ)飛（實驗值）ft 6 輝件產(chǎn)生有曲變理的禪鋼獨說明Y W口*焊蜀心在煉件 中性軸上需，焊話產(chǎn)生肅變晤澤盤悝于輝件中性軸上SL輝后產(chǎn)生下凹考曲

5、變解擁板卷測皆對援 ®»ST 蟬件中n«iMt焊后產(chǎn)生下 凹彎曲變理T形舉豳也于焊件申性 下IL輝后產(chǎn)生上攜號曲變焊件中性軸上鼻齋賽于下澤怎產(chǎn)生下凹棗曲變率注：壺圖申的/稱為撓度，用£表示彎曲變形量的大小口5. 試述焊件產(chǎn)生角變形的原因及其數(shù)值焊接時，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)變形稱為角變形見 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)向上翹起一個角度。電 渣焊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

6、，由于焊接過程中熔池承托不住焊件的重量，使兩側(cè)板下垂，結(jié)果會引 起相反方向的角變形。低碳鋼對接接頭在自由狀態(tài)下，焊后角變形的實驗值，見表7。匸光牌棗手弧悍L4*3.5'rin正面豐豪焊五層反面清根瘁3蠱匸j右向氣燼兩面同時垂立弋坤手 M22H啊墊S±4#<M IHeSs1/3手豪焊2/33"爾墊皈上埋砂 2 £6. 試述波浪變形和扭曲變形產(chǎn)生的原因（1 ）波浪變形 焊后構(gòu)件產(chǎn)生形似波浪的變形稱為波浪變形。薄板對接焊后，存在于板中的內(nèi)應(yīng)力，在焊縫附近是拉應(yīng)力，離開焊縫較遠的兩側(cè)區(qū)域為壓應(yīng)力，如壓應(yīng)力較大，平板失去穩(wěn)定就產(chǎn)生波浪變形，見圖1d。此外，當焊

7、件上的幾條角焊縫靠得很近時，由每角焊縫所引起的角變形連貫在一起也會 形成波浪變形，見圖 2。波浪變形通常產(chǎn)生在薄板結(jié)構(gòu)中。（2）扭曲變形 構(gòu)件焊后兩端繞中性軸相反方向扭轉(zhuǎn)一角度稱為扭曲變形，見圖1e。如果構(gòu)件的角變形沿長度上分布不均勻和縱向有錯邊，則往往會產(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夾具，按圖3b所示的焊接方向（相鄰焊縫反向）進行焊接，這時角變形沿著焊縫長度逐漸增大，使構(gòu)件扭轉(zhuǎn)，即構(gòu)件扭轉(zhuǎn)，即產(chǎn)生扭 曲變形。b>a）焊前b）悍后7. 如何利用合理的裝配焊接順序來控制焊接殘余變形？ 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)截面對稱、焊縫布置對

8、稱的焊接結(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，能有效地減少彎曲變形。例如，工字梁的裝配焊接過程，可以有兩種不同方案，見圖圖 43）工字架的結(jié)的形式b）邊裝邊焊闇序c）整裝后焊嵐序l-Tift 2-U« 1 上擡鞍4c若采用圖4b所示的邊裝邊焊順序進行生產(chǎn)，焊后要產(chǎn)生較大的上拱彎曲變形；若采用圖 所示的整裝后焊順序，就可有效地減少彎曲變形的產(chǎn)生。（2）結(jié)構(gòu)截面形狀和焊縫不對稱的焊接結(jié)構(gòu)，可以分別裝焊成部件，最后再組焊在一 起見圖5。r>3二 L»圖5 a）邊裝邊焊巖洋b）彼奘后焊順序圖5b所示的方案由于焊縫 1離中性

9、軸距離較大， 所以彎曲變形較大，而圖5a所示的焊縫1的位置幾乎與上蓋板截面中性軸重合，所以對整個結(jié)構(gòu)的彎曲變形沒有影響。8. 如何利用合理的焊接順序來控制焊接殘余變形？（1 ）對稱焊縫采用對稱焊接當構(gòu)件具有對稱布置的焊縫時， 可采用對稱焊接減少變形。如圖4所示工字梁，當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的順序進行焊接，焊后彎曲變形就會減小。但對稱焊接不能完 全消除變形，因為焊縫的增加，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。（2 ）不對稱焊縫先焊焊縫少的一

10、側(cè)因為先焊焊縫的變形大，故焊縫少的一側(cè)先焊時，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加以抵消，就可以減少整個結(jié)構(gòu)的變形。9. 如何利用合理的焊接方向來控制焊接殘余變形？為控制焊接殘余變形而采用的焊接方向，有以下幾種：（1）長焊縫同方向焊接如T形梁、工字梁等焊接結(jié)構(gòu)，具有互相平行的長焊縫，施焊時，應(yīng)采用同方向焊接，可以有效地控制扭曲變形，見圖6a。采用自中間向兩側(cè)分段退焊的可采用適當?shù)奶?，使?gòu)件上（2） 逆向分段退焊法同一條或同一直線的若干條焊縫,方法，可以有效地控制殘余變形，見圖6b。（3）跳焊法 如構(gòu)件上有數(shù)量較多又互相隔開的焊縫時，的熱量分布趨于均勻，能減少焊接殘余變形，

11、見圖6c。a)長焊墅同方囪焊接b）逆向分段過焊醫(yī)c）現(xiàn)婷扶10. 如何利用反變形法來控制焊接殘余變形？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行人為的變形， 這種方法稱為反變形法。例如，為了防止對接接頭產(chǎn)生的角變形，可以預(yù)先將對接處墊高， 形成反向角變形見圖 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 見圖7b。在薄殼結(jié)構(gòu)上，有時需在殼體上焊接支承座之類的零件，焊后殼體往往發(fā)生塌陷， 為此，可以在焊前將支承座周圍的殼壁向外頂出，然后再進行焊接見圖7c。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，通常用來控 制構(gòu)件焊后產(chǎn)生的彎曲變形

12、和角變形，如反變形量留得適當，可以基本抵消這兩種變形。11. 如何利用剛性固定法來控制焊接殘余變形？焊前對焊件采用外加剛性拘束，強制焊件在焊接時不能自由變形，這種防止焊接殘余變 形的方法稱為剛性固定法。采用壓鐵防止薄板焊后的波浪變形見圖&圖 8剛性固定法簡單易行，適用面廣，不足之處是焊后當外加剛性拘束卸掉后，焊件上仍會殘留一些變形，不能完全消除，不過要比沒有拘束時小得多。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控制焊接殘余變形？（1）散熱法 焊接時用強迫冷卻的方法將焊接區(qū)的熱量散走，減少受熱面積從而達到減

13、少變形的目的，這種方法稱為散熱法，利用散熱法減少薄板的焊接變形見圖9。圖 93）噴水冷卻b）浸人水中冷卻C）用水冷銅塊冷卻1焊矩2焊件3噴水管4水冷銅塊圖9b是將焊件浸入水中進行焊接（常用于小容器焊接）。圖9c是用水冷銅塊進行冷卻。散熱法不適用于焊接淬硬性較高的材料。（2）自重法 利用焊件本身的質(zhì)量在焊接過程中產(chǎn)生的變形來抵消焊接殘余變形的方法 稱為自重法。如一焊接梁上部的焊縫明顯多于下部，見圖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相距很近的支墩上，見圖10b，首先焊接梁的下部兩條直焊縫，由于梁的自重和焊縫的收縮，將使梁產(chǎn)生彎曲變形，焊畢，將支墩置于兩頭，并使梁反身擱置，隨后

14、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，見圖10c。圖 】Qa）坤接搟蠟枸b）利用自Itflt劉畏c）坪后春接架賂址13如何利用機械矯正法矯正焊接殘余變形？利用手工錘擊或機械壓力矯正焊接殘余變形的方法叫機械矯正法。 手工錘擊矯正薄板波浪變形的方法，見圖11。圖 11圖11a表示薄板原始的變形情況，錘擊時錘擊部位不能是突起的地方，這樣結(jié)果只能朝反方向突出，見圖11b，接著又要錘擊反面，結(jié)果不僅不能矯平，反而要增加變形。正確的方法 是錘擊突起部分四周的金屬，使之產(chǎn)生塑性伸長，并

15、沿半徑方向由里向外錘擊，見圖11c,或者沿著突起部分四周逐漸向里錘擊，見圖11d。利用機械力矯正焊接殘余變形的方法，見圖12。圖12 a）工字架機械矯晤b）薄板輒壓矯形圖12a是利用加壓機構(gòu)矯正工字梁焊后的彎曲變形。圖12b是利用圓盤形輾輪輾壓薄板焊縫及其兩側(cè)，使之伸長來消除薄板焊后的殘余變形。手工錘擊矯形勞動強度大，技術(shù)難度高，但無須設(shè)備，適用于薄板的焊后矯形。機械矯 正效率高、速度快、效果好，但須要加壓機構(gòu)等設(shè)備，適用于中、大型焊件焊后的矯形。14如何正確進行火焰矯正焊接殘余變形？利用火焰對焊件進行局部加熱時產(chǎn)生的塑性變形，使較長的金屬在冷卻后收縮，以達到 矯正變形的目的稱火焰加熱矯正法。

16、火焰加熱矯正法矯正焊件殘余變形時要注意以下事項：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，可采用 氧化焰。2） 對于低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，加熱溫度為600800C，此時焊件呈櫻紅色。3） 火焰加熱的方式有點狀、線狀和三角形三種，其中三角形加熱適用于厚度大、剛性強 的焊件。4）加熱部位應(yīng)該是焊件變形的突出處，不能是凹處，否則變形將越矯越嚴重。5） 矯正薄板結(jié)構(gòu)的變形時， 為了提高矯正效果，可以在火焰加熱的同時用水急冷，這種方法稱為水火矯正法。對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。因為中午和清晨原加熱效果往往不一樣。7）薄板變形的火焰矯正過程中，可同時使用木錘進行錘擊，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原理電磁錘法又稱強電磁脈沖矯正法，其矯正焊件變形的過程如下：把一個由絕緣的圓盤形 線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電，于是在線圈與焊件的間隙中出現(xiàn)一個很強的脈沖電磁場，見圖13。圖 13TL-iWfEK T* 一鼎用變斥