焊接變形的控制

1、焊接變形的控制n產(chǎn)生變形的原因n焊接變形的危害n焊接變形的種類和影響因素n焊接變形的控制n焊接變形的矯正產(chǎn)生變形的原因 焊接時(shí)，熔化的金屬及近縫區(qū)母材受熱膨脹，產(chǎn)生塑性變形。凝固時(shí)，焊縫和近縫區(qū)金屬收縮。從而產(chǎn)生縱向和橫向內(nèi)應(yīng)力，此內(nèi)應(yīng)力為拉應(yīng)力。使焊縫縱向和橫向收縮，從而使焊件產(chǎn)生變形。由于焊接時(shí)熱脹冷縮是必然的，所以焊接時(shí)產(chǎn)生變形是必然的。我們只能控制但不能完全消除焊接變形。焊接變形的危害n1）影響焊件的精度及使用性能；n2）降低裝配質(zhì)量,甚至使產(chǎn)品報(bào)廢;n3）降低結(jié)構(gòu)的承載能力；n4）影響焊件的美觀;n5）提高制造成本。 焊接變形的種類和影響因素焊接變形的種類：n1 收縮變形n2 角變形

2、n3 彎曲變形n4 失穩(wěn)變形(波浪變形)n5 扭曲變形。收縮變形n（1）縱向收縮變形：沿焊縫軸線方向尺寸的縮短n（2）橫向收縮變形：沿垂直于焊縫軸線方向尺寸的縮短?？v向收縮變形的影響因素n1）與截面積有關(guān)與截面積有關(guān)：焊件的截面積越大，焊件的縱向收縮量越小n2）與長度有關(guān)與長度有關(guān)：焊縫的長度越長，焊件的縱向收縮量越大n3）與焊接層次有關(guān)與焊接層次有關(guān)：多層焊時(shí)每層焊縫所產(chǎn)生的壓縮塑性變形比單層焊時(shí)小。n4）與溫度有關(guān)與溫度有關(guān)：焊件的原始溫度提高，焊后縱向收縮量增大n5）與材料性質(zhì)有關(guān)與材料性質(zhì)有關(guān)：線膨脹系數(shù)大的材料，焊后縱向收縮量大。橫向收縮變形的影響因素n1）與熱輸入有關(guān)與熱輸入有關(guān)：

3、橫向收縮變形隨焊接熱輸入增大而增加。n2）與間隙有關(guān)與間隙有關(guān)：裝配間隙增加，橫向收縮也增加。n3）與焊接長度有關(guān)與焊接長度有關(guān)：焊縫的橫向收縮沿焊接方向由小到大，逐漸增大到一定程度后便趨于穩(wěn)定。n4）與拘束程度有關(guān)與拘束程度有關(guān)：定位焊縫越長，橫向收縮變形量就越小n5）與金屬填充量有關(guān)與金屬填充量有關(guān)：對接接頭的橫向收縮量隨焊縫金屬量的增加而增加大的。n6）與焊縫形式有關(guān)與焊縫形式有關(guān)：角焊縫的橫向收縮要比對接焊縫小得多。幾種接頭的角變形a)堆焊 b)對接接頭 c)T形接頭a)b)c)角變形角變形的影響因素n1）與板厚有關(guān)與板厚有關(guān)：當(dāng)熱輸入一定時(shí)，板厚越大，角變形越大；n2）與熱輸入有關(guān)與

4、熱輸入有關(guān)：板厚一定，熱輸入增大，角變形也增；n3）與坡口形式有關(guān)與坡口形式有關(guān)：對接接頭坡口截面不對稱的焊縫，其角變形大；坡口角度越大，角變形越大n4）與焊接順序有關(guān)）與焊接順序有關(guān)：焊接順序也會影響角變形的大小。彎曲變形焊縫的縱向收縮引起的彎曲變形焊縫橫向收縮引起的彎曲變形彎曲變形的影響因素n主要影響因素就是焊縫位置的不對稱，導(dǎo)致受力不均衡，出現(xiàn)彎曲。n當(dāng)焊縫位置對稱或接近于截面中性軸，則彎曲變形就比較小。失穩(wěn)變形（波浪變形）扭曲變形n對于梁式結(jié)構(gòu)或細(xì)長構(gòu)件，由于焊接順序、焊接方對于梁式結(jié)構(gòu)或細(xì)長構(gòu)件，由于焊接順序、焊接方向或裝配原因焊后截面向不同的方向傾斜造成構(gòu)件向或裝配原因焊后截面向不

5、同的方向傾斜造成構(gòu)件扭曲變形扭曲變形。焊接變形的控制n控制變形的方法：控制變形的方法： 1、合理選擇焊接方法和焊接規(guī)范、合理選擇焊接方法和焊接規(guī)范 2、剛性固定法、剛性固定法 3、反變形法、反變形法 4、散熱法、散熱法 5、熱平衡法、熱平衡法 6、采用合理的焊接順序和方向、采用合理的焊接順序和方向合理選擇焊接方法和焊接規(guī)范n選用線能量較低的焊接方法，可以有效地防止焊接變形。例如采用CO2半自動焊來代替氣焊和手工電弧焊，不但效率高，而且可以減少薄板結(jié)構(gòu)的變形 。n焊接電流電壓越大，焊件的受熱量越大，變形也就越大。對于焊縫不對稱的細(xì)長構(gòu)件而言，有時(shí)可以通過選用適當(dāng)?shù)木€能量，而不必用任何反變形或夾具

6、克服撓曲變形 。剛性固定法n1）將焊件固定在剛性平臺上n2）將焊件組合成剛度更大或?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)n3）利用焊接夾具增加結(jié)構(gòu)的剛度和拘束n4）利用臨時(shí)支撐增加結(jié)構(gòu)的拘束。反變形法n根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐中已發(fā)生變形的規(guī)律，預(yù)先將焊根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐中已發(fā)生變形的規(guī)律，預(yù)先將焊件向相反方向制成變形或預(yù)留變形收縮量再進(jìn)件向相反方向制成變形或預(yù)留變形收縮量再進(jìn)行焊接的方法。行焊接的方法。 焊前焊前 焊后焊后散熱法n散熱法又稱強(qiáng)迫冷卻法。n散熱法是指在焊接部位放置銅墊板或用水冷卻焊接部位背面，把焊接部位的熱量迅速散去，使焊縫附近受熱面積大大減小，以達(dá)到減少焊接變形的目的。n散熱法不適于具有淬火傾向的產(chǎn)品，否則焊接時(shí)易產(chǎn)生裂

7、紋。散熱法示意圖a)水浸法散熱 b)散熱墊法散熱 c) 噴水法散熱 a)c)b)熱平衡法n當(dāng)焊接某些焊縫不對稱布置的結(jié)構(gòu)時(shí)，焊后往往會產(chǎn)生彎曲變形。如果在與焊縫的位置上采用氣體火焰與焊接同步加熱，使加熱區(qū)和焊縫產(chǎn)生同樣的膨脹變形，焊后其一致收縮，則可以防止彎曲變形。 采用合理的焊接順序和方向合理的焊接順序和方向：合理的焊接順序和方向：n先兩端，后中間；先兩端，后中間；n先內(nèi)部，后外部；先內(nèi)部，后外部；n先焊短焊縫，后焊長焊縫；先焊短焊縫，后焊長焊縫；n先焊焊縫少的一側(cè)，再焊焊縫多的一側(cè)；先焊焊縫少的一側(cè)，再焊焊縫多的一側(cè)；n對稱焊縫保證對稱，同向；對稱焊縫保證對稱，同向；n長焊縫分段倒退焊。長

8、焊縫分段倒退焊。n焊接順序?qū)亲冃蔚目刂?a)(a)單側(cè)先焊單側(cè)先焊 (b)兩側(cè)兩側(cè)交替焊交替焊 (c)(c)交替控制焊交替控制焊 (d)(d) 同時(shí)對稱焊同時(shí)對稱焊長焊縫的幾種焊接順序焊接變形的矯正n機(jī)械矯正法n錘擊法n火焰加熱矯正法機(jī)械矯正法n機(jī)械法是指利用壓床、輥、千斤頂或者機(jī)械法是指利用壓床、輥、千斤頂或者用錘子敲打等手段矯正變形的方法。用錘子敲打等手段矯正變形的方法。機(jī)械法矯正焊接變形應(yīng)注意以下事項(xiàng)：n對冷裂傾向較大的高強(qiáng)度鋼采用此法應(yīng)慎重，因?yàn)闄C(jī)械法矯正易產(chǎn)生冷作硬化。n對重要焊件和合金鋼焊件，矯正后應(yīng)仔細(xì)檢查矯正處有無裂紋。錘擊法n該法用錘擊來延展焊縫及其周圍壓縮塑性變形區(qū)域的金

9、屬，達(dá)到消除焊接變形的目的。n這種方法比較簡單，經(jīng)常用來矯正不太厚的板結(jié)構(gòu)。n缺點(diǎn)是勞動強(qiáng)度大，表面質(zhì)量不好 。火焰加熱矯正法n火焰加熱矯正法是利用火焰局部加熱，在高溫處，材料的熱膨脹受到構(gòu)件本身剛性制約，產(chǎn)生局部壓縮塑性變形，冷卻后收縮，抵消了焊后在該部位的伸長變形，達(dá)到矯正變形之目的。n火焰加熱可使用普通的氣焊焊炬，不需要專用的設(shè)備，操作方便，工藝靈活，適應(yīng)性強(qiáng) 。火焰加熱矯正法分為：火焰加熱矯正法分為：n1 點(diǎn)狀加熱法點(diǎn)狀加熱法 n2 線狀加熱法線狀加熱法n3 三角形加熱法三角形加熱法點(diǎn)狀加熱法n點(diǎn)狀加熱是采用多個(gè)點(diǎn)狀火焰對變形構(gòu)件進(jìn)行大面積加熱的矯正方法。加熱點(diǎn)的直徑和數(shù)目應(yīng)根據(jù)焊件的

10、結(jié)構(gòu)形狀和變形情況而定。對于厚板，加熱點(diǎn)的直徑應(yīng)大些；薄板的加熱點(diǎn)直徑則應(yīng)小些。變形量大時(shí)，加熱點(diǎn)之間距離應(yīng)小一些；變形量小時(shí)，加熱點(diǎn)之間距離應(yīng)大一些。這種加熱方式尤其適用于對薄板波浪變形的矯正。 在四周已被約束的板狀結(jié)構(gòu)中，板上產(chǎn)生撓在四周已被約束的板狀結(jié)構(gòu)中，板上產(chǎn)生撓曲變形時(shí)采用點(diǎn)狀加熱法曲變形時(shí)采用點(diǎn)狀加熱法圖 一點(diǎn) 加 熱 法加 熱 點(diǎn)線狀加熱法n火焰沿直線緩慢移動或同時(shí)作橫向擺動，形成一個(gè)加熱帶的加熱方式，稱為線狀加熱。線狀加熱有直線加熱、鏈狀加熱和帶狀加熱三種形式。線狀加熱是應(yīng)用最廣泛的火焰加熱方式，它可用于矯正角變形、波浪變形和彎曲變形等。 (a)(a) 直線加熱直線加熱 (b) 鏈狀加熱鏈狀加熱 (b) 帶狀加熱帶狀加熱直線加熱示意圖直線加熱示意圖矯正對接焊或者角焊產(chǎn)生的角變形采用矯正對接焊或者角焊產(chǎn)生的角變形采用 線狀加熱法線狀加熱法加熱線加熱線三角形加熱法n三角形加熱即加熱區(qū)域呈三角形，一般多用于矯正剛度大，厚度較大的結(jié)構(gòu)的彎曲變形。加熱時(shí)，三角形的底邊應(yīng)在被矯正結(jié)構(gòu)的拱邊上，頂端朝焊件的彎曲方向。矯正板的周圍撓曲變形矯正板的周圍撓曲變形T形接縫的彎曲形接縫的彎曲 變形，采用楔形（三角形）加熱法。變形，采用楔形（三角形）加熱法。加 熱 區(qū)火焰加熱矯正的注意事項(xiàng) n 矯正變