焊接變形的控制

焊接變形的控制第一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日產(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。第二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日焊接變形的危害1）影響焊件的精度及使用性能；2）降低裝配質(zhì)量,甚至使產(chǎn)品報(bào)廢;3）降低結(jié)構(gòu)的承載能力；4）影響焊件的美觀;5）提高制造成本。第三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日焊接變形的種類和影響因素焊接變形的種類：1收縮變形2角變形3彎曲變形4失穩(wěn)變形(波浪變形)5扭曲變形。第四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日收縮變形（1）縱向收縮變形：沿焊縫軸線方向尺寸的縮短（2）橫向收縮變形：沿垂直于焊縫軸線方向尺寸的縮短。第五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日縱向收縮變形的影響因素1）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2）與長(zhǎng)度有關(guān)：焊縫的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，焊件的縱向收縮量越大3）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。4）與溫度有關(guān)：焊件的原始溫度提高，焊后縱向收縮量增大5）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。第六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日橫向收縮變形的影響因素1）與熱輸入有關(guān)：橫向收縮變形隨焊接熱輸入增大而增加。2）與間隙有關(guān)：裝配間隙增加，橫向收縮也增加。3）與焊接長(zhǎng)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。4）與拘束程度有關(guān)：定位焊縫越長(zhǎng)，橫向收縮變形量就越小5）與金屬填充量有關(guān)：對(duì)接接頭的橫向收縮量隨焊縫金屬量的增加而增加大的。6）與焊縫形式有關(guān)：角焊縫的橫向收縮要比對(duì)接焊縫小得多。第七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日幾種接頭的角變形a)堆焊b)對(duì)接接頭c)T形接頭a)b)c)角變形第八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日角變形的影響因素1）與板厚有關(guān)：當(dāng)熱輸入一定時(shí)，板厚越大，角變形越大；2）與熱輸入有關(guān)：板厚一定，熱輸入增大，角變形也增；3）與坡口形式有關(guān)：對(duì)接接頭坡口截面不對(duì)稱的焊縫，其角變形大；坡口角度越大，角變形越大4）與焊接順序有關(guān)：焊接順序也會(huì)影響角變形的大小。第九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日彎曲變形第十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日焊縫的縱向收縮引起的彎曲變形第十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日焊縫橫向收縮引起的彎曲變形第十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日彎曲變形的影響因素主要影響因素就是焊縫位置的不對(duì)稱，導(dǎo)致受力不均衡，出現(xiàn)彎曲。當(dāng)焊縫位置對(duì)稱或接近于截面中性軸，則彎曲變形就比較小。第十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日失穩(wěn)變形（波浪變形）對(duì)于薄板件焊接，由于焊縫的收縮會(huì)使板面失穩(wěn)變成波浪形。如下圖第十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日扭曲變形對(duì)于梁式結(jié)構(gòu)或細(xì)長(zhǎng)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)件扭曲變形。第十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日焊接變形的控制控制變形的方法：1、合理選擇焊接方法和焊接規(guī)范2、剛性固定法3、反變形法4、散熱法5、熱平衡法6、采用合理的焊接順序和方向第十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日合理選擇焊接方法和焊接規(guī)范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(dòng)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。焊接電流電壓越大，焊件的受熱量越大，變形也就越大。對(duì)于焊縫不對(duì)稱的細(xì)長(zhǎng)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克服撓曲變形。第十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日剛性固定法1）將焊件固定在剛性平臺(tái)上2）將焊件組合成剛度更大或?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)3）利用焊接夾具增加結(jié)構(gòu)的剛度和拘束4）利用臨時(shí)支撐增加結(jié)構(gòu)的拘束。第十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日反變形法根據(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)行焊接的方法。

焊前焊后第十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日散熱法散熱法又稱強(qiáng)迫冷卻法。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。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)生裂紋。第二十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日散熱法示意圖a)水浸法散熱b)散熱墊法散熱c)噴水法散熱a)c)b)第二十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日熱平衡法當(dāng)焊接某些焊縫不對(duì)稱布置的結(jié)構(gòu)時(shí)，焊后往往會(huì)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。第二十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日采用合理的焊接順序和方向合理的焊接順序和方向：先兩端，后中間；先內(nèi)部，后外部；先焊短焊縫，后焊長(zhǎng)焊縫；先焊焊縫少的一側(cè)，再焊焊縫多的一側(cè)；對(duì)稱焊縫保證對(duì)稱，同向；長(zhǎng)焊縫分段倒退焊。第二十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日焊接順序?qū)亲冃蔚目刂?a)單側(cè)先焊(b)兩側(cè)交替焊(c)交替控制焊(d)

同時(shí)對(duì)稱焊第二十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日長(zhǎng)焊縫的幾種焊接順序第二十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日焊接變形的矯正機(jī)械矯正法錘擊法火焰加熱矯正法第二十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日

機(jī)械矯正法機(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。第二十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日機(jī)械法矯正焊接變形應(yīng)注意以下事項(xiàng)：對(duì)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。對(duì)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。第二十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日錘擊法該法用錘擊來延展焊縫及其周圍壓縮塑性變形區(qū)域的金屬，達(dá)到消除焊接變形的目的。這種方法比較簡(jiǎn)單，經(jīng)常用來矯正不太厚的板結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度大，表面質(zhì)量不好。第二十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日火焰加熱矯正法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(zhǎng)變形，達(dá)到矯正變形之目的?；鹧婕訜峥墒褂闷胀ǖ臍夂负妇妫恍枰獙Ｓ玫脑O(shè)備，操作方便，工藝靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。第三十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日火焰加熱矯正法分為：1點(diǎn)狀加熱法2線狀加熱法3三角形加熱法第三十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日點(diǎn)狀加熱法點(diǎn)狀加熱是采用多個(gè)點(diǎn)狀火焰對(duì)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)焊件的結(jié)構(gòu)形狀和變形情況而定。對(duì)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(duì)薄板波浪變形的矯正。第三十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日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)狀加熱法第三十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日線狀加熱法火焰沿直線緩慢移動(dòng)或同時(shí)作橫向擺動(dòng)，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)直線加熱(b)

鏈狀加熱(b)

帶狀加熱直線加熱示意圖第三十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日矯正對(duì)接焊或者角焊產(chǎn)生的角變形采用線狀加熱法第三十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日三角形加熱法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。第三十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日矯正板的周圍撓曲變形T形接縫的彎曲變形，采用楔形（三角形）加熱法。第三十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日火焰加熱矯正的注意事項(xiàng)①矯正變形之前