焊接變形的控制

1、焊接變形的控制,產(chǎn)生變形的原因 焊接變形的危害 焊接變形的種類和影響因素 焊接變形的控制 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,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。,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

2、角變形 3 彎曲變形 4 失穩(wěn)變形(波浪變形) 5 扭曲變形。,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。,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）與長度有關(guān)：焊縫的長度越長，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。,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

3、隙增加，橫向收縮也增加。 3）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。 4）與拘束程度有關(guān)：定位焊縫越長，橫向收縮變形量就越小 5）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。 6）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,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

4、4）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,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。 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）,對于薄板件焊接，由于焊縫的收縮會使板面失穩(wěn)變成波浪形。如下圖,扭曲變形,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)件扭曲變形。,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

5、向,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克服撓曲變形 。,剛性固定法,1）將焊件固定在剛性平臺上 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。,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,散熱法,

6、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。,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,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： 先兩端，后中間； 先內(nèi)部，后外部； 先焊短焊縫，后焊長焊縫；

7、先焊焊縫少的一側(cè)，再焊焊縫多的一側(cè)； 對稱焊縫保證對稱，同向； 長焊縫分段倒退焊。,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)對稱焊,長焊縫的幾種焊接順序,焊接變形的矯正,機(jī)械矯正法 錘擊法 火焰加熱矯正法,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。,機(jī)械法矯正焊接變形應(yīng)注意以下事項(xiàng)： 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。 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,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

8、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 。,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變形，達(dá)到矯正變形之目的。 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： 1 點(diǎn)狀加熱法 2 線狀加熱法 3 三角形加熱法,點(diǎn)狀加熱法,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)，

9、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)生撓曲變形時(shí)采用點(diǎn)狀加熱法,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,矯正對接焊或者角焊產(chǎn)生的角變形采用 線狀加熱法,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。,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。,火焰加熱矯正的注意事項(xiàng), 矯正變形之前應(yīng)認(rèn)真分析變形情況，制定矯正方案，確定