焊接工艺问答

焊接工艺问答——焊接变形1

试述焊接接残余变形形的种类。焊接过程中焊件件产生的变变形称为焊焊接变形。焊焊后，焊件件残留的变变形称为焊焊接残余变变形。焊接接残余变形形有纵向收收缩变形、横横向收缩变变形、角变变形、弯曲曲变形、扭扭曲变形和和波浪变形形等共六种种，见图1，其中焊焊缝的纵向向收缩变形形和横向收收缩变形是是基本的变变形形式，在在不同的焊焊件上，由由于焊缝的的数量和位位置分布不不同，这两两种变形又又可表现为为其它几种种不同形式式的变形。2

焊件在什什么情况下下会产生纵纵向收缩变变形？焊件焊后沿平行行于焊缝长长度方向上上产生的收收缩变形称称为纵向收收缩变形。当当焊缝位于于焊件的中中性轴上或或数条焊缝缝分布在相相对中性轴轴的对称位位置上，焊焊后焊件将将产生纵向向收缩变形形，其焊缝缝位置见表表1。焊缝的纵向收缩缩变形量随随焊缝的长长度、焊缝缝熔敷金属属截面积的的增加而增增加，随焊焊件截面积积的增加而而减少，其其近似值见见表2。表2

焊缝纵向向收缩变形形量的近似似值

（mm/mm）对接焊缝连续角焊缝间断角焊缝0.15～0.30.2～0.40～0.1注：表中所表示示的数据是是在宽度大大约为15倍板厚的的焊缝区域域中的纵向向收缩变形形量，适用用于中等厚厚度的低碳碳钢板。

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试述焊缝缝的横向收收缩变形量量及其计算算。焊件焊后在垂直直于焊缝方方向上发生生的收缩变变形称为横横向收缩变变形，横向向收缩变形形量随板厚厚的增加而而增加。低碳钢对接接头头、T形接头和和搭接接头头的横向收收缩变形量量，见表3、表4。对接接头横向收收缩变形量量的近似计计算公式，见见表5。表5

对接接头头横向收缩缩变形量的的近似计算算公式坡口形式横向缩短量计算公式Y形双Y形△L横=0.1δ①+0.6△L横=0.1δ+0.4①δ——板厚（mm）。

当两板自由对接接、焊缝不不长、横向向没有约束束时，横向向收缩变形形量要比纵纵向的大得得多。4

焊件在什什么情况下下会产生弯弯曲变形？？如果焊件上的焊焊缝不位于于焊件的中中性轴上，并并且相对于于中性轴不不对称（上上下、左右右），则焊焊后焊件将将会产生弯弯曲变形。如如果焊缝集集中在中性性轴下方（或或下方焊缝缝较多）则则焊件焊后后将产生上上拱弯曲变变形；相反反如果焊缝缝集中在中中性轴上方方（或上方方焊缝较多多），则焊焊件焊后将将产生下凹凹弯曲变形形。又如果果焊件相对对焊件中性性轴左、右右不对称，则则焊后将产产生旁弯，焊焊件产生弯弯曲变形的的焊缝位置置，见表6。5

试述焊件件产生角变变形的原因因及其数值值。焊接时，由于焊焊接区沿板板材厚度方方向不均匀匀的横向收收缩而引起起的回转变变形称为角角变形见图图1b。产生角变形的原原因是，焊焊缝的截面面总是上宽宽下窄，因因而横向收收缩量在焊焊缝的厚度度方向上分分布不均匀匀，上面大大、下面小小，结果就就形成了焊焊件的平面面偏转，两两侧向上翘翘起一个角角度。电渣渣焊缝由于于焊缝厚度度均匀，所所以焊后焊焊件基本上上不产生角角变形。有色金属和薄板板，由于焊焊接过程中中熔池承托托不住焊件件的重量，使使两侧板下下垂，结果果会引起相相反方向的的角变形。低碳钢对接接头头在自由状状态下，焊焊后角变形形的实验值值，见表7。6

试述波浪浪变形和扭扭曲变形产产生的原因因。⑴波浪变形

焊焊后构件产产生形似波波浪的变形形称为波浪浪变形。薄薄板对接焊焊后，存在在于板中的的内应力，在在焊缝附近近是拉应力力，离开焊焊缝较远的的两侧区域域为压应力力，如压应应力较大，平平板失去稳稳定就产生生波浪变形形，见图1d。此外，当焊件上上的几条角角焊缝靠得得很近时，由由每角焊缝缝所引起的的角变形连连贯在一起起也会形成成波浪变形形，见图2。波浪变变形通常产产生在薄板板结构中。⑵扭曲变形

构构件焊后两两端绕中性性轴相反方方向扭转一一角度称为为扭曲变形形，见图1e。如果构件的角变变形沿长度度上分布不不均匀和纵纵向有错边边，则往往往会产生扭扭曲变形。如如图3a所示工字字梁的四条条角焊缝在在定位焊后后不采用适适当夹具，按按图3b所示的焊焊接方向（相相邻焊缝反反向）进行行焊接，这这时角变形形沿着焊缝缝长度逐渐渐增大，使使构件扭转转，即构件件扭转，即即产生扭曲曲变形。7

如何利用用合理的装装配焊接顺顺序来控制制焊接残余余变形？不同的构件形式式应采用不不同的装配配焊接方法法。1）结构截面对称称、焊缝布布置对称的的焊接结构构，采用先先装配成整整体，然后后再按一定定的焊接顺顺序进行生生产，使结结构在整体体刚性较大大的情况下下焊接，能能有效地减减少弯曲变变形。例如，工字梁的的装配焊接接过程，可可以有两种种不同方案案，见图4。若采用用图4b所示的边边装边焊顺顺序进行生生产，焊后后要产生较较大的上拱拱弯曲变形形；若采用用图4c所示的的整装后焊焊顺序，就就可有效地地减少弯曲曲变形的产产生。2）结构截面形状状和焊缝不不对称的焊焊接结构，可可以分别装装焊成部件件，最后再再组焊在一一起见图5。图5b所示的方方案由于焊焊缝1离中性轴轴距离较大大，所以弯弯曲变形较较大，而图图5a所示的的焊缝1的位置几几乎与上盖盖板截面中中性轴重合合，所以对对整个结构构的弯曲变变形没有影影响。8

如何利用用合理的焊焊接顺序来来控制焊接接残余变形形？⑴对称焊缝采用对对称焊接

当构件具具有对称布布置的焊缝缝时，可采采用对称焊焊接减少变变形。如图图4所示工字字梁，当总总体装配好好后先焊焊焊缝1、2，然后焊焊接3、4，焊后就就产生上拱拱的弯曲变变形。如果果按1、4、2、3的顺序进进行焊接，焊焊后弯曲变变形就会减减小。但对对称焊接不不能完全消消除变形，因因为焊缝的的增加，结结构刚度逐逐渐增大，后后焊的焊缝缝引起的变变形比先焊焊的焊缝小小，虽然两两者方向相相反，但并并不能完全全抵消，最最后仍将保保留先焊焊焊缝的变形形方向。⑵不对称焊缝先焊焊焊缝少的的一侧

因为先焊焊焊缝的变变形大，故故焊缝少的的一侧先焊焊时，使它它产生较大大的变形，然然后再用另另一侧多的的焊缝引起起的变形来来加以抵消消，就可以以减少整个个结构的变变形。9

如何利用用合理的焊焊接方向来来控制焊接接残余变形形？为控制焊接残余余变形而采采用的焊接接方向，有有以下几种种：⑴长焊缝同方向焊焊接

如T形梁、工工字梁等焊焊接结构，具具有互相平平行的长焊焊缝，施焊焊时，应采采用同方向向焊接，可可以有效地地控制扭曲曲变形，见见图6a。⑵逆向分段退焊法法

同一条或或同一直线线的若干条条焊缝，采采用自中间间向两侧分分段退焊的的方法，可可以有效地地控制残余余变形，见见图6b。⑶跳焊法

如构构件上有数数量较多又又互相隔开开的焊缝时时，可采用用适当的跳跳焊，使构构件上的热热量分布趋趋于均匀，能能减少焊接接残余变形形，见图66c。10

如何利利用反变形形法来控制制焊接残余余变形？为了抵消焊接残残余变形，焊焊前先将焊焊件向与焊焊接残余变变形相反的的方向进行行人为的变变形，这种种方法称为为反变形法法。例如，为为了防止对对接接头产产生的角变变形，可以以预先将对对接处垫高高，形成反反向角变形形见图7aa。为了防防止工字梁梁翼板焊后后产生角变变形，可以以将翼板预预先反向压压弯见图7b。在薄壳壳结构上，有有时需在壳壳体上焊接接支承座之之类的零件件，焊后壳壳体往往发发生塌陷，为为此，可以以在焊前将将支承座周周围的壳壁壁向外顶出出，然后再再进行焊接接见图7cc。采用反变形法控控制焊接残残余变形，焊焊前必需较较精确地掌掌握焊接残残余变形量量，通常用用来控制构构件焊后产产生的弯曲曲变形和角角变形，如如反变形量量留得适当当，可以基基本抵消这这两种变形形。11

如何利利用刚性固固定法来控控制焊接残残余变形？？焊前对焊件采用用外加刚性性拘束，强强制焊件在在焊接时不不能自由变变形，这种种防止焊接接残余变形形的方法称称为刚性固固定法。采采用压铁防防止薄板焊焊后的波浪浪变形见图图8。刚性固定法简单单易行，适适用面广，不不足之处是是焊后当外外加刚性拘拘束卸掉后后，焊件上上仍会残留留一些变形形，不能完完全消除，不不过要比没没有拘束时时小得多。另另外，刚性性固定法将将使焊接接接头中产生生较大的焊焊接应力，所所以对于一一些抗裂性性较差的材材料应该慎慎用。12

如何利利用散热法法和自重法法来控制焊焊接残余变变形？⑴散热法

焊接接时用强迫迫冷却的方方法将焊接接区的热量量散走，减减少受热面面积从而达达到减少变变形的目的的，这种方方法称为散散热法，利利用散热法法减少薄板板的焊接变变形见图9。图9b是将焊件件浸入水中中进行焊接接（常用于于小容器焊焊接）。图图9c是用水水冷铜块进进行冷却。散热法不适用于于焊接淬硬硬性较高的的材料。⑵自重法

利用用焊件本身身的质量在在焊接过程程中产生的的变形来抵抵消焊接残残余变形的的方法称为为自重法。如如一焊接梁梁上部的焊焊缝明显多多于下部，见见图10aa，焊后整整根梁产生生下凹弯曲曲变形。为为此焊前将将梁放在两两个相距很很近的支墩墩上，见图图10b，首先焊焊接梁的下下部两条直直焊缝，由由于梁的自自重和焊缝缝的收缩，将将使梁产生生弯曲变形形，焊毕，将将支墩置于于两头，并并使梁反身身搁置，随随后焊接梁梁的上部，由由于支墩是是置于梁的的两头，梁梁的自重弯弯曲变形与与第一次相相反，不仅仅如此，上上部焊缝的的收缩变形形方向也与与下部焊缝缝收缩变形形的方向相相反，因此此焊后梁的的弯曲变形形得以控制制，见图110c。13

如何利利用机械矫矫正法矫正正焊接残余余变形？利用手工锤击或或机械压力力矫正焊接接残余变形形的方法叫叫机械矫正正法。手工锤击矫正薄薄板波浪变变形的方法法，见图11。图11aa表示薄板板原始的变变形情况，锤锤击时锤击击部位不能能是突起的的地方，这这样结果只只能朝反方方向突出，见见图11b，接着又又要锤击反反面，结果果不仅不能能矫平，反反而要增加加变形。正正确的方法法是锤击突突起部分四四周的金属属，使之产产生塑性伸伸长，并沿沿半径方向向由里向外外锤击，见见图11cc，或者沿沿着突起部部分四周逐逐渐向里锤锤击，见图图11d。利用机械力矫正正焊接残余余变形的方方法，见图图12。图12aa是利用加加压机构矫矫正工字梁梁焊后的弯弯曲变形。图12b是利用圆盘形辗轮辗压薄板焊缝及其两侧，使之伸长来消除薄板焊后的残余变形。手工锤击矫形劳劳动强度大大，技术难难度高，但但无须设备备，适用于于薄板的焊焊后矫形。机机械矫正效效率高、速速度快、效效果好，但但须要加压压机构等设设备，适用用于中、大大型焊件焊焊后的矫形形。14

如何正正确进行火火焰矫正焊焊接残余变变形？利用火焰对焊件件进行局部部加热时产产生的塑性性变形，使使较长的金金属在冷却却后收缩，以以达到矫正正变形的目目的称火焰焰加热矫正正法。火焰焰加热矫正正法矫正焊焊件残余变变形时要注注意以下事事项：1）加热用火焰通通常采用氧氧乙炔焰，火火焰性质为为中性焰，如如果要求加加热深度小小时，可采采用氧化焰焰。2）对于低碳钢和和低合金结结构钢，加加热温度为为600～800℃，此时焊焊件呈樱红红色。3）火焰加热的方方式有点状状、线状和和三角形三三种，其中中三角形加加热适用于于厚度大、刚刚性强的焊焊件。4）加热部位应该该是焊件变变形的突出出处，不能能是凹处，否否则变形将将越矫越严严重。5）矫正薄板结构构的变形时时，为了提提高矫正效效果，可以以在火焰加加热的同时时用水急冷冷，这种方方法称为水水火矫正法法。对于厚厚度较大而而又比较重重要的构件件或者淬硬硬倾向较大大的钢材，不不可采用水水火矫正法法。6）夏天室外矫正正，应考虑虑到日照的的影响。因因为中午和和清晨原加加热效果往往往不一样样。7）薄板变形的火火焰矫正过过程中，可可同时使用用木锤进行行锤击，以以加速矫正正效果。15

试述用用电磁锤法法矫正焊接接残余变形形的工作原原理。电磁锤法又称强强电磁脉冲冲矫正法，其其矫正焊件件变形的过过程如下：：把一个由由绝缘的圆圆盘形线圈圈组成的电电磁锤放置置于焊件待待矫正