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焊接应力与变形 陕汽集团焊接高级技师 张明录 提纲 一、焊接变形的概述 二、焊接残余变形的分类 三、控制焊接变形的措施 四、焊接变形的矫正 焊接变形 焊接过程瞬态热变形 焊后残余变形 面内位移 面外位移 相变组织变形 面内变形 面外变形 焊缝纵向收缩 焊缝横向收缩 回转变形 角变形 失稳波形变形 扭曲变形 弯曲变形 焊接变形的概述 焊接残余变形的分类 1.收缩变形 2.弯曲变形 3.角变形 4.扭曲变形 5.波浪变形 6.错边变形 焊接残余变形 由于焊接而产生的焊后残留在焊件中的变形。 焊件焊后沿焊缝方向的收缩（纵向收缩）和在垂直焊缝方向的收缩（横向收缩）。 收缩变形 焊件焊后发生弯曲。弯曲可由焊缝的纵向收缩和横向收缩引起。 弯曲变形 焊后焊件的平面围绕焊缝产生的回转变形。 角变形 β 角变形沿着焊缝上逐渐增大，使构件扭转， 焊后在结构上出现的扭曲。 扭曲变形 焊后焊件呈现波浪形，这种变形在平面薄板焊接时最易产生，也称翘曲变形。 波浪变形 a-两板对接焊接 b-多道T形焊接 两块板材于焊接过程中因刚度或散热程度不等所引起的纵向或厚度方向上位移不一致而造成的变形。 错边变形 控制焊接变形的措施 1.反变形法 2.合理的焊接方法 3.刚性固定法 4.正确的装焊顺序 5.散热法 6.锤击法 控制焊接 变形措施 焊接前使被焊件发生大小相同、方向相反的变形，以抵消或补偿焊后发生的变形。 反变形法 选用能量比较集中的焊接方法，可有效的减少焊接变形。 如用等离子弧焊 、氩弧焊、 CO2保护焊、手工电弧焊代替气焊进行薄板焊接，在保证熔透和焊缝无缺陷的前提下，应尽量采用小的焊接热输入。 选择合理的焊接方法 利用装配夹具或临时性支撑，将焊接件的相互位置固定，用以防止焊后变形的方法。 此法对防止弯曲变形的效果不如反变形法，但对角变形和波浪变形较有效。 刚性固定法 选择合理的装配焊接顺序 无法使用胎夹具情况下焊接，一般都需要选择合理的装焊顺序，使焊接变形减少至最小。 只要条件允许，把它分成若干结构简单的部件，单独进行焊接，然后再总装成整体。 这种 “化整为零、集零为整” 的装配焊接方案优点是部件的尺寸和刚性得以减小，同时也简化了胎夹具的复杂程度。 对称焊要求焊件翻身与变位容易实现，更重要的是可以把影响整体结构变形最大的焊缝分散到各部件中焊接，把不利影响减少或消除，但要注意所划分的部件应易于控制焊接变形。 大型复杂结构 大型复杂结构 两面同时焊接，使正反两面变形获得抵消，有时只能先焊一侧，后焊另一侧，也应两边交替对称焊接。 用同样工艺参数焊接时，先焊侧引起的变形总比后焊侧大一些。应把先焊侧改为多层多道焊，并减少每层（道）焊接热输入，再利用两面交替焊接顺序，让每侧引起的变形最后都获得抵消。 对称结构上的对称焊缝 结构上不对称焊缝 焊缝在结构上分布不对称时，如果焊缝位于中性轴两侧时，利用调节焊接热输入和交替施焊的顺序进行焊接变形控制；如果焊缝位于中性轴一侧，则施焊顺序不再起作用，只能采取减少焊接热输入或其它工艺措施解决。 机械矫正法只适用于结构简单的中、小型焊件，对高强度 钢应慎用。 焊接变形的矫正 利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形， 使两者相互抵消。 焊接变形的矫正有：机械矫正法、火焰矫正法、散热法、 锤击法。 机械矫正有：油压机、千斤顶、辊压机和专用矫正机。 机械矫正法 用火焰对金属局部进行加热，使之产生压缩塑性变形，冷却时该处金属发生收缩，利用收缩产生的变形去抵消焊接引起的残余变形。 火焰矫正法一般使用的是氧-乙炔火焰，不需专门设备，操作灵活、简单方便，可以在大型结构上进行校正，但效率较低 。 火焰矫正法 火焰加热的三要素 加热位置 加热温度 加热区的形状 加热位置是成败的关键因素，加热位置不正确，不仅起不到矫正作用，反而加重已有的变形。因此，所选的加热位置必须使产生的变形方向与焊接残余变形方向相反，起到抵消变形的作用。 加热位置 颜色 温度℃ 颜色 温度℃ 颜色 温度℃ 深褐红色 550~580 樱红色 770~800 暗黄色 1050~1150 褐红色 580~650 淡樱红色 880~830 亮黄色 1150~1250 暗樱红色 650~730 亮樱红色 830~960 白黄色 1250~1300 深樱红色 730~770 桔黄色 960~1050 结构钢火焰矫正加热温度一般为660～800℃之间。现场测温不便，一般用眼睛观察加热部位的颜色来判断加热的大致温度。 加热温度