1、金属焊接变形防控金属焊接变形防控 焊接培训系列课程三、焊接变形的危害 1）影响焊件的精度及使用性能； 2）降低装配质量,甚至使产品报废; 3）降低结构的承载能力； 4） 影响焊件的美观; 5）提高制造成本。一、焊接技术应用二、焊接变形原因 焊接变形是由于焊接时接头局部区域的加热和冷却是很不均匀的，从而造成焊件上温度分布极不均匀，最终导致结构产生的形状变化。概 述石油化工设备制造建筑结构西气东输船舶制造水利工程桥梁建设航天航空返回 中国是全世界钢材和焊接材料消费量最多的国家，由中国是全世界钢材和焊接材料消费量最多的国家，由于还处在工业化中期阶段，所以消费量还在持续增长于还处在工业化中期阶段，所以
2、消费量还在持续增长。焊接变形损失大变形后矫正难返回n一、焊接变形的种类及其影响因素 *n二、控制焊接变形的措施n三、矫正焊接变形的方法n n 主要内容 总结焊接变形的种类及其影响因素 按照变形的外观形态来分，可分为：收缩变形、角变形、弯曲变形、失稳变形(波浪变形)和扭曲变形，如图1-291.收缩变形：焊件尺寸比焊前缩短的现象，如图1-302.角变形：产生的根本原因是由于焊缝的横向收缩沿板厚分布不均匀所致，如图1-343.弯曲变形：是由于焊缝的中心线与结构截面的中性轴不重合或不对称，焊缝的4.波浪变形：常发生于板厚小于6mm的薄板焊接结构中，又称之为失稳变形。通过降低焊接残余应力和提高焊件失稳临
3、界应力来防止波浪变形。此外，角变形也可能产生类似的波浪变形，如图1-395.扭曲变形：主要是因为焊缝的角变形沿焊缝长度方向分布不均匀所引起的。如图1-40返回收 缩 变 形（1）纵向收缩变形：沿焊缝轴线方向尺寸的缩短（2）横向收缩变形：沿垂直于焊缝轴线方向尺寸的缩短。返回纵向收缩变形的影响因素1）与截面积有关：焊件的截面积越大，焊件的纵向收缩量越小2）与长度有关：焊缝的长度越长，焊件的纵向收缩量越大3）与焊接层次有关：多层焊时每层焊缝所产生的压缩塑性变形比单层焊时小，如图1-314）与温度有关：焊件的原始温度提高，焊后纵向收缩量增大5）与材料性质有关：线膨胀系数大的材料，焊后纵向收缩量大返回图
4、1-29a)b)c)d)e)图1-29 焊接变形的基本变形形式a)收缩变形 b)角变形 c)弯曲变形 d)波浪变形 e)扭曲变形返回图1-30图1-30 纵向和横向收缩变形返回图1-31图1-31 单层焊和双层焊的塑性变形区对比a)单层焊 b)双层焊为第一层焊缝产生的塑性变形区为第二层焊缝产生的塑性变形区返回横向收缩变形的影响因素1）与热输入有关：横向收缩变形随焊接热输入增大而增加。2）与间隙有关：装配间隙增加，横向收缩也增加，如图1-323）与焊接长度有关：焊缝的横向收缩沿焊接方向由小到大，逐渐增大到一定程度后便趋于稳定。4）与拘束程度有关：定位焊缝越长，横向收缩变形量就越小5）与金属填充量
5、有关：对接接头的横向收缩量随焊缝金属量的增加而增加大的6）与焊接方法有关：焊接方法对横向收缩量也有影响。7）与焊缝形式有关：角焊缝的横向收缩要比对接焊缝小得多。返回图1-32图1-32 带间隙平板对接焊的横向收缩变形过程返回角变形的影响因素1）与板厚有关：当热输入一定时，板厚越大，角变形越大；2）与热输入有关：板厚一定，热输入增大，角变形也增；3）与坡口形式有关：对接接头坡口截面不对称的焊缝，其角变形大；坡口角度越大，角变形越大4）与焊接顺序有关：焊接顺序也会影响角变形的大小，如图1-35返回图1-34a)b)c)图1-34 几种接头的角变形a)堆焊 b)对接接头 c)T形接头返回图1-35a
6、)b)c)d)图1-35 角变形与焊接顺序的关系a)对称坡口非对称焊 b)对称坡口对称交替焊 c)对称坡口对称焊 d)非对称坡口非对称焊 返回弯曲变形的影响因素（1）纵向收缩引起的弯曲变形：如图1-37所示为不对称布置焊缝的纵向收缩所引起的弯曲变形。当焊缝位置对称或接近于截面中性轴，则弯曲变形就比较小。（2）横向收缩引起的弯曲变形：焊缝的横向收缩在结构上分布不对称时引起的，如图1-38返回图1-37图1-37 焊缝的纵向收缩引起的弯曲变形返回图1-38图1-38 焊缝横向收缩引起的弯曲变形返回图1-39图1-39 焊接角变形引起的波浪变形返回图1-40返回控制焊接变形的措施1.设计措施（1）选
7、择合理的焊缝形状和尺寸：（2）减少焊缝的数量：（3）合理安排焊缝位置：如图1-43、图1-442.工艺措施（1）留余量法：（2）反变形法：主要用于控制角变形和弯曲变形（3）刚性固定法：（4）合理地选择焊接方法和焊接参数：（5）热平衡法：如图1-57（6）散热法：如图1-58返回后二页图1-41、42返回b)a)图1-42 T形接头的坡口a)角变形大 b)角变形小图1-41 相同承载能力的十字接头1）选择最小的焊缝尺寸2）选择合理的坡口形式图1-43返回图1-44a)b)图1-44 合理安排焊缝位置防止焊接变形a)不合理 b)合理返回图1-45a)b)c)图1-45 无外力作用下的反变形法a)平
8、板对接焊 b)电渣对接立焊 c)工字梁翼板反变形返回刚性固定法1）将焊件固定在刚性平台上，如图1-482）将焊件组合成刚度更大或对称的结构，如图1-493）利用焊接夹具增加结构的刚度和拘束，如图1-504）利用临时支撑增加结构的拘束，如图1-51返回图1-48图1-48 薄板拼接时的刚性固定返回图1-49图1-49 T形梁的刚性固定与反变形返回图1-50图1-50 对接拼板时的刚性固定返回选择合理的装配焊接顺序1）大而复杂的焊接结构，先将结构简单的部件单独进行焊接，再总装成整体。2）焊缝应尽量靠近结构截面的中性轴，如图1-523）对于焊缝非对称布置的结构，装配焊接时应先焊焊缝少的一侧，如图1-
9、534）焊缝对称布置的结构，应由偶数焊工对称施焊，如图1-545）长焊缝焊接时，可采用图1-55所示的方向和顺序进行焊接，以减小其焊后的收缩变形返回图1-52a)b)图1-52 主梁装配焊接a) 形梁结构示意图 b) 形梁的装配焊接方案返回a)b)图1-53a)b)c)d)图1-53 压力机压型上模的焊接顺序a)压型上模结构图 b)、c)、d)焊接顺序返回图1-54图1-54 圆筒体对接焊缝的焊接顺序返回图1-55a)b)c)d)图1-55 长焊缝的几种焊接顺序返回图1-56图1-56 非对称截面结构的焊接返回图1-57图1-57 采用热平衡法防止焊接变形返回图1-58a)b)c)图1-58
10、散热法示意图a)水浸法散热 b)喷水法散热 c)散热垫法散热返回矫正焊接变形的方法1.手工矫正法:主要用于矫正一些小型简单焊件的弯曲变形和薄板的波浪变形2.机械矫正法：适用于塑性较好的材料及形状简单的焊件，如图1-593.火焰加热矫正法：利用火焰对焊件进行局部加热，使焊件产生新的变形来抵消焊接变形（1）点状加热，如图1-60（2）线状加热，如图1-61（3）三角形加加热，如图1-62火焰矫正变形的效果取决于三个因素：（1）加热方式（2）加热位置（3）加热温度和加热面积返回后二页图1-59图1-59 机械矫正法返回图1-60图1-60 点状加热返回适用于波浪变形图1-61a)b)c)图1-61 线状加热a)直通加热 b)链状加热 c)带状加热返回适用于角变形图1-62图1-62 工字梁弯曲变形的火焰矫正返回弯曲变形适用于一、焊接变形的控制措施： 设计措施: 3项措施 工艺措施: 6项措施二、矫正焊接变形的方法： 机械矫正法：加压、碾压 火焰矫正法:点状、线状、三角状课程总结 谢谢各位
