焊接变形及措施
焊接应力与变形及其预防和校正措施
焊接应力与变形及其预防和校正措施焊件不均匀局部加热和冷却是导致焊接应力和变形产生的根本原因。
1.焊接变形的基本形式a)收缩（纵向、横向）变形 b)角变形 c)弯曲变形 d)波浪变形 e)扭曲变形 f)错边（长度方向、厚度方向）变形σ＞σs时，产生变形σ＞σb时，产生裂纹，甚至断裂2.预防和减小焊接应力及变形的措施1）合理设计焊接结构（减少焊缝长度和截面积、尽量采用对称焊缝、避免交叉焊缝）；2）焊前预热（焊后冷却时，加热区与焊缝同时收缩。
此法称为加热减应区法：如图a)焊前b)焊后）；3）反变形法4）刚性固定法5）选择合理焊接顺序a)焊接顺序应能使焊件自由收缩 b)对称焊接法 c)长焊缝的分段焊法 d)工字梁的焊接方法6）锤击焊缝法3.焊接变形的校正1）机械矫正法a)压力矫正 b)锤击矫正变形的步骤2）火焰矫正法a）T形梁的火焰矫正 b)薄板波浪变形的火焰矫正4.焊接接头设计1）焊接结构应尽量选用型材成冲压件a)用四块钢板焊成 b)用两根槽钢焊成 c)用两根钢板弯曲后焊成 d)容器上的铸钢件法兰2）合理布置焊缝①焊缝布置应尽量分散a)、b)、c)不合理 d)、e)、f)合理②焊缝和位置应尽量对称布置a)、b)不合理 c)、d)、e)合理③尽量减少构件成焊件接头部位的应力集中a)不合理 b)合理④焊缝应避开最大应力和应力集中部位a)、b)、c)、d)不合理 e)、f)、g)、h)合理⑤对不同厚度钢板的受力对接接头，要采用工艺措施⑥在满足使用要求的前提下，应尽量减少焊缝对结构附加应力的影响a)次要焊缝影响主要受力构件 b)附加元件（卡箍）代替次要焊缝。
控制焊接变形的设计措施
控制焊接变形的设计措施在焊接行业中，焊接变形一直是一个非常头痛的问题。
焊接过程中由于高温和热应力的作用，焊件会发生变形，这会影响焊接质量和工件的性能。
为了控制焊接变形，需要采取一些设计措施，下面介绍几种常见的方法。
1.合理选择焊接方法不同的焊接方法对焊接变形的影响不同，因此在选择焊接方法时需要考虑变形因素。
例如，TIG焊接和激光焊接都是低热输入的焊接方法，可以减少焊接变形。
而电弧焊接和气焊则会产生较大的热影响区，容易引起焊接变形。
因此，在选择焊接方法时应根据具体情况进行合理选择。
2.控制焊接热输入焊接热输入是焊接变形的主要原因之一，因此需要控制焊接热输入。
可以通过降低焊接电流和增加焊接速度来减少焊接热输入。
此外，选择合适的焊接电极和焊接材料也可以降低焊接热输入。
3.使用预热和后热处理预热可以降低焊接材料的冷却速度，减少焊接变形。
后热处理可以消除焊接残余应力，进一步减少变形。
因此，在一些对焊接变形要求较高的工件上，可以采用预热和后热处理的方法。
4.采用多道焊接多道焊接可以减少每次焊接的热输入量，从而减少焊接变形。
在多道焊接中，可以采用交叉焊接的方式，即先焊接一侧，然后焊接另一侧，以此类推，从而减少残余应力的积累。
5.使用夹具和支撑物在焊接过程中，夹具和支撑物可以起到固定工件的作用，减少焊接变形。
夹具和支撑物的设计应考虑到焊接变形的方向和程度，以便实现更好的固定效果。
控制焊接变形需要综合考虑多种因素。
以上几种设计措施可以帮助我们减少焊接变形，提高焊接质量和工件的性能。
在实际应用中，需要根据具体情况进行合理选择和调整，以达到最佳的效果。
焊接应力和变形及措施
焊接变形 1. 影响工件形状、尺寸精度 2. 影响组装质量3. 增大制造成本———矫正变形费工、费时4. 减少承载能力———变形产生了附加应力焊接应力 1. 减少承载能力 2. 引发焊接裂纹，甚至脆断3. 在腐蚀介质中，产生应力腐蚀裂纹4. 引发变形焊接应力{ 焊接加热时，焊缝区受压力应力（因膨胀受阻，用符号“-”表达）远离焊缝区手拉应力（用符号“+”表达）焊后冷却时，焊缝受拉应力（因收缩受阻），远离焊缝区受压应力焊接变形：当焊接应力超出金属 σs 时，焊件将产生变形焊接应力和焊接变形总是同时存在，不会单独存在，当母材塑性较好，构造刚度较小时，焊接变形较大而应力较小；反之，则应力较大而变形较小。
4.2.3 焊接变形的控制和矫正：4.2.3.1 焊接变形的基本形式，如图 6-2-9 4.2.2 焊接变形和应力的产生因素：根本因素：对焊件进行的不均匀加热和冷却，如图 6-2-8 焊接应力与变形：4.2.1 焊接变形和残存应力的不利影响：{ {如图 6-2-9 常见的焊接残存变形的类型1、2---纵向收缩量 3---横向收缩量 4、5---角变形量 f---挠度（1）收缩变形：即焊件沿焊缝的纵向和横向尺寸减少，是由于焊缝区的纵向和横向收缩引发的。
如图 5-2-9 a（2）角变形：即相连接的构件间的角度发生变化，普通是由于焊缝区的横向收缩在焊件厚度上分布不均匀引发的。
如图 5-2-9b（3）弯曲变形：即焊件产生弯曲。
普通是由焊缝区的纵向或横向收缩引发的。
如图 5-2-9c（4）扭曲变形：即焊件沿轴线方向发生扭转，与角焊缝引发的角度形沿焊接方向逐步增大有关。
如图 5-2-9d（5）失稳变形（波浪变形）：普通是由沿板面方向的压应力作用引发的。
如图 5-2-9e4.2.3.2控制焊接变形的方法（1）设计方法（详见焊接构造设计）尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理选用焊缝的截面形状，合理安排焊缝位置──尽量使焊缝对称或靠近于构件截面的中性轴（以减少弯曲变形）。
消除焊接变形的方法
焊接变形是焊接过程中常见的问题，它可能对焊接结构的形状、尺寸、精度和稳定性产生不利影响。
为了消除焊接变形，可以采取以下几种方法：
反变形法：在焊接前或焊接过程中，人为地使焊件产生与焊接变形相反的变形，以抵消焊接变形。
这种方法需要在焊接前或焊接过程中精确计算和控制反变形量，才能达到预期的效果。
刚性固定法：将焊件固定在具有足够刚性的夹具或支撑物上，以防止焊接变形。
这种方法适用于小型、简单的焊件，但对于大型、复杂的焊件，由于刚性固定可能会产生较大的应力，因此需要采取其他措施来消除应力。
锤击法：在焊接过程中，使用锤击或振动焊件的方法来消除焊接变形。
这种方法需要在焊接过程中精确控制锤击或振动的力度和频率，以避免对焊件造成过大的损伤。
加热法：在焊接前或焊接过程中，对焊件进行局部或整体加热，以消除焊接变形。
这种方法需要在加热过程中精确控制加热的温度和范围，以避免对焊件造成过大的损伤。
机械校正法：在焊接后，使用机械工具对焊件进行校正，以消除焊接变形。
这种方法需要在机械校正过程中精确控制校正的力度和方向，以避免对焊件造成过大的损伤。
化学校正法：在焊接后，使用化学剂对焊件进行校正，以消除焊接变形。
这种方法需要在化学校正过程中精确控制化学剂的种类、浓度和作用时间，以避免对焊件造成过大的损伤。
以上是消除焊接变形的几种常见方法，可以根据不同的焊接情况选择合适的方法。
无论采用哪种方法，都需要在焊接过程中严格控制工艺参数，以避免产生过大的焊接变形。
焊接变形原因及控制措施
焊接变形原因及控制措施摘要介绍出口敞车侧柱组成在焊接过程中，盖板和腹板出现的角变形和长度方向的弯曲变形，仔细分析了变形产生的原因，制定了合理的解决方法；对侧盖板和腹板预先设置了反变形及反挠度，重点设计制作了反变形工装和自动焊工装，解决了焊接变形导致的直线度、垂直度超差难题。
关键词直线度超差反挠度反变形一、概述侧柱组成是侧墙组成中重要的零部件组成之一，它与侧墙组成（1）（2）和枕柱组成结构不同，其焊缝质量等级为CPC2，认证级别为EN15085规定的CL1级，无论是质量要求或外观要求均要求极高。
1. 质量要求分析侧柱组成其直线度、平面度以及垂直度必须保证与侧墙接触的侧柱腹板，二者之间不能产生缝隙，盖板的宽度方向平面度小于1mm，盖板在通长方向直线度小于1mm，盖板和腹板的垂直度小于0.5mm。
2. 焊接方式盖板和腹板直线焊缝，如果采用手工焊接难度大，焊修打磨的工作量较大，焊接质量难以保证，从而其产品生产效率及产品成品合格率得不到有效保证。
同时整个侧墙组成是属于车体外观件，其焊缝的成型质量及外观尤其重要，因此采用了自动焊小车焊接方式，实现“部件焊接半自动化、机械化”，对焊缝实行自动焊，利用机械焊接方式代替手工焊接方式来有效的提高焊缝的焊接质量及外观质量，减少飞溅、气孔、夹渣、焊偏等缺陷。
同时采用自动小车焊接有效的提高焊接质量和效率，减小劳动强度，通用性等优点。
二、问题及原因1. 问题采用T型结构件，如果采用正常工艺技术方法进行展开下料，并折压成型后再组对再自动焊，与侧墙接触的侧柱腹板在2317mm范围内会产生5mm的通长圆弧型缝隙，而盖板也会产生于腹板方向一致的通长的弯曲变形和宽度方向的角变形；此外，由于采用的是T型结构周边只有腹板断面与侧墙接触，其余非接触面全部悬空，焊接后腹板产生通长圆弧型缝隙在下工序车间的侧墙组对焊时有极大难度，且外观质量严重影响产品整体外观质量（图1）。
图12.变形原因分析正常的焊接生产中焊接应力与变形是不可避免的。
减少焊接接应力和焊接变形的措施
减少焊接接应力和焊接变形的措施1.选择适当的焊接参数：根据材料的种类和厚度选择合适的焊接电流、电压和焊接速度等参数，以降低焊接接应力和变形的风险。
同时，选择低温软化点的金属填充材料，如铜等，可以降低焊接接应力。
2.采用适当的焊接序列：通过改变焊接顺序，可以降低焊接过程中的接应力和变形。
在多次焊接时，从最中心的部位开始焊接，逐渐向两边延伸。
这样可以避免焊接热量集中在一个地方，减少局部热变形。
3.采用预热和后热处理：预热可以提高焊接材料的可塑性，改善焊接接头的焊接性能。
一般情况下，预热温度为焊接材料的临界温度的50%-70%。
预热后的焊接接头，在焊接完成后应进行后热处理，即将焊接接头加热至临界温度以下保温一段时间，然后缓慢冷却，以进一步消除焊接接头内应力。
4.使用焊接夹具：焊接夹具可以固定工件，减少焊接过程中的变形。
夹具应设计合理，以便保证焊接接头位置准确，但对于自由热变形而言，应当尽量减少夹具的使用。
5.控制焊接热输入量：合理控制焊接过程中的热输入量，以确保焊接接头不过热。
可以采用间歇焊接的方法，在焊接过程中适时停止加热，让工件冷却一段时间以减少热输入。
6.采用适当的接头形状：通过改变焊缝的形状，可以减少焊接过程中的接应力。
一般情况下，V型焊缝和锂阳角焊缝对于减少焊接变形效果较好。
7.选择适当的焊接方式：对于大型工件，可以采用多层焊接或间断焊接的方式进行，以减少焊接材料的热量。
对于特殊形状的工件，可以选择其他焊接方法，如电阻焊、激光焊等。
8.控制冷却速度：焊接完成后，要注意控制冷却速度，避免过快的冷却。
可以采用包裹式焊接，焊接完毕后用保温材料将焊接接头包裹起来，使其缓慢冷却，以减少残余应力。
焊接变形及预防措施
什么是焊接变形?(一)基本类型1. 纵向收缩变形：构件焊后在平行焊缝的方向上尺寸缩短。
2. 横向收缩变形：构件焊后在垂直焊缝的方向上尺寸缩短。
3. 弯曲变形：由于焊缝的布置偏离焊件的形心轴。
4. 角变形：焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。
5.波浪变形：焊后构件呈波浪形，在焊薄板中出现。
6.错边变形：两焊接热膨胀不一致，所引起的长度或厚度方向上的错边。
(二) 设计措施1. 合理选择焊件尺寸。
焊件的长度、宽度和厚度等尺寸对焊接变形有明显的影响。
例如，板的厚度对于角焊缝的角变形影响较大，当厚度达到某一数值(钢约9mm)时角变形最大。
在制造T形或工形焊接梁时，由于焊件细长，以致于焊接区收缩变形引起焊件弯曲变形是一个突出问题。
解决这一问题的最好办法就是要精心设计结构尺寸参数(如板厚、板宽、板长和肋板间距等)和焊接参数(如单位线能量等)。
2. 合理选择焊缝尺寸和坡口形式。
焊缝尺寸的大小,不仅关系到焊接工作量，而且还对焊接变形产生较大的影响。
焊缝尺寸大，焊接量也大,填充金属消耗量多，造成焊接变形大。
因此在设计焊缝尺寸时，在保证结构承载能力的条件下，应采用较小的焊缝尺寸。
片面加大焊缝尺寸对减小焊接变形极其不利。
所以对并不承受很大工作应力的焊缝,不必采用大尺寸焊角，只要能满足其强度要求就好。
另外，还要合理设计坡口型式。
例如对接接头要采用角变形为零的最佳X 形坡口尺寸。
对于受力较大的T形接头和十字接头，在保证相同强度的条件下，采用开坡口的焊缝比不开坡口焊缝动载强度高，焊缝金属量少，而且对减小焊接变形也是有利的，尤其对厚板而言，更有意义。
3. 尽量减少不必要的焊缝。
在焊接结构设计中，应该力求使焊缝数量减至最少。
一般在设计中常采用加肋板来提高结构的稳定性和刚度，特别是有时为减轻主体结构重量而采用较薄板，势必增加肋板数量，从而大大增加装配和焊接的工作量，其结果是不但不经济，而且焊缝致使焊接变形过大。
所以实践证明合理选择板厚，适当减少肋板，使焊缝减少，即使结构可能稍重，还是比较经济的。
焊接变形的影响因素与控制措施
（作者单位：一重集团天津重工有限公司）焊接变形的影响因素与控制措施◎刘春月焊接变形具体指在未受到外力作用的情况下，构件因焊接过程出现的收缩、角度改变以及弯曲等情况，焊接变形会对构件的安装精度产生严重影响，进而阻碍之后的正常使用，为了保证构件的质量，需要对焊接变形做好有效控制。
一、几种常见的焊接变形介绍1.角变形的具体分析。
焊接变形中的角变形通常会出现在搭接、对接、对焊焊接以及丁字接头中，引发以上问题的原因是横向收缩变形不均匀分布在厚度方向。
角变形程度受构件压缩塑性变形的直接影响，板背面的温度会随线能量的提高而升高，在此过程中，板两面的塑性变形量可能存在差异，致使角变形量出现减少的情况，在板厚相同的情况下，单层焊会比多层焊的焊接变形小，角变形程度与焊接层数呈现正相关。
2.横向收缩变形的具体分析。
横向收缩量会随着焊接线能量的升高而变大，但是如果板的厚度值越大，产生的横向收缩量越小，对横向变形来说，板厚以及焊接线能量是重要的影响要素。
在焊接过程中，不同部位存在先后之分，先焊接焊缝会对后焊接焊缝起到横向的挤压作用，进而使得横向的压缩变形变得更大，并且焊缝的横向收缩量变化规律是沿着焊缝方向从收缩量小逐渐变大，在接近一定程度后，逐渐变得平稳，导致焊缝长度方向的横向收缩量存在分布不均匀的情况。
3.纵向收缩变形的具体分析。
对纵向收缩量的大小而言，压缩塑性变形是主要的影响因素。
对压缩塑性变形产生影响的因素有很多，如焊接顺序、焊接参数、焊接材料的物力参量以及焊接方式等，通常情况下，纵向收缩量与焊接线能量呈正相关，如果构建中的焊缝存在不对称现象，会导致相应的应力不均匀，不仅会让构件缩短，还会导致构件发生弯曲，并且出现不同程度的挠曲变形。
二、引发焊接变形的主要原因分析1.焊接应力带来的影响。
焊接时产生变形的根本原因是焊接应力的作用，针对一些外形较大，且结构相对复杂的构件，在焊接时需要复杂的焊缝，不同焊缝产生的应力大小及方向存在差异，整体的情况比较复杂，工作人员无法保证焊缝预测的准确性。
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焊接变形和焊接应力产生的原因和措施
焊接变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等。
焊接过程中，对焊件进行不均匀加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本原因。
减少焊接应力与变形的工艺措施主要有：
一、预留收缩变形量根据理论计算和实践经验，在焊件备料及加工时预先考虑收缩余量，以便焊后工件达到所要求的形状、尺寸。
二、反变形法根据理论计算和实践经验，预先估计结构焊接变形的方向和大小，然后在焊接装配时给予一个方向相反、大小相等的预置变形，以抵消焊后产生的
变形。
三、刚性固定法焊接时将焊件加以刚性固定，焊后待焊件冷却到室温后再去掉刚性固定，可有效防止角变形和波浪变形。
此方法会增大焊接应力，只适用于
塑性较好的低碳钢结构。
四、选择合理的焊接顺序：尽量使焊缝自由收缩。
焊接焊缝较多的结构件时，应先焊错开的短焊缝，再焊直通长焊缝，以防在焊缝交接处产生裂纹。
如果焊缝较长，可采用逐步退焊法和跳焊法，使温度分布较均匀，从而减少了焊接应力和变形合理的装配和焊接顺序。
具体如下：
1）先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝；
2）焊缝较长的焊件可以采用分中对称焊法、跳焊法，分段逐步退焊法交替焊法；3）焊件焊接时要先将所以的焊缝都点固后，再统一焊接。
能够提高焊接焊件的刚度，点固后，将增加焊接结构的刚度的部件先焊，使结构具有抵抗变形的足够
刚度；
4）具有对称焊缝的焊件最好成双的对称焊使各焊道引起的变形相互抵消；
5）焊件焊缝不对称时要先焊接焊缝少的一侧。
；
6）采用对称与中轴的焊接和由中间向两侧焊接都有利于抵抗焊接变形。
7）在焊接结构中，当钢板拼接时，同时存在着横向的端接焊缝和纵向的边接焊缝。
应该先焊接端接焊缝再焊接边接焊缝。
8）在焊接箱体时，同时存在着对接焊缝和角接焊缝时，要先焊接对接焊缝后焊接角接焊缝。
9）十字接头和丁字接头焊接时，应该正确采取焊接顺序，避免焊接应力集中，以保证焊缝获得良好的焊接质量。
对称与中轴的焊缝，应由内向外进行对称焊接。
10）焊接操作时，减少焊接时的热输入，（降低电流、加快焊接速度、）。
11）焊接操作时，减少熔敷金属量（焊接时采用小坡口、减少焊缝宽度、焊接角焊时减少焊脚尺寸）.。
逐步退焊法，常用于较短裂纹的焊缝。
施焊前把焊缝分成适当的小段，标明次序，进行后退焊补。
焊缝边缘区段的焊补，从裂纹的终端
向中心方向进行，其它各区段接首尾相接的方法进行
五、锤击焊缝法在焊缝的冷却过程中，用圆头小锤均匀迅速地锤击焊缝，使金属产生塑性延伸变形，抵消一部分焊接收缩变形，从而减小焊接应力和变形。
六、加热“减应区”法焊接前，在焊接部位附近区域(称为减应区)进行加热使之伸长，焊后冷却时，加热区与焊缝一起收缩，可有效减小焊接应力和变形。
七、焊前预热和焊后缓冷预热的目的是减少焊缝区与焊件其他部分的温差，降低焊缝区的冷却速度，使焊件能较均匀地冷却下来，从而减少焊接应力与变形。
八．合理的焊接工艺方法，采用焊接热源比较集中的焊接方法进行焊接可降低焊接变形。
如CO2气体保护焊、氩弧焊等
减少焊接应力与变形的从设计方面的措施主要有：
一．选用合理的焊缝尺寸和型状，在保证构件的承载能力的条件下，应尽量采用较小的焊缝尺寸；
二。
减少焊缝的数量，在满足质量要求的前提下，尽可能的减少焊缝的数量；三．合理安排焊缝的位置，只要结构上允许应该尽可能使焊缝对称于焊件截面的中和轴或者靠近中和轴；焊接变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等。
焊接过程中，对焊件进行不均匀加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本原因。