焊接变形工艺校正方法的研究
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。
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。
略谈钢结构焊接变形的火焰矫正方法
略谈钢结构焊接变形的火焰矫正方法【摘要】焊接在钢结构制作、安装中是关键的工序，直接影响钢结构产品的质量。
因此，钢结构焊接的质量需要大大提高，以减少产品质量的不合格率。
根据本人多年实践工作经验，结合一些相关专业知识，简略介绍阐述钢结构焊接变形的种类，结合新钢的实例，分析焊接变形的火焰矫正方法。
【关键词】钢结构；焊接变形；火焰矫正近年来，随着我国经济的快速增长和钢铁冶炼技术的不断进步以及钢结构形式的不断改进，钢结构在各行业中得到了广泛的应用。
但是钢结构在制作、安装过程中通常会出现焊接变形，如果焊接变形不及时矫正，就不仅影响钢结构的制作、安装质量，还会降低工程的安全可靠性，甚至会直接导致钢结构产品的报废。
钢结构构件的焊接变形有哪些？并简单介绍钢结构焊接变形采用的火焰矫正方法。
一、钢结构焊接变形钢结构构件焊接的残余变形，主要分为六种：纵向收缩变形、横向收缩变形、弯曲变形、角变形、波浪边形、扭曲变形等这几种变形在钢结构制作、安装过程中一般不单独出现，而是同时出现，互相影响。
如果产生的变形超过基数设计允许变形范围，就必须设法进行校正，使其达到符合产品质量要求。
实践证明，大多数变形的构件是可以矫正的，而矫正的方法都是设法造成新的变形来达到抵消已经发生的变形。
二、钢结构焊接变形的火焰矫正目前矫正变形的的方法有两类——机械矫正（冷矫正）和火焰矫正。
而火焰矫正在实际当中应用的比较多，由于火焰矫正的方法钢结构制造和安装工艺中具有灵活多便、简单易行、成本低廉和行之有效的优点，所以得到了广泛的应用。
1、火焰矫正原理金属受热后要膨胀，冷却时会收缩，火焰矫正就是利用这个规律，来控制焊接过程中形成的热应力。
在焊前和焊后，选择适当的部位加热，使其膨胀相应力，来抵消或减小焊缝应力，从而防止裂纹的产生。
这个加热的部位就叫“减应区”。
这种方法很巧妙地解决了缩小焊缝区域和焊件上那些阻碍焊缝区域自由变形的部位之间的温度差的问题。
加热焊后减应区产生了一种压迫焊缝的力量，从而抵消了焊缝区域自由收缩时形成的剩余拉伸应力。
焊接变形原因分析及其防止措施
焊接变形原因分析及其防止措施摘要：本文重点对常见焊接变形的原因进行分析，并根据原因分别从设计和工艺两个方面论述防止变形的措施。
关键词：焊接变形原因分析防止措施随着新材料、新结构和新焊接工艺的不断发展，有越来越多的焊接应力变形和强度问题需要研究。
焊接变形在焊接结构生产中经常出现，如果构件上出现了变形，不但影响结构尺寸的准确性和外观美观，而且有可能降低结构的承载能力，引起事故。
同时校正焊接变形需要花费许多工时，有的变形很大，甚至无法校正，造成废品，给企业带来损失。
因此掌握焊接变形的规律和控制焊接变形具有十分重要的现实意义。
一、焊接变形种类生产中常见的焊接变形主要有纵向收缩变形、横向收缩变形、挠曲变形、角变形、波浪变形、错边变形、螺旋变形。
这几种变形在焊接结构中往往并不是单独出现，而是同时出现，相互影响。
在这里重点对生产中经常出现的纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、错边变形进行分析。
二、焊接变形原因分析1.纵向收缩变形。
焊接时，焊缝及其附近的金属由于在高温下自由变形受到阻碍，产生的压缩性变形，在平行于焊缝的变形称之为纵向收缩性变形。
焊缝纵向收缩变形量可近似的用塑性变形区面积S来衡量，变形区面积S于焊接线能量有直接关系，焊接线能量越小，S越小，反之S越大。
同样截面的焊缝可以一次焊成，也可以分几层焊成，多层焊每次所用的线能量比单层焊时小得多，因此每层焊缝产生的塑性变形区的面积S比单层焊时小，但多层焊所引起的总变形量并不等于各层焊缝的总和。
因为各层所产生的塑性变形区面积和是相互重叠的。
从上述分析可以看出多层焊所引起的纵向收缩比单层焊小，所以分的层数越多，每层所用的线能量就越小，变形也越小。
2.横向收缩变形。
横向收缩变形是指垂直于焊缝方向的变形，焊缝不但发生纵向收缩变形，同时也发生横向收缩变形，其变形产生的过程比较复杂，下面分几种焊缝情况来分析。
2.1堆焊和角焊缝。
首先研究在平板全长上对焊一条焊缝的情况。
当板很窄，可以把焊缝当作沿全长同时加热，采用分析纵向收缩的方法加以处理。
金属焊接变形控制措施与焊后变形校正方法
金属焊接变形控制措施与焊后变形校正方法金属焊接时在局部加热、融化过程中，加热区的金属与周边母材的温差很大，产生焊接过程中的瞬时应力，冷却至原始温度后，整个接头区焊缝及热影响区的拉应力与母材的压应力数值达到平衡，这就产生了结构本身的焊接残余应力，此时在焊接应力的作用下，焊接件结构发生多种形式的变形。
一、变形的常见形式大致分为两种情况：即整体结构的变形和结构局部的变形。
1、整体架构变形表现为结构的纵向和横向的缩短和翘曲，局部变形表现为凸弯变形、薄板波浪形、角变形。
纵向收缩时，对接形变0.15~0.3mm/m，角接形变0.2~0.4mm/m，间断角焊缝0~0.1mm/m，横向收缩会随钢板厚度增加而增加。
2、变形原因：焊接过程中，对焊件进行了局部、不均匀加热，产生了焊接应力，受热区域膨胀，四周较冷区域阻止膨胀，产生了应力及塑性变形。
3、变形规律1）焊缝截面积（熔合线范围内的金属面积）越大，冷却时收缩引起的塑性变形越大。
2）焊接热输入越大，高温区范围越大，冷却速度慢，接头塑性变形区越大。
纵向、横向或角变形都会增大。
3）工件的预热、层间温度越高，收缩变形越大。
4）焊接方法不同导致热输入不同。
5）焊缝位置在结构中不对称会引起变形。
6）结构的刚性，刚性小的结构变形大。
7）整体装配完再进行焊接，变形一般小于一边装配一边焊接。
二、防止和减小结构变形的措施1、减小焊缝截面积。
符合要求或者标准的前提下，尽量采用较小的坡口尺寸，角度和间隙。
2、屈服强度小的钢板，采用小的热输入焊接方法如CO2气体保护焊，不预热。
3、厚板焊接采用多层焊代替单层焊。
4、双面坡口对称焊接顺序，以求减小角变形。
5、焊前进行反变形控制，减小焊后的角变形。
6、刚性固定：把刚性较小的构件进行固定，如夹具固定、点固焊、压紧固定等。
7、锤击焊缝：主要用于薄板焊接波浪边形的矫正。
当焊缝和热影响区还未冷却时，立即对该区域进行锤击。
不能锤击凸起，要锤击凸起四周金属。
浅谈焊接变形控制机理和方法
种振动所产生的能量 ， 可使溶池 中成长的晶粒遭到 破坏产生碎 晶， 同时也可 以使溶池金属发生强烈 的
搅拌作用 ， 不仅使成份均匀 ， 可使气体和夹杂等 也
快速上浮 ， 从而改善了溶池 金属 的凝 固状态 ， 提高
了焊缝金属的性能。 １１ 高频超声震动 ．２ ．
利用 超 声 波 发 生 器 可 得 到 ２ ００ Ｚ以上 的震 ００ Ｈ
关键 词 焊接 机理 方法
１ 焊接变形控制机理
改善结晶形态 。另外 ， 加人磁场之后除能改善焊缝
１ 振 动结 晶 ． １
改善溶池凝 固结 晶组织 的一种途径是 采用 振
动的方法来破坏正在成长的晶粒 。根据振动的方式
结晶组织的性能之外 ，还 能降低焊接上 的残余 应 力 ， 以它具有很大的优越性 。 所
在没有反变形 的情况下 ， 将构件加以固定来 限
制焊接变形 ，这种方法防止角变形和波浪 变形 ， 效 果 比较好 ， 但必须注意的是应该在焊后工件温度冷
到室温时 ， 再去掉刚性固定。
２２４ 合理 选择 焊接 方 法和规 范 ．．
１５ 跟踪 回火处理 ．
跟踪 回火处理就是每焊完一道焊缝立 即用气
动频率 ， 但振动振幅只有 ０ ０ １ ｍ 超声振动对改 ． ０ｒ ， ０ ａ 善溶池凝 固结晶 ， 消除气孔 和结 晶裂纹 ， 以及夹杂
等 比低频振动更为有效。
１１３ 电磁振 动 ．．
这种方法是利用强磁场使溶池 中的液态金属
发生强烈的搅拌 ， 使成长着的晶粒不断受到“ 冲洗” 造成较大的剪应力 ， 从而使晶粒破碎 ， 这种作用 ， 一
维普资讯
青 海 水 力 发 电
浅谈焊接变形控制机理和 方法
浅谈中梁焊接变形与挠度控制
浅谈中梁焊接变形与挠度控制摘要：本文以某铁道车辆底架中梁为例, 结合多年箱形梁生产方面的经验,分析箱型梁产生焊接变形的基本原因，并通过利用其焊接变形特点，预制中梁挠度，减少焊后火焰矫正工作量的同时，保证中梁结构件的产品技术及经济要求。
关键词：箱型梁、焊接变形、焊接顺序、预制挠度前言：自改革开放以来，随着我国经济的快速发展，焊接技术作为一种先进的制造技术在现代化的国民经济建设与工业生产起着非常重要的作用。
目前，钢制结构的焊接以在许多工业部门制造及生产过程中几乎替代了铆接。
在铁路运输、汽车工业、船舶工业、航空航天飞行器、海上钻井采油平台的上层建筑等大型结构制造领域里，因箱型结构件一种具有优越力学性能的经济断面结构, 因而广泛应用于大型承重结构。
中梁装配一般由上盖板、下盖板、立板（左）、立板（右）、从板座及防跳板等配件组焊而成的典型箱型结构件。
中梁焊接完成后，因焊接变形常常需要进行校正，耗工耗时。
本文通过对箱型结构梁的焊接变形进行分析与工艺研究，通过利用其自身焊接变形特点，免去火焰矫正工序预制中梁上挠。
将此工艺方案投入某铁道车辆中梁试制生产中，取得了良好的产品工艺技术成果及经济收益。
1.中梁焊接变形分析1.1中梁发生挠曲变形该车中梁全长18300mm，左右立板板厚为10mm，上下盖板均为16mm厚板，为保证中梁承载性能与焊缝强度，立板坡口形式为55°的单边V型坡口。
在焊接时，先焊的焊缝金属在冷却过程中收缩，因此比周边的材料短，而其附近的金属则由于在高温下的自由变形收到阻碍，产生了压缩塑性变形。
中梁立板与上下盖板连接焊缝虽然是几何对称的，但并不意味着在组焊过程中始终对称。
当对立板与盖板外侧焊缝施焊过程中出现不对称时，则会使焊缝处于纵向偏心状态，所引起的收缩力时偏心的。
因此，收缩力不但使构件缩短，同时造成构件的弯曲。
在弯矩的作用下，构件终端横截面发生转角和挠度。
在焊缝长度方向的个点并非同时加热，因此在热源附近的技术受热膨胀，但将受到周围温度较低的金属的约束而承受压力应，这样就会在板宽方向产生压缩塑性变形，并使其厚度增加，发生横向收缩变形，引起中梁旁弯量超限。
火焰校正工艺论文
焊接结构焊后变形火焰校正工艺赵连桂{摘要}：焊接结构在焊后会产生焊接残余应力及焊接变形，通过火焰矫正是焊接结构产生新的应力从而改变焊接变形。
引言：焊接结构在熔焊时，因受到了不同程度的加热及冷却，焊后会产生不同程度的焊接残余应力及变形。
焊接变形降低了不但焊接结构的尺寸精度，而且结构的性能也受到了一定的影响所以，焊接变形后要采去一定的措施进行校正，目前，校正的方案有，机械校正法、火焰校正法和综合校正法等方案，本为主要叙述火焰校正的工艺。
火焰校正，这种方法与焊接息息相关，尤其是一些从事大型结构件焊接的同行们肯定深有感触。
由于大型结构件的焊缝长度、焊缝尺寸等数据都较大，其焊接后的变形量相对也很大，这样对于焊后尺寸的保证有很大难度。
如薄板件憨厚一般会产生波浪变形、凸起等，细长结构件容易弯曲等等。
还有些结构件由于尺寸较大在装配中测量时容易产生误差，这些误差累计后就可能会对最终的结构件尺寸影响较大。
我们一般情况下不会轻易将一件大型结构件报废，只能通过校正、或让步处理等方法来使用。
这就不可避免的要使用到火焰校正（当然有些变形可以采用压力机等方法校正），在校正时最重要的是我们要知道在什么位置加热、加热形状、达到多高的温度、采用什么样的冷却方法等才能达到我们最终要求的效果。
所以就要求操作或指导人员具备丰富的知识才能达到这个要求。
在实际的企业生产中具备一定焊接水平，并具有一定的校正水平的人员才是非常可贵的，火焰校正，操作灵活、适应强，但是要求校正人员要有丰富的经验。
如要清楚火焰校正的原理，要掌握火焰加热温度，要正确选择加热点的位置等。
常见的焊接变形有：收缩变形、错边变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等种类。
火焰校正方法有：线状加热、三角状加热和点状解热等三种。
火焰校正温度范围：低温校正温度500-600℃冷却方法水冷空冷中温校正温度600-700℃冷却方法空冷水冷高温校正温度700-800 冷却方法空冷水冷线状加热：线状加热适用于角变形的校正、焊件纵向弯曲（上拱或下拱）的校正，火焰采用中性焰，沿焊件角变形、弯曲变形位置反面进行线状加热，加热温度及加热范围根据焊件的变形量而定，切记不能超出焊缝尺寸范围。
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焊接变形工艺校正方法的研究
罗满香
湖南三一重工股份有限公司，长沙 410100
摘要：焊接热变形所产生的变形误差，容易导致工件不合格，是零件制造过程中必须解决的问题。
本文首先通过建立工件简化模型，采用有限元的方法，分析了工件的焊接时的热流场分布状况，然后在此基础上，利用热流场分布的温度场载荷，仿真分析了焊接热分布对工件的变形影响，最后根据仿真分析的结果，设计相应的反变形工艺方法对被焊接工件进行处理，达到了消除或减小工件焊接热变形的效果，提高了工件生产的合格率。
关键词：焊接，热变形，工艺，校正，有限元
Research on Craftsmanship Adjustment Method for Welding Deformation
Luo Manxiang
Hunan SANY Heavy Industry Co., Ltd., Changsha, 410100, China
Abstract: Deformation errors resulting from heat deformation in welding process can easily result in disqualification components, and must be solved undoubtedly in manufacture process. In this research it set up a simple component model firstly, and then used the finite element method to analyze the heat flux field distribute status of the component model. Secondly, it took the heat flux field as a load and analyzed the strain and stress status, displacement deformation. Lastly, it according to the displacement deformation parameters, used a anti-deformation method to process the component before it being welded, which could eliminate or decrease the welding deformation and greatly advanced qualified ratio of components.
Keywords: welding; heat deformation; craftsmanship; adjustment; finite element
焊接技术被称之为工业裁缝，是现代制造业中最重要的工艺技术之一。
它在机械制造、核工业、航空航天、能源、交通、石油化工及建筑和电子等行业中的应用越来越广泛。
随着科学技术的发展，焊接己从简单的构件连接方法和毛坯制造手段发展成为制造行业中一项基础工艺和尺寸精确的制成品的生产手段。
由于焊接是一种金属重熔制造技术，在重熔过程中，对材料的晶相组织结构产生不同的影响[1]，进而导致焊接件出现不同程度的焊接残余应力[2, 3]，引起工件变形，是焊接产品必须解决的关键问题之一，传统的手工焊接可以通过人为地控制，来确保减小焊接变形，但是，传统的手工焊接容易出现多种焊接缺陷，已不能满足现代高技术产品制造的质量、数量要求。
随着自动焊接设备的日益普及，保证焊接产品质量的稳定性、提高生产率和改善劳动条件已成为现
罗满香，三一重工股份有限公司泵送技术部工艺工程师，主要从事工艺方法的研究。
代焊接制造工艺发展待解决的问题[4, 5]。
在本文的研究中，根据某种产品焊接过程中出现的焊接变形缺陷，采用有限元分析的方法，进行焊接热变形模拟分析，然后根据分析结果，采用预先进行反变形处理的工艺方法处理后，再采用机器人进行自动焊接，利用焊接产生的变形，得到合格的产品，减少了补焊环节，提高了生产效率。
1、模型简化与问题描述
图1所示为三一重工某型号产品零件的简化模型。
该零件由于是关键性产品，均采用机器人实现自动焊接，在焊接过程中，位置P所示为筋板，为保证精度，焊接时筋板是固定的，而位置1、2处则是相对自由的，由于是厚板焊接，很容易出现焊接变形，即工件位置1、2周围部分会向上（图中箭头所示方向）翘曲变形，导致在后续的加工过程中无法加工，因此需要对位置1、2处的底面进行补焊，严重地影
响了生产效率。
在此，我们采用了一种反变形处理工艺，即利用油压机，在焊接前，对圆形底板外侧（位置1、2周围部分）朝焊接变形相反方向进行折弯处理，是圆形底板存在一定的变形位移；焊接后，由于焊接应力导致工件变形，将抵消预先对工件实施的反变形位移影响，从而形成合格的产品。
1
2
P
P
图1 工件简化模型
2、有限元分析
为了验证焊接变形方向，并从总体上定量把握变形量的大小，这里采用了有限元的方法对该零件进行了焊接热变形仿真分析。
首先，建立用于分析的该零件实体简化模型（如图1），然后利用Patran/Nastran 软件读入该模型，完成有限元网格划分后，设置好零件材料的热传导系数等参数，仿真计算出焊接过程中零件的热流场分布，并得出热流场分布云图如图2所示。
图2 焊接过程中的热场分布模型
仿真分析出零件的焊接热流场分布后，再将热流场分布作为一个负载场，作用在整个零件上，然后定义好零件的载荷特性、材料特性
以及单元属性等参数后，递交给软件自动进行计算，零件的位移变形仿真分析结果如图3所示。
从图3的分析结果中可以看出，经过焊接后，零件的1、2位置周围部分与合格零件相比，向上产生了翘曲，这与没有经过反变形工艺处理时，零件焊接后的变形方向是一致的。
正常位置
变形位置
图3 焊接热应力作用下的位移变形图
根据仿真结果，为了消除焊接变形的影响，以便得到合格的焊接零件，减少返工补焊的浪费，在此我们利用油压机对圆形底板位置1、2部分进行反向折弯一定角度处理，然后再进行焊接，利用焊接应力导致的变形，抵消焊接前的折弯变形，最终得到合格的焊接工件，如图4所示。
图4 经过反变形处理后焊接的合格零件
3、结论
本文根据零件焊接过程中所产生的焊接变形现象，采用有限元方法对焊接热变形的趋势进行了仿真分析，并根据分析结果，指导利用油压机进行焊前反变形折弯处理，使得零件焊接后，能利用焊接所导致的变形，自动补偿油压机的折弯误差，形成合格的工件。
利用有限元方法，可以针对不同的产品实现快速的热变形分析，分析结果可以用来作为反变形工艺处理方法的定量指标，为反变形工艺方法提供了
直接的科学依据，大大地提高了生产效率。
参考文献
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