焊接变形与应力的影响因素.

焊条电弧焊

项目1.4主机座的焊条电弧焊施工

焊接变形与焊接应力的影响因素

影响焊接结构变形的因素很多，这里仅讨论船体焊接结构变形的一些主要因素。

一、焊接工艺参数

焊接工艺参数的影响主要是热输入。一般来说，随着热输入的增加，压缩塑性变形区扩大，收缩量会增大。而决定热输入的主要参数是焊接电流I、电弧电压U和焊接速度V等三个方面。输入的热量愈大，则焊接变形与应力也就愈大。

二、施焊方法

当运用焊条电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧焊等不同的施焊方法时，因加热区的大小不同，对焊接变形与应力的影响也不同。焊接相同厚度的钢板时，埋弧焊的焊接速度快，电流密度大，加热集中，熔深也大，因而变形比焊条电弧焊小。焊接薄板结构时， CO2气体保护焊用细焊丝，电流密度大，加热集中，CO2气体保护焊变形较小，而焊条电弧焊火焰加热区域较前者宽，热量不集中，因而变形也大些。

三、焊缝的尺寸和长度

一般来说焊缝越长纵向收缩量越大，焊缝越宽，其横向收缩量也增加。焊缝尺寸大，数量多，则焊接变形与应力就增大。焊接时不要随意加大焊脚尺寸，因为焊脚尺寸加大后焊缝面积将增加得更多，使得金属熔化量大，输入的热量大大增加，焊接变形也就明显增大。因此要在保证有足够强度的前提下，尽量减小焊缝长度和尺寸，并合理选择坡口形状。

四、焊缝的位置

焊缝在结构中的位置对称与否是影响弯曲变形的主要因素。焊缝离中性轴越近则弯曲变形越小，离中性轴越远则弯曲变形越大，在船体焊接中，中性轴上下都有很多焊缝，且距离各不相同，则易产生弯曲变形。应使焊缝尽量对称布置来减少弯曲变形的可能性，若实际情况不可能对称布置，在焊接时设法采用合理的焊接顺序或反变形措施。

五、结构的刚度

1.构件的尺寸和形状

结构的刚度是结构抵抗变形的能力，其大小决定于截面形状和尺寸，截面积越大，则结构刚度愈大，则焊接变形愈小，构件内残余应力也就愈大。当结构刚度过大，有时在焊接时会导致焊缝开裂，在焊接厚板或嵌补板时，尤其容易出现。因此，焊接具有较大刚度的钢结构时，应采取相应的工艺措施。

2.胎夹具的影响

为了提高结构刚度以防止和减少焊接变形，在生产上常采用简单的胎夹具固定焊构件，但胎卡具固定作用可能增大构件的焊接残余应力，消耗一部分材料的塑性。因此，对塑性比较差的钢材，不能用胎卡具固定得太牢，以免引起过大的焊接残余应力。

六、装配及焊接顺序

随着船体结构装配的进行，结构的整体刚性也在增

大。在整个结构生产过程中，有装配成整体后再焊接和

边装配边焊接两种方式。对于结构截面和焊缝布置较简

单的结构来说，先装配成整体后再焊接可以减少其弯曲图1不对称工字梁的焊接

变形，如图1不对称工字梁的焊接，(a)图为先将零件1、2装配焊接之后，再与零件3装配焊接在一起，

焊接变形较大。(b)为先将零件2、3装配焊接之后，再与零件1装配焊接在一起，焊接变形次之。(c)图为将零件1、2、3全装配在一起，最后焊接，焊后弯曲变形较小。对于复杂结构来说，全部构件装配后再焊接的方式，往往是不合理的。一是边装配边焊接所产生的变形不一定都反映到总变形量中去；二是有些零部件因施工上的需要，只能采用边装配边焊接的方式进行。因此需根据实际情况来决定采取的装焊方式。

焊接顺序对变形的影响也是很大。由于先焊焊缝引

起的变形最大，后焊焊缝引起的变形逐渐减小。而最终

变形方向往往与最先焊的焊缝引起的变形方向一致。如

图2为两种不同的拼板焊接顺序，图中数字表示先后焊

接顺序。(a)图中先焊3、4两条焊缝，再焊接5、6两条图2平板拼接时的焊接顺序

焊缝，则由于5、6两条焊缝的横向收缩受到限制，焊缝 a 错误 b 正确

中将产生很大的焊接拉应力，在焊缝附近的钢板上，有时还会产生皱折。这是一种错误的焊接顺序。(b)图在确定拼板焊接顺序时，既要考虑焊接变形，也要考虑焊接应力，在保证焊接变形较小的情况下，尽量保证每条焊缝能自由收缩，以减少焊接残余应力。