简述控制焊接变形的措施
焊接应力及焊接变形预防措施
钢结构工程焊接应力与变形差生的危害及采取的措施随着“绿色建筑”理念的推广，以钢结构件为主体框架结构结合复合砌筑体结构已成为一种必然趋势，因为以钢结构为主的框架结构的回收利用性有效避免钢筋混凝土结构建筑垃圾的产生，具有可持续性。
由于钢结构工程的特有型，焊接作业时钢结构工程最重要的工序之一，而焊接应力及焊接变形产生是影响钢结构安全性及可靠性的重要因素。
本文着重对焊接应力及焊接变形的危害及所采取的对应措施进行分析。
一、焊接应力与变形产生机理焊接热输入引起材料不均匀局部加热，使焊缝区熔化，而熔池毗邻的高温区材料的热膨胀则受到周围材料的限制，产生不均匀的压缩塑性变形。
在冷却过程中，已发生压缩塑性变形的这部分材料又受到周围材料的制约，不能自由收缩，在不同程度上又被拉伸而卸载，与此同时，熔池凝固，金属冷却收缩也产生了相应的收缩拉应力和变形。
这种随焊接热过程而变化的内应力场和构件变形，称为瞬态应力与变形。
而焊后，在室温条件下，残留于构件中的内应力场和宏观变形称为焊接残余应力与焊接残余变形。
焊接残余应力和变形，严重影响焊接构件的承载力和构件的加工精度，应从设计、焊接工艺、焊接方法、装配工艺着手降低焊接残余应力和减小焊接残余变形。
二、焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施1．焊接残余应力的危害影响构件承受静载能力；影响结构脆性断裂；影响结构的疲劳强度；影响结构的刚度和稳定性；易产生应力腐蚀开裂；影响构件精度和尺寸的稳定性。
2．降低焊接应力的措施(1)设计措施尽量减少焊缝的数量和尺寸，在减小变形量的同时降低焊接应力；防止焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加；要求较高的容器接管口，宜将插入式改为翻边式。
(2)工艺措施采用较小的焊接线能量，减小焊缝热塑变的范围，从而降低焊接应力；合理安排装配焊接顺序，使焊缝有自由收缩的余地，降低焊接中的残余应力；层间进行锤击，使焊缝得到延展，从而降低焊接应力；焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条；预热拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸）；采用整体预热；降低焊缝中的含氢量及焊后进行消氢处理，减小氢致集中应力。
浅谈焊接中的变形原因及控制措施
Ｃ ｈｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏｌ ｏ ｇｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
●Ｉ
浅 谈 焊 接 中 的 变 形 原 因及 控 制 措施
林 占巍
（ 河南 煤 化集 团 永贵 五凤 煤业 有 限责 任 公司 贵 州 毕节 ５ ５ １ ６ ０ ０ ）
［ 摘 要】 随着煤矿企业的不断发展， 越来越多的地方要用到焊接技术。 煤矿机械设备加工和制作、 设备的焊接维修、 煤矿支护用焊接网等都离不开焊接工艺 技术 。 传统的焊接技术从效率和质量上来说 ， 已经远远不能满足现代焊接的需求。 因此， 如何采取措施减小焊接过程中的变形问题具有重要的现实意义。 本文将对 焊接 中 ． 的变形原因以及控制措施进行论述 ［ 关键词］ 钢结 构 ； 焊接。 变 形 原因 ， 控 制措 施 中图分类号： Ｔ Ｇ ４ ０ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号： １ ０ ０ ９ － ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ３ ６ —０ ０ １ １ 一 Ｏ １
一
冷焊 法是 通过 减少焊件 受热 来减小 焊件部 位与 结构上其 他部位 间 的温度 差。 冷焊 法是焊 前不对 工 件进行 预热 ， 或 预热 温度不 超过 ３ ０ ０ ＂ Ｃ。 常用 纯镍焊 条
或者是镍基焊条电弧焊进行铸铁冷焊。 采用冷焊法的时 候应注意铸铁焊接处的
表面应保 持干 净， 对 于油污 、 厚的 油脂等 已经深深渗入 铸铁 内部的 ， 要用 乙炔焊 枪清 除 ， 必须仔 细 除去 任何 缺陷 ， 对于 厚度 较大 的工件 ， 焊 接处必 须先 开好 ｕ 一 型坡 口 ； 裂纹处 两端 应先 钻 出 由５ ｍｍ的止裂 孔 ， 防止裂纹扩 展 ｔ 焊接 电流越小 越 好 只要 能顺 利的施焊 ， 焊缝与 母材熔 合 牢固 即可 ； 焊 接时 须用短 弧操 作 ， 焊 缝 不宜 太宽 。 以焊 条直径 的 ２ 倍为宜 ， 或 以窄焊 道运 条 ， 每次焊 缝的 长度不 宜超 过 ５ ０ ｍ ｍ。 焊后立 即用小 锤轻轻 的敲击焊接 处 ， 以消 除应 力 ， 防止裂纹 。 收弧 时必须 填满 弧坑 ， 待 工件 冷却 后再 继续焊 接 。
铝合金薄板焊接变形预防措施
2015-04-16
一、铝合金薄板焊接研究现状
• 铝合金薄壁焊接结构因重量轻、耐腐蚀、
加工性能优异、易于连接而在高速列车车
体大量应用。但由于铝合金的热膨胀系数
大、弹性模量小，焊接变形问题相当突出，
严重影响结构的制造精度和使用性能。
一、铝合金薄板焊接研究现状
• 铝合金车体用薄板自身拘束度小，再加上
4.铝合金薄板搅拌摩擦焊接
• 搅拌摩擦焊是一种新型固相焊接技术。铝 合金搅拌摩擦焊接接头可以避免产生气孔 和凝固裂纹等熔化焊中的常见缺陷，焊接 变形小，接头强度高。由于搅拌摩擦焊在 轻金属连接中的优势，近年来成为工程研 究的焦点。
4.铝合金薄板搅拌摩擦焊接
• 有人对1.4mm的LF21铝合金薄板进行搅拌摩 擦焊焊接实验，焊接强度达到母材的78-83 ％。有人对于lmm厚度6061-T6铝合金的搅 拌摩擦焊工艺展开相关研究，在优化焊 接工艺参数下，接头的抗拉强度可以达到 母材的103％。
三、铝合金薄板焊接变形预防措施
• 控制焊接变形，可在设计部件结构时就考 虑，如在保证结构有足够强度的前提下， 适当采用部分冲压结构来代替焊接结构， 以减少焊缝的数量和尺寸；尽量使焊缝对 称布置，以使焊接时产生均匀的变形，防 止弯曲变形。在生产实践中，控制变形的 措施主要有以下几种：
1.焊接顺序
• 对称焊接是用来克服或减小由于先焊的焊 缝在焊件刚性较小时造成的变形。先焊接 焊缝少的一侧，后焊接焊缝多的一侧，使 后焊缝的变形足以抵消前焊缝的变形，以 使总体变形减小。对于较长的焊缝，如果 采用连续的直线焊接，将会引起较大的变 形，这除了焊接方向因素之外，焊缝受到 长时间加热也是一个主要原因。
2.铝合金薄板的MIG焊
储罐施工过程中预防焊接应力及焊接变形的技术措施
储罐施工过程中预防焊接应力及焊接变形的技术措施摘要：储罐是石油化工中油品和各种液体化学品的储存设备，是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分。
储罐施工主要要求是在保证质量安全的前提下，缩短施工周期、提高经济效益和安全性。
本文以凯瑞英项目储罐建造项目为实例，结合实际情况，运用理论知识，浅谈防止储罐焊接变形、焊接应力的措施方法。
关键词：储罐；技术总结；焊接变形；焊接应力；措施一、引言本文以山东凯瑞英羟脲磺胺类医药中间体产业链项目消防给水及加压泵站2台6000m³拱顶储罐为例，进行储罐施工过程中预防焊接应力及焊接变形的技术措施的技术总结。
2台6000m³拱顶储罐中单台储罐重量约180吨，直径22000mm，高度为20772mm；底板厚度为10mm；各带壁板厚度6～18mm之间。
储罐一般刚性较差，板薄，施工过控制焊接应力、焊接变形非常重要。
二、储罐焊接应力与焊接变形储罐焊接过程中由于温度场的变化及焊件的约束，在焊缝及附近区域产生应力成为焊接应力。
焊接过程中产生的应力超过材料的弹性极限，以至于冷却后在焊件中留有未能消除的应力称为残余应力。
焊接热输入引起材料局部加热，使焊缝区融化，而熔池毗邻的高温区材料的热膨胀则受到周围材料的限制，受压产生变形。
在冷却过程中，已发生变形的这部分材料又受到周围材料制约，不能自由收缩，在不同程度上又拉伸而产生变形。
与此同时，熔池凝固，金属冷却收缩也产生了相应的收缩拉应力和变形。
这种随焊接热过程而变化的内应力场和构件变形，称为瞬态应力与变形。
在室温条件下，焊后残留于构件中的内应力场和宏观变形称为焊接残余应力与焊接残余变形。
三、储罐焊接应力及变形的危害当外部载荷的应力与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点时，这一区域的材料就会产生局部塑形变形，丧失了进一步承受外部载荷的能力，造成结构的有效截面积减小，结构的刚度也随之降低。
如材料处于脆性状态，则拉伸残余应力和外部载荷应力叠加有可能使局部区域的应力首先达到断裂强度，导致结构早期破坏。
焊接结构件焊接变形的控制
焊接结构件焊接变形的控制摘要：在机械工程中，焊接作为一种重要的加工技术特别是在水泵和油源等油品的生产中，在结构焊接生产中起着不可或缺的作用。
因此，在焊接环境合适的情况下，适当地调整焊接规范和焊接工艺可以减少焊接结构件的变形量。
基于此，本文对焊接变形的影响因素以及焊接结构件焊接变形控制的措施进行了分析。
关键词：焊接变形；机械制造；措施1 焊接变形的影响因素1.1 焊缝在结构中的位置焊缝在焊接结构中的位置不对称，往往是造成结构整体弯曲变形的主要因素。
当焊缝处在焊件中性轴的一侧时，焊件在焊后将向焊缝一侧弯曲，且焊缝距离中性轴越远，焊件就越易产生弯曲变形。
在整个焊接结构中，如中性轴两侧焊缝的数目各不同，且焊缝距中性轴的距离也各不相同，也易引起结构的弯曲变形。
1.2 材料因素的影响材料对于焊接变形的影响不仅和焊接材料有关，而且和母材也有关系。
材料的热能参数和力学性能参数都对焊接变形的产生过程有重要的影响。
其中热能参数的影响主要体现在热传导系数上，一般热传导系数越小，温度梯度越大，焊接变形越显著。
力学性能对焊接变形的影响比较复杂，热膨胀系数的影响最为明显，随着热膨胀系数的增加焊接变形相应增加。
同时材料在高温区的屈服极限和弹性模量及其随温度的变化率也起着十分重要的作用，一般情况下，随着弹性模量的增大，焊接变形随之减少而较高的屈服极限会引起较高的残余应力，焊接结构存储的变形能量也会因此而增大，从而可能促使脆性断裂，此外，由于塑性应变较小且塑性区范围不大，因而焊接变形得以减少。
2 焊接结构件焊接变形控制的措施2.1 焊接结构件设计方面在焊接过程中，要尽量避免焊缝的数量。
但是如果焊接机械条件有限的情况，又要求结构件强度高，那么在焊接过程中产生更多的焊缝就无法避免了。
焊缝出现的数量少，在焊接中需要的热量相对也会较少一些，可以节省工时和焊接材料，可以提高焊接效率。
在焊接的同时，也要选择好合适的焊缝尺寸。
在整个焊接过程中，要优先考虑对接焊缝，因为对接焊缝的受力情况是最好的，出现的变形也较少，一般来说焊缝尺寸越大，里面填充的焊接材料就越多，在焊接时需要的热量就越大，同时也影响焊缝收缩时的压力，从而造成的结果就是焊接变形了，且焊缝数量多。
焊接应力与焊接变形产生的原因及控制措施
浅析焊接应力与焊接变形产生的原因及控制措施摘要：随着社会不断地进步，对于高新科技的精密性要求越来越严格，焊接也慢慢被逐步要求现代化、大型化等多种趋势发展，而传统意义的焊接中会产生多种很难规避的质量问题，如何发展采取措施减小金属在焊接过程中不产生焊接应力和焊接变形，在现实中具有非常重要的意义。
关键词：焊接应力；变形：原因；控制中图分类号：tg404 文献标识码：a1焊接应力与焊接变形产生的原因1.1焊接应力产生的原因焊接应力产生的主要原因是因为在焊接过程中局部会产生高温引起形状或尺寸的变化，焊缝的内应力和母材压应力数值平衡，焊接口也冷却到原始温度后，这时候应力状态就叫做焊接应力。
1.2焊接的不均匀受热焊接过程中是向母材焊口之间加热，目的是为了让焊材局部产生高温使得母材部分融化粘合在一起，从而完成焊接的过程。
所以让焊材局部产生高温，使得其不均匀受热是焊接的第一步。
对母材进行不均匀加热，在其持续加热的过程中，只要达到母材的熔点温度，就会构件就会产生可塑性变形，一般情况下，粘合冷却后就会产生一定的焊接残余应力。
而在其中个别过程中，由于不均匀受热，焊件的变形方向和焊后的变形方向是相反的，在其中焊件的应力一般分布是不均匀的，一旦完成整个焊接后，焊口附近的残余应力一般是属于拉应力。
1.3焊接变形产生的原因在焊接过程中是把母材的焊口局部加热到高温状态，导致焊材材质上温度不均匀，并且焊接热循环的过程中会使得组织内部发生转变，体积变化的过程中会受到体积并未发生变化时的阻碍，这样焊接口就会产生变形，这就是焊接变形产生的主要原因。
1.4金属组织的变化一般焊接过程中持续把母材局部温度加热，金属内部的体积组织状态也就会发生变化，金属为固体状态时成键作用是金属阳离子与其他自由电子之间会有相互作用，并无分子间的作用力，所以其物理属性和化学属性均取决于金属键，在焊接过程中局部持续加热，焊口部分金属熔化，金属键产生断裂。
当焊缝金属重新冷却后，由于它与母材金属之间是紧密联系的，而焊缝金属并不能自由重新收缩成熔化前的形状，由此也会产生焊接应力和变形。
常见的焊接变形及控制措施
输入较低的焊接方法，可以有效防止焊接变形 。
形 。例如，双Ｙ 彤坡 口的对接接头角变形明显小
于ｖ 彤坡 口对 接接 头 的角 变形 。 对于 受力 较 大的
焊缝不对称的细长结构 ，有时可以选 用合适 的
热输入 而不必采用反变形法克服挠曲变形。如 图６ 巾的构件，焊缝 １ 、２ Ｎ中性轴的距离ｈ ｌ ＞焊 缝３ 、４ Ｎ 巾性轴的距离ｈ ２ ，若采用相同的焊接
２ ． ２ 工 艺措 施 ，包括 以 下几 个 方面 ：
［ ＝
ａ）白ｒ ｈ压 ， 鉴形 ｝ ＝ 』
３
２ ． ２ １ 反变形法：通过焊前估箅结构变形的大小 和办向，然后存装配时给予一个相反方向的变形 量 ，使之与焊后构件的焊接变形相抵消 ，达到设 汁的要求 。这种方法在实际生产中应用较广泛 。
中采用一些措施对变形进行 控制 ，在生产后对
２ ． １ 设计措施，包括 以下几个方面 ： ２ ． １ ． 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 明显影响 。以角焊 缝为例 ，板厚对于角焊缝 的角变形影响较大。
作者简介 ：朱爱平 （ １ ９ ６ ８ 一），女，高级 工程师 ，主要从事专用车结构及工艺设计工作 。
１ 焊接变形的原 因 用 洲
产 焊接过程 中，金属材料经受 了不均匀的加热
艘
角 和冷却 ，焊接熔池的温度最高 ， 离熔池越远 ，温
度越低，焊接接头周围的冷态金属使接头的膨胀 和收缩受阻，加上局部组织的变化 ，从而导致焊 接应力及变形的产生。焊接变形主要有纵向收缩 及横向收缩变形 ，见图１ 。角变形见图２ ，此外还 焊接残余变形进行矫正。控制焊接变形 的措施
焊接变形的控制措施研究
焊缝尺 寸、 焊接质量与焊接 变形关系密 切 。焊缝越 大， 焊 料的热膨胀系数增 加时， 焊接变 形的程度也就增大 。 此外 ， 力学 设计， 接 变 形 越 大 。所 以在 设 计 焊 缝 尺 寸 时 ， 应 该 尽 可 能在 满 足 承 载 性 能 中 的 屈 服 极 限 和 弹 性 模 量 的变 化 也 会 在 一 定 程 度 上 影 响
等 的设计方面 ， 要 加强尺 寸和数 量 的控 制 ， 这 在一 定程度上 可
有 效 减 小焊 接 变 形 。
１ ． ３ 工 艺 因素
重要地位 ， 广 泛地 应用于机械 制造 、 石 油化 工、 原子 能等领域 。 随着科 学技术 的蓬勃发 展 、 焊接技 术不 断进步 ， 正确地 使用焊 接方法 ， 合理地安排焊 接工艺 ， 有效地控制 焊接变形 ， 降低制造 成本 ， 提 高经济益 ， 显 得尤其重要 。 焊接变 形是直接影 响焊 接结构性 能、 安全可 靠性和制造 工 艺 的重要 因素。 它会 导致 在焊 接接头中产生冷 、 热裂纹等缺 陷， 在一定条件 下还会对结 构的断裂特性 、 疲劳 强度 和形状精度 等 有 不利 的影响 。在构件 制造过程 中， 焊接变 形往往会 引起 正常 响， 采取措施控制和 消除焊接变形 ， 具有重要意义 。
１ ． １ 材 料 因素
是基 于某一种材料选择 某种容 易实现 的方式来 降低焊 材料 的热物理 性能和 力学 性能参 数都会 影 响到材料 的焊 的控制 ， 接变形 。如果是焊接材 料 已经选定 ， 那么就 从焊接结构 的设计 接 变形 。 其 中热物理性能 的影 响主要 是热传 导系数对材料焊接
三 三 Ｇ 。 ｎ ｇ ｙ ｉ Ｙ ｕ Ｊ ｉ ｓ ｈ ｕ
焊接变形 的控制措施研 究
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
简述控制焊接变形的措施
工艺措施是指在焊接构件生产制造过程中所采用的一系列措施,将其分为焊前预防措施、焊接过程中的控制措施和焊后矫正措施。
1 焊前预防措施
焊前预防主要包括预防变形、预拉伸法和刚性固定组装法。
预变性法或称反变形法是根据预测的焊接变形大小和方向,在待焊工件装配时造成与焊接残余变形大小相当、方向相反的预变形量(反变形量),焊后焊接残余变形抵消了预变形量,使构件恢复到设计要求的几何形状和尺寸。
预拉伸法多用于薄板平面构件,焊接时在薄板有预张力或有预先热膨胀量的情况下进行的。
焊后,去除预拉伸或加热,薄板恢复初始状态,可有效地降低焊接残余应力,控制焊接变形。
预热的作用在于减小温度梯度,不同的预热温度在降低残余应力的作用方面有一定的差别,预热温度在300℃～400℃时,在钢中残余应力水平降低了30%～50%,当预热温度为200℃时,残余应力水平降低了10%～20%。
刚性固定组装法是采用夹具或刚性胎具将被焊构件尽可能地固定,可有效地控制待焊构件的角变形与弯曲变形等。
2 焊接过程控制措施
焊接过程控制主要方法有采用合理的焊接方法和焊接规范参数,选择合理的焊接顺序以及采用随焊两侧加热、随焊碾压、随焊跟踪激冷等措施。
选择线能量较低的焊接方法以及合理地控制焊接规范参数可以有效地防止焊接变形。
采用随焊两侧加热、随焊碾压、随焊跟踪激冷等措施可以降低残余应力和减小焊接变形。
采用随焊两侧加热,横向应变、纵向应变和最大剪切应变的分布更加均匀,变化更加平缓,起到减小焊接残余应力和变形的作用。
随焊碾压法由于设备复杂、使用不便等原因,在生产应用中受到一定的限制,但该方法在提高焊接变形等方面具有理想的效果。
随焊激冷法能够显著地降低残余应力和减少焊接变形。
焊接顺序对焊接残余应力和变形的产生影响较大,在采用不同的焊接顺序时,可以改变残余应力的分布规律,但对残余应力整体幅值的降低作用不大,同时该方法对于控制焊接变形有较大的作用,尤其在多道焊中,作用更加明显。
3 焊后矫正措施
当构件焊接后,只能通过矫正措施来减小或消除已发生的残余变形。
焊后矫正措施主要分为加热矫正法和机械矫正法。
加热矫正法又分为整体加热和局部加热。
整体热矫正是指将整体构件加热至锻造温度以上再进行矫正的方法,可用以消除较大的形状偏差。
但是焊后整体加热容易引起冶金方面的副作用,限制了该方法的进一步推广及应用。
局部热矫正多采用火焰对焊接构件局部加热,在高温处,材料的热膨胀受到构件本身刚性制约,产生局部压缩塑性变形,冷却后收缩,抵消了焊后部位的伸长变形,达到矫正目的,火焰加热法采用一般的气焊焊炬,不需要专门的设备,方法简便灵活,因此在生产上广为应用。
此外,还有利用机械力或冲击能等进行焊接变形矫正,包括静力加压矫直法、焊缝滚压法、锤击法等。