焊接变形的原因及控制方法

焊接变形的原因及控制方法

刘刚

哈尔滨锅炉厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150046

摘要：焊接是工业生产中一种最为常见的操作内容。在焊接过程中，由于焊缝金属和基础材料的冷热循环问题所引发的收缩、膨胀，被称之为是焊接变形问题。在进行焊接工作的时候，沿着同一边进行焊接，可能会引发变形超过两边交叉焊接，并且由于焊接所引发的冷热循环中，会对金属的收缩性造成影响，并导致变形问题的出现，像金属在受热过程中，其机械、物理性能都会有所变化，当热膨胀增大、热量增大的时候，焊接区域的温度会升高，进而导致焊接区域钢板的弹性、曲强度和热导性能出现降低的情况。

关键词：焊接变形；原因；控制方法

引言

在焊接过程中，不一样的焊接物因为外形，焊缝数量和尺寸的差异，导致焊接的变形方式也不一样。采取的控制措施自然也不一样。由于焊接变形影响工件的外观和成品的质量。所以，在焊接过程中，技师应有强烈的责任感，并要具备优秀与娴熟的技术，这样才能尽量减少变形的发生，来提高焊接质量。

1焊接变形概述

1.1焊接变形

焊接构件在焊接及逐渐冷却的过程中，由于焊接构件局部受热且受热不均，同时焊接构件冷却也不均，因此焊接构件不仅会产生焊接应力，还会产生各种变形。这种焊件产生的变形，被称为焊接变形。

1.2焊接变形种类

按焊接残余变形的外观形态分为以下几种变形。（1）纵向变形—焊接后指的是焊件沿着焊接方向发生收缩。（2）横向变形—焊接后指的是焊件垂直于焊接方向发生收缩。（3）挠曲变形—穿过焊缝线并与板件垂直的平面内变形。（4）角变形—焊接后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。（5）波浪变形—焊接后构件呈现波浪形。（6）扭转变形—焊接后结构上出现扭曲。

2焊接变形的原因

2.1焊接应力的产生

焊接工件的大小程度，复杂情况会产生大小数量不等的复杂焊缝。在处理焊缝的过程中，就有难以预测的复杂应力产生，从而导致焊接变形。变形度越大那么工件的外观和质量就会受影响。甚至可能会报废，或发生安全事故，造成经济损失。

2.2受焊接材料的影响

焊接材料的质量好坏对焊接变形会产生影响。材料基本都是金属，金属本身有特殊的热物理性。焊接材料的热传导系数越大，温度梯度较小，这样焊接变形的几率也就越小。焊接是向母材料焊口加热，让其产生高温，使焊材与母材料完全融合。如果在加热过程中，受热不均匀，都会导致焊接变形。

2.3焊接结构的设计

焊接结构因素是焊接变形的最大原因。焊接结构设计非常复杂。工件自身是拘束体，它随焊接而慢慢变化。所以工作的难度比较大。焊接会出现数量、结构不一样的焊缝。如果焊缝的结构复杂，焊接就更难掌握。因为一部分结构件设计繁琐。技术含量要求比较高，所以对焊接的各环节的要求都很严格。假设焊接结构设计不合理，其中随便哪一个地方出现问题，都会出现焊接变形的情况。

2.4没有制定合理的焊接工艺

不合理的焊接工艺会影响产品的质量和生产效率。焊接工艺也考验师傅的手艺。当然，对技师的要求也必须要高。焊接时所需要的电压、工件的固定、焊接的前后顺序，怎么选择合理的焊接设备，等各方面用到的工具都是焊接工艺对焊接变不变形的重要影响部分。这就需要丰富的理论知识和实践经验的技师来制定合理的焊接工艺。

3控制焊接变形的方法

3.1刚性固定法

焊接的过程中采用合适的方法来加大构件的刚度或拘束度，控制构件压缩塑性变形量，从而达到减小变形的目的，这就是刚性固定法。常用的刚性固定法有以下几种。（1）将构件用压板等压紧工装固定在焊接平台上，增大构件的拘束度。（2）将对称的构件组合成刚度截面更大的结构。比如T形梁，焊接时极易产生焊缝横向收缩引起的角变形和纵向收缩引起的弯曲变形，如果将两根T形梁背靠背用弓形螺丝或点固焊的方式组合在一起，这样截面的惯性矩增大，构件的刚度增大，并且焊缝对称于构件的中性轴，焊缝离中性轴距离减小。焊后变形不大。（3）利用焊接胎具夹持构件增加构件的刚度和拘束度，约束或减小焊接过程中引起的热膨胀，从而减小压缩塑性变形量，达到控制焊接变形的目的，此种方法可靠有效。

3.2强迫冷却又叫散热法

即通过特殊的手段或者措施将焊接地方的热量迅速散开。从而使焊接缝隙周边的受热面大幅度减少，来减少焊接变形发生的情况。这种方法一样有缺陷，操作过程相当复杂。但是，在使用这个方法的时候，越靠近焊缝做散热工作，效果也越明显。

3.3合理的设计措施

焊接途中要尽量减少焊缝的数量，缩小焊缝的尺寸。焊缝的大小会直接影响焊接变形的几率。因此，焊接过程中必须要安排好焊缝的位置，还有尺寸的把握。如果遇到受力大的接头（丁字和十字），可以使用开坡口的方式。因为此方式更有利于减少变形的可能。使用适当的焊接方法，规范焊接方式。

3.4选择合理的装配焊接顺序

（1）有些构件由于体积庞大或长度太长，焊接过程中无法使用胎夹具。在此情况下，施焊必须选择合理的装配和焊接的顺序，才能使焊接变形减至最小。为了控制和减小焊接变形，装配焊接顺序原则如下：只要条件允许，大型而复杂的焊接结构可以分成若干个结构简单的零部件单独进行焊接，然后再组装成整体构件。（2）先焊接靠近结构截面的中性轴的焊缝。（3）构件中如果焊縫是对称布置，焊接时应对称分布焊工同时施焊。

3.5工艺措施

它包括焊前预防、过程与矫正三方面。预防的方式方法有，刚性固定、预拉伸、反变形法等。反变形法一般情况下都是大的结构件在焊接时所适用的方法。焊缝在冷却途中会收缩，工件在焊接后的尺寸会发生减小的情况。这种方法就是为了消除焊接后工件产生的变形量。使用这种方法是预设变形量，最终让变形量跟焊接过后变形方向相反并基本等量。

3.6优化焊接工艺法和工装模具法

这都是控制大型构建焊接变形的方法。这些方法在控制焊接变形的方法中是最常用的。也是减少焊接应力的常用方法。在大构件焊接过程中，要注意工艺设计和参数备选两方面。最好使用热输入量偏小的方法，比如像多层焊这类护焊方法。采用正确的焊接顺序，最好不要使用先外后内、两头到中间、先长再短的方法。最好让工件的受热情况均匀，不一样的材料在焊接的时候要使用不一样的焊接方法，去消除焊接应力。减小热输入量还得使用跳焊和分段焊的方法。在大构件焊接时必不可少的设备就是工装模具。工装模具有对工装和焊接变位机两种。使用这个设备一能提高生产效率，二能减少工人在劳动过程中的强度。

结束语

总而言之，实现焊接变形的有效控制，对提升焊接质量，促进焊接工艺优化发展具有重要现实意义。对此，在实际焊接操作过程中，相关工作人员需明确认知焊接应力与焊接变形影响因素，根据现场条件与焊接要求、焊接结构采用行之有效的焊接方法与控制措施，实现焊接应力与焊接变形的有效控制，提升焊接科学性、准确性、精准性。

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