焊接工藝問(wèn)答——焊接變形1

試述焊接接殘余變形形的種類。焊接過(guò)程中焊件件產(chǎn)生的變變形稱為焊焊接變形。焊焊后，焊件件殘留的變變形稱為焊焊接殘余變變形。焊接接殘余變形形有縱向收收縮變形、橫橫向收縮變變形、角變變形、彎曲曲變形、扭扭曲變形和和波浪變形形等共六種種，見(jiàn)圖1，其中焊焊縫的縱向向收縮變形形和橫向收收縮變形是是基本的變變形形式，在在不同的焊焊件上，由由于焊縫的的數(shù)量和位位置分布不不同，這兩兩種變形又又可表現(xiàn)為為其它幾種種不同形式式的變形。2

焊件在什什么情況下下會(huì)產(chǎn)生縱縱向收縮變變形？焊件焊后沿平行行于焊縫長(zhǎng)長(zhǎng)度方向上上產(chǎn)生的收收縮變形稱稱為縱向收收縮變形。當(dāng)當(dāng)焊縫位于于焊件的中中性軸上或或數(shù)條焊縫縫分布在相相對(duì)中性軸軸的對(duì)稱位位置上，焊焊后焊件將將產(chǎn)生縱向向收縮變形形，其焊縫縫位置見(jiàn)表表1。焊縫的縱向收縮縮變形量隨隨焊縫的長(zhǎng)長(zhǎng)度、焊縫縫熔敷金屬屬截面積的的增加而增增加，隨焊焊件截面積積的增加而而減少，其其近似值見(jiàn)見(jiàn)表2。表2

焊縫縱向向收縮變形形量的近似似值

（mm/mm）對(duì)接焊縫連續(xù)角焊縫間斷角焊縫0.15～0.30.2～0.40～0.1注：表中所表示示的數(shù)據(jù)是是在寬度大大約為15倍板厚的的焊縫區(qū)域域中的縱向向收縮變形形量，適用用于中等厚厚度的低碳碳鋼板。

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試述焊縫縫的橫向收收縮變形量量及其計(jì)算算。焊件焊后在垂直直于焊縫方方向上發(fā)生生的收縮變變形稱為橫橫向收縮變變形，橫向向收縮變形形量隨板厚厚的增加而而增加。低碳鋼對(duì)接接頭頭、T形接頭和和搭接接頭頭的橫向收收縮變形量量，見(jiàn)表3、表4。對(duì)接接頭橫向收收縮變形量量的近似計(jì)計(jì)算公式，見(jiàn)見(jiàn)表5。表5

對(duì)接接頭頭橫向收縮縮變形量的的近似計(jì)算算公式坡口形式橫向縮短量計(jì)算公式Y(jié)形雙Y形△L橫=0.1δ①+0.6△L橫=0.1δ+0.4①δ——板厚（mm）。

當(dāng)兩板自由對(duì)接接、焊縫不不長(zhǎng)、橫向向沒(méi)有約束束時(shí)，橫向向收縮變形形量要比縱縱向的大得得多。4

焊件在什什么情況下下會(huì)產(chǎn)生彎彎曲變形？？如果焊件上的焊焊縫不位于于焊件的中中性軸上，并并且相對(duì)于于中性軸不不對(duì)稱（上上下、左右右），則焊焊后焊件將將會(huì)產(chǎn)生彎彎曲變形。如如果焊縫集集中在中性性軸下方（或或下方焊縫縫較多）則則焊件焊后后將產(chǎn)生上上拱彎曲變變形；相反反如果焊縫縫集中在中中性軸上方方（或上方方焊縫較多多），則焊焊件焊后將將產(chǎn)生下凹凹彎曲變形形。又如果果焊件相對(duì)對(duì)焊件中性性軸左、右右不對(duì)稱，則則焊后將產(chǎn)產(chǎn)生旁彎，焊焊件產(chǎn)生彎彎曲變形的的焊縫位置置，見(jiàn)表6。5

試述焊件件產(chǎn)生角變變形的原因因及其數(shù)值值。焊接時(shí)，由于焊焊接區(qū)沿板板材厚度方方向不均勻勻的橫向收收縮而引起起的回轉(zhuǎn)變變形稱為角角變形見(jiàn)圖圖1b。產(chǎn)生角變形的原原因是，焊焊縫的截面面總是上寬寬下窄，因因而橫向收收縮量在焊焊縫的厚度度方向上分分布不均勻勻，上面大大、下面小小，結(jié)果就就形成了焊焊件的平面面偏轉(zhuǎn)，兩兩側(cè)向上翹翹起一個(gè)角角度。電渣渣焊縫由于于焊縫厚度度均勻，所所以焊后焊焊件基本上上不產(chǎn)生角角變形。有色金屬和薄板板，由于焊焊接過(guò)程中中熔池承托托不住焊件件的重量，使使兩側(cè)板下下垂，結(jié)果果會(huì)引起相相反方向的的角變形。低碳鋼對(duì)接接頭頭在自由狀狀態(tài)下，焊焊后角變形形的實(shí)驗(yàn)值值，見(jiàn)表7。6

試述波浪浪變形和扭扭曲變形產(chǎn)產(chǎn)生的原因因。⑴波浪變形

焊焊后構(gòu)件產(chǎn)產(chǎn)生形似波波浪的變形形稱為波浪浪變形。薄薄板對(duì)接焊焊后，存在在于板中的的內(nèi)應(yīng)力，在在焊縫附近近是拉應(yīng)力力，離開(kāi)焊焊縫較遠(yuǎn)的的兩側(cè)區(qū)域域?yàn)閴簯?yīng)力力，如壓應(yīng)應(yīng)力較大，平平板失去穩(wěn)穩(wěn)定就產(chǎn)生生波浪變形形，見(jiàn)圖1d。此外，當(dāng)焊件上上的幾條角角焊縫靠得得很近時(shí)，由由每角焊縫縫所引起的的角變形連連貫在一起起也會(huì)形成成波浪變形形，見(jiàn)圖2。波浪變變形通常產(chǎn)產(chǎn)生在薄板板結(jié)構(gòu)中。⑵扭曲變形

構(gòu)構(gòu)件焊后兩兩端繞中性性軸相反方方向扭轉(zhuǎn)一一角度稱為為扭曲變形形，見(jiàn)圖1e。如果構(gòu)件的角變變形沿長(zhǎng)度度上分布不不均勻和縱縱向有錯(cuò)邊邊，則往往往會(huì)產(chǎn)生扭扭曲變形。如如圖3a所示工字字梁的四條條角焊縫在在定位焊后后不采用適適當(dāng)夾具，按按圖3b所示的焊焊接方向（相相鄰焊縫反反向）進(jìn)行行焊接，這這時(shí)角變形形沿著焊縫縫長(zhǎng)度逐漸漸增大，使使構(gòu)件扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，即構(gòu)件件扭轉(zhuǎn)，即即產(chǎn)生扭曲曲變形。7

如何利用用合理的裝裝配焊接順順序來(lái)控制制焊接殘余余變形？不同的構(gòu)件形式式應(yīng)采用不不同的裝配配焊接方法法。1）結(jié)構(gòu)截面對(duì)稱稱、焊縫布布置對(duì)稱的的焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)，采用先先裝配成整整體，然后后再按一定定的焊接順順序進(jìn)行生生產(chǎn)，使結(jié)結(jié)構(gòu)在整體體剛性較大大的情況下下焊接，能能有效地減減少?gòu)澢冏冃?。例如，工字梁的的裝配焊接接過(guò)程，可可以有兩種種不同方案案，見(jiàn)圖4。若采用用圖4b所示的邊邊裝邊焊順順序進(jìn)行生生產(chǎn)，焊后后要產(chǎn)生較較大的上拱拱彎曲變形形；若采用用圖4c所示的的整裝后焊焊順序，就就可有效地地減少?gòu)澢冃蔚漠a(chǎn)產(chǎn)生。2）結(jié)構(gòu)截面形狀狀和焊縫不不對(duì)稱的焊焊接結(jié)構(gòu)，可可以分別裝裝焊成部件件，最后再再組焊在一一起見(jiàn)圖5。圖5b所示的方方案由于焊焊縫1離中性軸軸距離較大大，所以彎彎曲變形較較大，而圖圖5a所示的的焊縫1的位置幾幾乎與上蓋蓋板截面中中性軸重合合，所以對(duì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)的彎曲變變形沒(méi)有影影響。8

如何利用用合理的焊焊接順序來(lái)來(lái)控制焊接接殘余變形形？⑴對(duì)稱焊縫采用對(duì)對(duì)稱焊接

當(dāng)構(gòu)件具具有對(duì)稱布布置的焊縫縫時(shí)，可采采用對(duì)稱焊焊接減少變變形。如圖圖4所示工字字梁，當(dāng)總總體裝配好好后先焊焊焊縫1、2，然后焊焊接3、4，焊后就就產(chǎn)生上拱拱的彎曲變變形。如果果按1、4、2、3的順序進(jìn)進(jìn)行焊接，焊焊后彎曲變變形就會(huì)減減小。但對(duì)對(duì)稱焊接不不能完全消消除變形，因因?yàn)楹缚p的的增加，結(jié)結(jié)構(gòu)剛度逐逐漸增大，后后焊的焊縫縫引起的變變形比先焊焊的焊縫小小，雖然兩兩者方向相相反，但并并不能完全全抵消，最最后仍將保保留先焊焊焊縫的變形形方向。⑵不對(duì)稱焊縫先焊焊焊縫少的的一側(cè)

因?yàn)橄群负负缚p的變變形大，故故焊縫少的的一側(cè)先焊焊時(shí)，使它它產(chǎn)生較大大的變形，然然后再用另另一側(cè)多的的焊縫引起起的變形來(lái)來(lái)加以抵消消，就可以以減少整個(gè)個(gè)結(jié)構(gòu)的變變形。9

如何利用用合理的焊焊接方向來(lái)來(lái)控制焊接接殘余變形形？為控制焊接殘余余變形而采采用的焊接接方向，有有以下幾種種：⑴長(zhǎng)焊縫同方向焊焊接

如T形梁、工工字梁等焊焊接結(jié)構(gòu)，具具有互相平平行的長(zhǎng)焊焊縫，施焊焊時(shí)，應(yīng)采采用同方向向焊接，可可以有效地地控制扭曲曲變形，見(jiàn)見(jiàn)圖6a。⑵逆向分段退焊法法

同一條或或同一直線線的若干條條焊縫，采采用自中間間向兩側(cè)分分段退焊的的方法，可可以有效地地控制殘余余變形，見(jiàn)見(jiàn)圖6b。⑶跳焊法

如構(gòu)構(gòu)件上有數(shù)數(shù)量較多又又互相隔開(kāi)開(kāi)的焊縫時(shí)時(shí)，可采用用適當(dāng)?shù)奶?，使?gòu)構(gòu)件上的熱熱量分布趨趨于均勻，能能減少焊接接殘余變形形，見(jiàn)圖66c。10

如何利利用反變形形法來(lái)控制制焊接殘余余變形？為了抵消焊接殘殘余變形，焊焊前先將焊焊件向與焊焊接殘余變變形相反的的方向進(jìn)行行人為的變變形，這種種方法稱為為反變形法法。例如，為為了防止對(duì)對(duì)接接頭產(chǎn)產(chǎn)生的角變變形，可以以預(yù)先將對(duì)對(duì)接處墊高高，形成反反向角變形形見(jiàn)圖7aa。為了防防止工字梁梁翼板焊后后產(chǎn)生角變變形，可以以將翼板預(yù)預(yù)先反向壓壓彎見(jiàn)圖7b。在薄殼殼結(jié)構(gòu)上，有有時(shí)需在殼殼體上焊接接支承座之之類的零件件，焊后殼殼體往往發(fā)發(fā)生塌陷，為為此，可以以在焊前將將支承座周周圍的殼壁壁向外頂出出，然后再再進(jìn)行焊接接見(jiàn)圖7cc。采用反變形法控控制焊接殘殘余變形，焊焊前必需較較精確地掌掌握焊接殘殘余變形量量，通常用用來(lái)控制構(gòu)構(gòu)件焊后產(chǎn)產(chǎn)生的彎曲曲變形和角角變形，如如反變形量量留得適當(dāng)當(dāng)，可以基基本抵消這這兩種變形形。11

如何利利用剛性固固定法來(lái)控控制焊接殘殘余變形？？焊前對(duì)焊件采用用外加剛性性拘束，強(qiáng)強(qiáng)制焊件在在焊接時(shí)不不能自由變變形，這種種防止焊接接殘余變形形的方法稱稱為剛性固固定法。采采用壓鐵防防止薄板焊焊后的波浪浪變形見(jiàn)圖圖8。剛性固定法簡(jiǎn)單單易行，適適用面廣，不不足之處是是焊后當(dāng)外外加剛性拘拘束卸掉后后，焊件上上仍會(huì)殘留留一些變形形，不能完完全消除，不不過(guò)要比沒(méi)沒(méi)有拘束時(shí)時(shí)小得多。另另外，剛性性固定法將將使焊接接接頭中產(chǎn)生生較大的焊焊接應(yīng)力，所所以對(duì)于一一些抗裂性性較差的材材料應(yīng)該慎慎用。12

如何利利用散熱法法和自重法法來(lái)控制焊焊接殘余變變形？⑴散熱法

焊接接時(shí)用強(qiáng)迫迫冷卻的方方法將焊接接區(qū)的熱量量散走，減減少受熱面面積從而達(dá)達(dá)到減少變變形的目的的，這種方方法稱為散散熱法，利利用散熱法法減少薄板板的焊接變變形見(jiàn)圖9。圖9b是將焊件件浸入水中中進(jìn)行焊接接（常用于于小容器焊焊接）。圖圖9c是用水水冷銅塊進(jìn)進(jìn)行冷卻。散熱法不適用于于焊接淬硬硬性較高的的材料。⑵自重法

利用用焊件本身身的質(zhì)量在在焊接過(guò)程程中產(chǎn)生的的變形來(lái)抵抵消焊接殘殘余變形的的方法稱為為自重法。如如一焊接梁梁上部的焊焊縫明顯多多于下部，見(jiàn)見(jiàn)圖10aa，焊后整整根梁產(chǎn)生生下凹彎曲曲變形。為為此焊前將將梁放在兩兩個(gè)相距很很近的支墩墩上，見(jiàn)圖圖10b，首先焊焊接梁的下下部?jī)蓷l直直焊縫，由由于梁的自自重和焊縫縫的收縮，將將使梁產(chǎn)生生彎曲變形形，焊畢，將將支墩置于于兩頭，并并使梁反身身擱置，隨隨后焊接梁梁的上部，由由于支墩是是置于梁的的兩頭，梁梁的自重彎彎曲變形與與第一次相相反，不僅僅如此，上上部焊縫的的收縮變形形方向也與與下部焊縫縫收縮變形形的方向相相反，因此此焊后梁的的彎曲變形形得以控制制，見(jiàn)圖110c。13

如何利利用機(jī)械矯矯正法矯正正焊接殘余余變形？利用手工錘擊或或機(jī)械壓力力矯正焊接接殘余變形形的方法叫叫機(jī)械矯正正法。手工錘擊矯正薄薄板波浪變變形的方法法，見(jiàn)圖11。圖11aa表示薄板板原始的變變形情況，錘錘擊時(shí)錘擊擊部位不能能是突起的的地方，這這樣結(jié)果只只能朝反方方向突出，見(jiàn)見(jiàn)圖11b，接著又又要錘擊反反面，結(jié)果果不僅不能能矯平，反反而要增加加變形。正正確的方法法是錘擊突突起部分四四周的金屬屬，使之產(chǎn)產(chǎn)生塑性伸伸長(zhǎng)，并沿沿半徑方向向由里向外外錘擊，見(jiàn)見(jiàn)圖11cc，或者沿沿著突起部部分四周逐逐漸向里錘錘擊，見(jiàn)圖圖11d。利用機(jī)械力矯正正焊接殘余余變形的方方法，見(jiàn)圖圖12。圖12aa是利用加加壓機(jī)構(gòu)矯矯正工字梁梁焊后的彎彎曲變形。圖12b是利用圓盤(pán)形輾輪輾壓薄板焊縫及其兩側(cè)，使之伸長(zhǎng)來(lái)消除薄板焊后的殘余變形。手工錘擊矯形勞勞動(dòng)強(qiáng)度大大，技術(shù)難難度高，但但無(wú)須設(shè)備備，適用于于薄板的焊焊后矯形。機(jī)機(jī)械矯正效效率高、速速度快、效效果好，但但須要加壓壓機(jī)構(gòu)等設(shè)設(shè)備，適用用于中、大大型焊件焊焊后的矯形形。14

如何正正確進(jìn)行火火焰矯正焊焊接殘余變變形？利用火焰對(duì)焊件件進(jìn)行局部部加熱時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生的塑性性變形，使使較長(zhǎng)的金金屬在冷卻卻后收縮，以以達(dá)到矯正正變形的目目的稱火焰焰加熱矯正正法?；鹧嫜婕訜岢C正正法矯正焊焊件殘余變變形時(shí)要注注意以下事事項(xiàng)：1）加熱用火焰通通常采用氧氧乙炔焰，火火焰性質(zhì)為為中性焰，如如果要求加加熱深度小小時(shí)，可采采用氧化焰焰。2）對(duì)于低碳鋼和和低合金結(jié)結(jié)構(gòu)鋼，加加熱溫度為為600～800℃，此時(shí)焊焊件呈櫻紅紅色。3）火焰加熱的方方式有點(diǎn)狀狀、線狀和和三角形三三種，其中中三角形加加熱適用于于厚度大、剛剛性強(qiáng)的焊焊件。4）加熱部位應(yīng)該該是焊件變變形的突出出處，不能能是凹處，否否則變形將將越矯越嚴(yán)嚴(yán)重。5）矯正薄板結(jié)構(gòu)構(gòu)的變形時(shí)時(shí)，為了提提高矯正效效果，可以以在火焰加加熱的同時(shí)時(shí)用水急冷冷，這種方方法稱為水水火矯正法法。對(duì)于厚厚度較大而而又比較重重要的構(gòu)件件或者淬硬硬傾向較大大的鋼材，不不可采用水水火矯正法法。6）夏天室外矯正正，應(yīng)考慮慮到日照的的影響。因因?yàn)橹形绾秃颓宄吭蛹訜嵝Ч灰粯訕印?）薄板變形的火火焰矯正過(guò)過(guò)程中，可可同時(shí)使用用木錘進(jìn)行行錘擊，以以加速矯正正效果。15

試述用用電磁錘法法矯正焊接接殘余變形形的工作原原理。電磁錘法又稱強(qiáng)強(qiáng)電磁脈沖沖矯正法，其其矯正焊件件變形的過(guò)過(guò)程如下：：把一個(gè)由由絕緣的圓圓盤(pán)形線圈圈組成的電電磁錘放置置于焊件待待矯正