焊接变形及预防措施

焊接是一种局部加热方式，热源集中在焊缝处，造成焊件上的温度分布不均匀，最终导致焊接结构中的焊接变形和焊接应力。

一、焊接变形

1.焊接变形概念。

由于焊接引起焊件尺寸和形状的变化称为焊接变形。在焊接过程结束后，残留在焊缝中的变形称为残余变形。

2.焊接变形的类型和原因。

焊缝的变形形式有收缩变形、角部变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形等。

焊件局部（焊缝和焊缝附近的金属）加热和冷却不均匀是焊接变形的根本原因。在焊接过程中，采用移动高温电弧热源加热，焊缝及焊缝附近的金属温度较高，受热金属膨胀，其余大部分金属不受热，受热金属的膨胀受阻，产生压缩塑性变形。焊接冷却后，焊缝及附近的金属因收缩而缩短，但又受周围未加热金属的限制，使焊接件产生内应力，从而导致焊接变形。

各种焊接变形的具体原因各异，并与焊接部位的位置、加热方式、焊接顺序等有密切关系。

3.预防和矫正焊接变形的方法和措施。

（1）防止焊接变形的方法和措施。

预防：焊接变形可从焊接结构设计和焊接技术两方面进行。

在设计焊接结构时，在保证结构有足够强度的前提下，尽量减少焊接的数量和尺寸对称配置焊接，必要时预先确保收缩馀量的冲压结构代替焊接结构，将焊接配置在最大工作应力以外等。

防止焊接残余变形的技术措施主要包括：

1）选择合理的组装和焊接顺序。拼焊顺序对焊接结构的变形有很大影响。对称焊接、对称焊接先焊接少的一侧和长道直接焊接减少等，焊接变形量大幅减少。

2）反变形法。根据焊件的变形规律，在焊接前，对焊件进行与焊接变形方向相反的人工变形，以抵消焊接变形。反形变方法主要是控制焊件的角度变形和弯曲变形。

3）刚性固定法。将焊件固定在有足够刚度的夹具上，或临时组装焊接，增加焊件的刚度或约束力，以减少焊接变形。

4）留余量法。在下料过程中，零件的长度或宽度应相对于设计尺寸适当增加，以补偿焊接件的收缩。留余量法主要用来防止焊件收缩变形。

5）选择合适的焊接方法和焊接参数。不同的焊接方式，其热输入不同，因此产生的焊接变形也不同。能量集中、热量输入低的焊接方法可以有效减少焊接变形。

6）热平衡法。在焊接过程中，一些焊缝分布不均匀，容易在焊接后发生弯曲变形。若将气焰与焊接同步加热到与焊缝对称的位置，只要加热的工艺参数选择恰当，即可减少或防止构件的弯曲变形。

7）散热法。散热方法是通过各种方式带走焊缝及其附近的热量，减少焊缝及其附近受热面积，达到减少焊接变形的目的。

（2）焊接变形的矫正。

零部件的焊接变形给装配造成困难，从而影响后续焊接质量，降低焊接接头的性能和承载能力。所以当焊接变形超过要求时，就需要进行变形校正。

1）手动矫正法。手工矫正法是用锤子等工具对焊件的变形部位进行锤击，使材料伸长以补偿焊接收缩，主要用于一些小而简单的焊件的变形矫正。

2）机械矫正法。机械矫正法是在机械力的作用下，使部分金属伸长，产生拉伸塑性变形，使变形后的构件恢复到所需形状。机械矫正法一般适用于塑性好的材料和形状简单的焊接部件。

3）火焰矫正法。火焰矫正法采用火焰局部加热焊接，使焊接产生新的变形，抵消原来的焊接变形。该方法设备简单，操作简便，在生产中得到了广泛的应用。火焰矫正法主要用于矫正弯曲变形、角变形、波浪变形等。也可以用来校正扭曲变形。

火焰加热有三种方式：电加热、线加热、三角加热，用于校正不同的物体。

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