焊接變形的產(chǎn)生和防止

songxichen

由于手工電弧焊自身的焊接特點(diǎn)必然引起其焊接變形較大，如不對(duì)其變形的原因進(jìn)行分析并針對(duì)其成因提出有效的對(duì)策,，必將給生產(chǎn)帶來(lái)極大的危害。

loverymo

學(xué)習(xí)~~~謝謝分享~！�,。,。。,。,。。,。,。。,。,。�

131415

焊接變形的產(chǎn)生和防止
0 F0 p4 D( m  e1 Z# o8 N手工電弧焊接過(guò)程中的變形成因及對(duì)策
在工業(yè)生產(chǎn)中,，焊接作業(yè)特別是手工電弧焊作業(yè)作為制造,、修理的一種重要的工藝方法得到越來(lái)越廣泛的運(yùn)用。同時(shí),，由于手工電弧焊自身的焊接特點(diǎn)必然引起其焊接變形較大,，如不對(duì)其變形的原因進(jìn)行分析并針對(duì)其成因提出有效的對(duì)策，必將給生產(chǎn)帶來(lái)極大的危害,。
( J) n$ E3 T  k' ?5 e一,、 手工電弧焊接過(guò)程中的變形成因
    我們知道，手工電弧焊接過(guò)程中的焊接電弧由在兩個(gè)電極之間的氣體介質(zhì)中產(chǎn)生持久的放電現(xiàn)象所產(chǎn)生的,。
: v# {% \) i8 [- ?. q% @; N    電弧的產(chǎn)生是先將兩電極相互接觸而形成短路,，由于接觸電阻和短路電流產(chǎn)生電流熱效應(yīng)的結(jié)果，使兩電極間的接觸點(diǎn)達(dá)到白熱狀態(tài),，然后將兩電極拉開(kāi),，兩電極間的空氣間隙強(qiáng)烈地受熱，空氣熱作用后形成電離化,；與此同時(shí),，陰極上有高速度的電子飛出,，撞擊空氣中的分子和原子，將其中的電子撞擊出來(lái),，產(chǎn)生了離子和自由電子,。在電場(chǎng)的作用下，陽(yáng)離子向陰極碰撞,；陰離子和自由電子向陽(yáng)極碰撞,。這樣碰撞的結(jié)果，在兩電極間產(chǎn)生了高熱,，并且放射強(qiáng)光,。
/ G: y* F6 R" e9 y  Y    電弧是由陰極區(qū)（位于陰極）、弧柱（其長(zhǎng)度差不多等于電弧長(zhǎng)度）和陽(yáng)極區(qū)（位于陽(yáng)極）三部分所組成,。陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)的溫度,，主要取決于電極的材料。一般地,，隨電極材料而異,，陰極區(qū)的溫度大約為2400K—3500K，而陽(yáng)極區(qū)大約為2600K—4200K,，中間弧柱部分的溫度最高,，約為5000K—8000K。
) r" j# L* k" W/ f. {4 H" @    焊接接頭包括焊縫和熱影響區(qū)兩部分金屬,。焊縫金屬是由熔池中的液態(tài)金屬迅速冷卻,、凝固結(jié)晶而成，其中心點(diǎn)溫度可達(dá)2500℃以上,�,？拷�焊縫的基本金屬在電弧的高溫作用下，內(nèi)部組織發(fā)生變化,，這一區(qū)域稱為熱影響區(qū),。焊縫處的溫度很高，而稍稍向外則溫度迅速下降,，熱影響區(qū)主要由不完全熔化區(qū),、過(guò)熱區(qū)、正火區(qū),、不完全正火區(qū),、再結(jié)晶區(qū)和藍(lán)脆區(qū)等段組成，熱影響區(qū)的寬度在8—30 mm范圍內(nèi),，其溫度從底到高大約在500 ℃--1500℃之間,。
, [( a, p$ b( D0 r+ F    金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部由于焊接時(shí)不均勻的加熱和冷卻產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力叫焊接應(yīng)力。由于焊接應(yīng)力造成的變形叫焊接變形,。
8 {7 \9 g- \  c9 l4 \    在焊接過(guò)程中,，不均勻的加熱,，使得焊縫及其附近的溫度很高，而遠(yuǎn)處大部分金屬不受熱,，其溫度還是室內(nèi)溫度,。這樣，不受熱的冷金屬部分便阻礙了焊縫及近縫區(qū)金屬的膨脹和收縮,；因而,，冷卻后，焊縫就產(chǎn)生了不同程度的收縮和內(nèi)應(yīng)力（縱向和橫向）,，就造成了焊接結(jié)構(gòu)的各種變形。金屬內(nèi)部發(fā)生晶粒組織的轉(zhuǎn)變所引起的體積變化也可能引起焊件的變形,。這是產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的根本原因,。
( r( Z4 U3 \, j* \- U+ K4 J二、 焊件的殘余變形和應(yīng)力的危害性
    在焊接過(guò)程中焊件將發(fā)生變形,，隨著變形的產(chǎn)生,，焊件內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)也發(fā)生了變化，而焊完并冷卻后所留下的變形和應(yīng)力不是暫時(shí)的而是殘余的,。通常焊件的殘余變形和應(yīng)力是同時(shí)存在的,，但在一般焊接結(jié)構(gòu)中殘余變形的危害性比殘余應(yīng)力大得多，它使焊件或部件的尺寸改變而無(wú)法組裝,，使整個(gè)構(gòu)件喪失穩(wěn)定而不能承受載荷,，使產(chǎn)品質(zhì)量大大下降，而校正卻要消耗大量的精力和物力,，有時(shí)導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢,。同時(shí)焊接裂縫的產(chǎn)生往往也和焊接殘余變形和應(yīng)力有著密切的關(guān)系。    有的金屬由于焊后產(chǎn)生了殘余應(yīng)力而使的使用性能大為下降,，從而對(duì)這類金屬的焊接件生產(chǎn)造成工藝上的大量困難,。因此，在制造焊接結(jié)構(gòu)時(shí),，必須充分了解焊接時(shí)內(nèi)應(yīng)力發(fā)生的機(jī)理和焊后決定工件變形的基本規(guī)律,，以控制和減少它的危害性。
三,、 影響焊接結(jié)構(gòu)變形的主要因素及變形的種類
（一）,、影響焊接結(jié)構(gòu)變形的主要因素有：
* F+ h6 k* V$ P6 X7 w/ _" g1. 焊縫在結(jié)構(gòu)中的位置；
2. 結(jié)構(gòu)剛性的大�,�,；
2 m$ d* e: j9 X( O0 V: Z( b3. 裝配和焊接順序；
4. 焊接規(guī)范的選擇,。
+ ?  G- u; D4 c（二）,、焊接變形的種類有：
1.縱向收縮和橫向收縮,；
& i5 ?3 }2 {5 I    在焊縫長(zhǎng)度方向上的收縮稱縱向收縮，而在垂直于焊縫縱向的收縮稱橫向收縮,。由于這種收縮,，便使焊件發(fā)生了變形。
2.角變形,；
5 f3 m2 K- W" `5 W8 K2 e. D3.彎曲變形,；
$ x( Z  c, \& k4 _4.波浪變形；
5. 扭曲變形,。
（三）,、從焊接工藝上分析，影響焊縫收縮量的因素有：
    用手工電弧焊焊接長(zhǎng)焊縫時(shí),，一般采用焊前沿焊縫進(jìn)行點(diǎn)固焊,。這不僅有利于減小焊接變形，也有利于減小焊接內(nèi)應(yīng)力,。
備料情況和裝配質(zhì)量對(duì)焊接變形也會(huì)產(chǎn)生影響,。
- _# t) h( n9 G" ^, C焊接工藝中影響焊縫收縮量的因素有：
1. 線膨脹系數(shù)大的金屬材料，其變形比線膨脹系數(shù)小的金屬材料大,；
2. 焊縫的縱向收縮量隨著焊縫長(zhǎng)度的增加而增加,；
/ x* M; a2 h# o  B# h. I: g3. 角焊縫的橫向收縮比對(duì)接焊縫的橫向收縮小,；
0 i3 H$ f' D5 u% M8 g4. 間斷焊縫比連續(xù)焊縫的收縮量�,。�
5. 多層焊時(shí),，第一層引起的收縮量最大,，以后各層逐漸減小,；
2 V  g9 a9 q6 m' l& d7 ?4 z. `4 v! v6. 在夾具固定條件下的焊接收縮量比沒(méi)有夾具固定的焊接收縮量小,，約減少40%--70%；
7. 焊腳等于平板厚度的丁字接頭,，角變形量較大,。
四、 防止焊接變形的方法
通過(guò)以上的分析,，我們基本了解焊接變形的原因及變形的種類,，針對(duì)焊接變形的原因和種類從焊接工藝上進(jìn)行改進(jìn)，可以有效防止和減少焊接變形所帶來(lái)的危害,。下面,，我們主要介紹幾種常見(jiàn)的防止焊接變形的方法。
1. 反變形法
    在焊前進(jìn)行裝配時(shí),，預(yù)置反方向的變形量為抵消（補(bǔ)償）焊接變形,，這種方法叫做反變形法,。
    圖1所示為8—12mm厚的鋼板V形坡口單面對(duì)接焊時(shí)，采用反變形法以后,，基本消除了角變形,。
2. 利用裝配和焊接順序來(lái)控制變形；
9 T' h6 q2 `  j5 C    采用合理的裝配和焊接程序來(lái)減少變形,，這在生產(chǎn)實(shí)踐中是行之有效的好辦法,，如圖2（a）所示為一箱形梁，由于焊縫不對(duì)稱,，焊后產(chǎn)生下?lián)蠌澢�變��,。解決辦法是由兩人或四人，對(duì)稱地先焊只有兩條焊縫的一側(cè),，如圖2（b）中焊縫1和1然后就造成了如圖2 ©的上拱變形,。由于這兩條焊縫焊后增加了箱形梁的剛性。當(dāng)焊接另一側(cè)的兩條焊縫時(shí),，如先焊圖2(d)中焊縫2和2，最后再焊圖2(e)中焊縫3和3,，就基本上防止了變形,。
    有許多結(jié)構(gòu)截面形狀對(duì)稱，焊縫布置也對(duì)稱,，但焊后卻發(fā)生彎曲或扭曲的變形,，這主要是裝配和焊接順序不合理引起的，也就是各條焊縫引起的變形,，未能相互抵消,，于是發(fā)生變形。
& R# ?0 m& ?% P+ E, J+ @# W焊接順序是影響焊接結(jié)構(gòu)變形的主要因素之一,，安排焊接順序時(shí)應(yīng)注意下列原則：
1）盡量采用對(duì)稱焊接,。對(duì)于具有對(duì)稱焊縫的工作，最好由成對(duì)的焊工對(duì)稱進(jìn)行焊接,。這樣可以使由各焊縫所引起的變形相互抵消一部分,。
2）對(duì)某些焊縫布置不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)先焊焊縫少的一側(cè),。
3）依據(jù)不同焊接順序的特點(diǎn),，以焊接程序控制焊接變形量。常見(jiàn)的焊接順序有五種,，即：
a.分段退焊法
4 u9 W9 o: o4 U( |9 ~9 V' r; h, m. l    這種方法適用于各種空間的位置的焊接,，除立焊外，鋼材較厚,、焊縫較長(zhǎng)時(shí)都可以設(shè)擋弧板,，多人同時(shí)焊接,。其優(yōu)點(diǎn)是可以減小熱影響區(qū)，避免變形,。每段長(zhǎng)應(yīng)為0.5—1m,。見(jiàn)圖2(f)
5 q$ t- s6 b4 y- P6 W: f/ Qb.分中分段退焊法
) }' r/ q4 b/ A    這種方法適用于中板或較薄的鋼板的焊接，它的優(yōu)點(diǎn)是中間散熱快,，縮小焊縫兩端的溫度差,。焊縫熱影響區(qū)的溫度不至于急劇增高，減少或避免熱膨脹變形,。這種方法特別適用于平焊和仰焊,，橫焊一般不采用，立焊根本不能用,。見(jiàn)圖2(g)
c.跳焊法
7 W* K8 f9 j. W9 }5 u" h- L+ E    這種方法除立焊外,，平焊、橫焊,、仰焊三種方法都適用,，多用在6—12mm厚鋼板的長(zhǎng)焊縫和鑄鐵、不銹鋼,、銅的焊接上,，可以分散焊縫熱量，避免或減小變形,。鋼材每段焊縫長(zhǎng)度在200—400mm之間,；鑄鐵焊件按鑄鐵焊接規(guī)范處理；不銹鋼和銅由于導(dǎo)熱快,，每段長(zhǎng)不宜超過(guò)200mm (薄板應(yīng)短些),。見(jiàn)圖 2(h)  
d.交替焊法
' L7 U5 m! e; n* M! H+ x    這種焊法和跳焊法基本相同，只是每段焊接距離拉長(zhǎng),，特別適用于薄板和長(zhǎng)焊縫,。見(jiàn)圖2(i)
4 O8 l: g1 |+ Oe.分中對(duì)稱法
' [9 U$ B" z) k6 u. \0 q% v+ z這種方法適用于焊縫較短的焊件，為了減小變形,，由中心分兩端一次焊完,。見(jiàn)圖2(j)
3.剛性固定法
    剛性固定法減小變形很有效，且焊接時(shí)不必過(guò)分考慮焊接順序,。缺點(diǎn)是有些大件不易固定,，且焊后撤除固定后，焊件還有少許變形和較大的殘余應(yīng)力,。這種方法適用于焊接厚度小于6mm及韌性較好的薄壁材料,。如果與反變形法配合使用則效果更好。
對(duì)于形狀復(fù)雜，尺寸不大,，又是成批生產(chǎn)的焊件,，可設(shè)計(jì)一個(gè)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的專用焊接胎具，既可以防止變形,，又能提高生產(chǎn)率,。  
0 N) J: H1 `: V+ a3 g9 ?當(dāng)工件較大，數(shù)量又不多時(shí),，可在容易發(fā)生變形的部位臨時(shí)焊上一些支撐或拉桿,，增加工件的剛性，也能有效的減少焊接變形,。
3. 散熱法
    散熱法又稱強(qiáng)迫冷卻法,，即將焊接處的熱量迅速散走，使焊縫附近的金屬受熱面大大減少,，達(dá)到減小焊接變形的目的,。圖 3（a）為水浸法示意圖，常用于表面堆焊和焊補(bǔ),。圖3(b)是散熱法示意圖,，用紫銅作散熱墊，有的還鉆孔通冷卻水,，這些墊板越靠近焊縫效果越好,。但散熱法比較麻煩，且對(duì)于淬火傾向大的鋼材不宜采用,，否則易裂。
4. 錘擊焊縫法
6 s3 _4 Q, k1 F8 h" Y3 K    錘擊焊縫法,，即用圓頭小錘對(duì)焊縫敲擊,，可減少焊接變形和應(yīng)力。因此對(duì)焊縫適當(dāng)鍛延,，使其伸長(zhǎng)來(lái)補(bǔ)償這個(gè)縮短,，就能減小變形和應(yīng)力。錘擊時(shí)用力要均勻,，一般采用0.5Kg—1.0Kg的手錘,，其端部為圓角（R=3—5mm）。底層和表面焊道一般不錘擊,，以免金屬表面冷作硬化,。其余各道焊完一道后立刻錘擊，直至將焊縫表面打出均勻致密的點(diǎn)為止,。
) @# X2 v# J; _. w五,、 常見(jiàn)復(fù)雜構(gòu)件防止變形的方法
) P0 t! x2 z* y, t+ J# F1. 鋼架的焊接
    鋼架焊接的關(guān)鍵問(wèn)題，是如何保證強(qiáng)度和防止變形,。從工藝上保證強(qiáng)度能適應(yīng)載荷的變化,，其變形量不致影響安裝和使用的要求,，因此：
1）焊縫的高度和長(zhǎng)度，要按圖施工,。裝配誤差要小,，坡口要清理干凈。
2）鋼架的焊接一般先焊腹桿與節(jié)點(diǎn)板之間的焊縫,，然后再焊上,、下弦與節(jié)點(diǎn)板之間的焊縫，焊接順序不應(yīng)集中,，而應(yīng)在節(jié)點(diǎn)間間隔跳開(kāi)焊接（見(jiàn)圖4(a)）,。
3）節(jié)點(diǎn)板與桿件之間的橫向焊縫不焊（見(jiàn)圖4(b)），各種焊縫應(yīng)盡量采用船形焊,。
2. 鍋爐集箱管接頭的焊接
鍋爐集箱管接頭焊縫集中,，又偏于一側(cè)，焊后產(chǎn)生較大的彎曲變形,，見(jiàn)圖5 在圓筒上側(cè)有兩排共26個(gè)管接頭,。
5 h' W3 Y! v9 s& A, c2 q1 v    采用跳焊的焊接順序可解決變形問(wèn)題。先由一名焊工在第一根集箱上相隔2—3個(gè)管接頭跳焊一個(gè)接頭,。跳焊完第一根后接著又到第二根進(jìn)行同樣的跳焊,。依次把6—10根集箱跳焊過(guò)一遍后，再反過(guò)來(lái)從第一根開(kāi)始跳焊第二遍,，這時(shí)早已焊好的管接頭溫度已降低到40℃--50℃以下,。這樣反復(fù)跳焊幾遍直到全部管接頭焊完。焊后雖然尚有2—3mm彎曲變形,，但已在公差范圍內(nèi),，達(dá)到質(zhì)量要求。

yuhuayan

謝謝樓主,，上面寫(xiě)的比較詳細(xì),！正在找這方面的資料！

cjs7353663

還行  下來(lái)看一看 好了再頂

tianyaxiaoyao10

呵呵,，下來(lái)看看�,。。,。,。�

zhougt1985

怎么沒(méi)圖啊  還是下載吧   謝謝樓主

王占武

很好的東西謝謝啊好東西收了

鉆木取火

學(xué)習(xí)~~~謝謝分享~�,。,。。。,。,。。,。,。。,�,！

wangbao19

下載下來(lái)再看，應(yīng)該不錯(cuò),。