焊接变形的控制焊接顺序

焊接残余变形的控制措施摘要焊接残余变形是焊后残存于结构中的变形，是焊接结构生产过程中常常出现的问题。

通过正确的施工，可以减少焊接残余变形。

关键词焊接残余应力残余变形措施1 前言在焊接结构生产过程中，焊接残余变形是经常出现的问题。

焊接残余应力和变形是形成各种焊接裂纹的重要因素，它在一定条件下还会严重影响焊件的强度、刚度、受压时的稳定性、加工精度和尺寸稳定性等等。

为此，采取相应措施以控制焊接变形是十分必要的。

2 焊接残余应力和残余变形的成因钢材在施焊过程中会在焊缝及附近区域内形成不均匀的温度场，焊缝及附近的温度最高可达1600℃以上，由焊缝临近区域向外，温度急剧下降。

不均匀温度场有导致不均匀膨胀的趋势，但施焊后的钢材已经连接成整体，低温区对高温区的变形产生约束，使高温区产生热塑压缩变形，未达到热塑温度的高温区则会产生热压应力，低温区则产生拉应力。

在冷却过程中，低温区先冷却，其收缩变形不受约束，而高温区冷却较慢，后冷却区域的收缩变形将受到先冷却区域的约束，因而使高温区产生拉应力，相反，低温区则产生相应的压应力。

在无外界约束的情况下，焊件内的拉应力和压应力自相平衡。

这种应力称为焊接残余应力，它是一组自相平衡的内应力。

随焊接残余应力的产生，同时也会出现不同方向的不均匀收缩变形，称为焊接残余变形。

如图2—1所示。

3 焊接残余变形的种类及影响变形的因素3.1焊接残余变形的种类常见的焊接残余变形有以下几种：3.1.1收缩变形：分纵向收缩和横向收缩两种，如图3—1所示。

3.1.2弯曲变形：构件焊后发生弯曲变形，如图3—2所示。

3.1.3角变形：焊后构件的平面绕焊缝产生的角位移，常见如图3—3所示。

3.1.4扭曲变形：绕构件轴线扭曲，如图3—4所示。

3.1.5波浪变形：焊后构件呈波浪形，如图3—5所示。

3.1.6错边变形：在焊接过程中，两焊接件的热膨胀不一致，可能引起长度方向上的错边和厚度方向上的错边，如图3—6所示。

2020年1期花炮科技与市场理论与创新Theoretical Innovation 277焊接顺序对焊接变形的影响分析李 兵（沈阳职业技术学院，辽宁 沈阳 110000）【摘要】焊缝一般都是角焊缝，交叉焊接的变形量最大，对称焊接可以极大地减少焊接变形。

在焊接大型容器时，针对升高座方形法兰结构的焊接变形问题进行研究，利用固有应变法沿焊接底板的长度和方向向纵向弯曲角度变形和收缩变形，并合理应用有限元模型设计有效的焊接顺序，可以减少实际焊接变形，保证焊接的质量。

文章就焊接顺序对焊接变形的影响展开了分析。

【关键词】焊接顺序；焊接变形；影响中图分类号：TG44 文献标志码：A 文章编号：2096-5699（2020）01-0277-01焊接顺序直接影响结构件焊接变形情况，严重的变形可以直接影响构件的精密度，而不精密的构件就会导致焊接在结构的装置中产生一定的困难，在解决装置困难时不可避免地需要矫正，但是矫正的过程会耗费大量人力、物力以及时间。

为了避免这些事情的发生，在对大型容器进行制造的过程都会设置不同形状的开口和法兰，尤其对带有升高座的方形法兰而言，在法兰尺寸过大或过小及连接壁板板厚的原因下致使板壳的结构刚度比较低，在这种情况下勉强安装就会导致焊接变形的出现。

一般减小结构焊接变形量的方法就是将焊接的顺序调整并对其结构进行优化，焊接顺序的调整在实际生产过程中比较简单，调整中所需要的成本也较低廉，将其结构优化可以很大程度地控制焊接变形的出现，同时在有限元模型的使用中可以利用不同的焊接顺序对结构件可能出现的变形情况进行预测，根据预测的结果改进就可以促进焊接结构的完整性及焊接质量的优质性。

1 有限元模型的建立有限元模型其实就是按照焊接试件的尺寸建立属于焊接的有限元三维模型，在对模型的划分中可以将其分为焊接热过程的两种传导模式，即焊接材料内部的热传导与焊接材料与空气之间形成的热流交换。

利用有限元模型将整个焊接过程进行模拟演示，并将演示的结果运用到实际生产中，在对法兰盘和升高座立向板之间进行焊接就可以完成焊接的第一道工序，因为焊接结构有自身的对称性，在结构焊中可以将单道焊并未焊透角焊缝的焊脚尺寸作为局部放大的有限元模型，借助双椭球热源模型进行热耦合的计算形成有效的单元生死功能，从而实现焊接器材的填充。

焊接变形的控制与矫正1、改进焊接设计（1）尽量减少焊缝数量在设计焊缝结构时应当避免不要的焊缝，尽量选用型钢、冲压件代替焊接件、以减少肋板数量来减少焊接和矫正变形的工作量。

（2）合理选择焊缝形状及尺寸对于板厚较大份额对接接头应选X型坡口代替V型坡口。

减少熔敷金属总量以减少焊接变形。

在保证有足够能力的条件下，应尽量选用较小的焊缝尺寸。

对于不需要进行强度计算的T形接头，应选用工艺上合理的最小焊脚尺寸。

并且采用断续焊缝比连续焊缝更能减少变形。

当按设计计算确定T形接头角焊缝时，应采用连续焊缝，不应采用与之等强的断续焊缝，并应采用双面连续焊缝代替等强度的单面连续焊缝，以减小焊角尺寸。

对于受力较大的T形或十字接头，在保证相同强度的条件下，应采用开破口的角焊缝，这样比一般角焊缝可大大减少焊缝金属、减少焊缝变形量。

（3）合理设计结构形式及焊缝位置设计结构时应考虑焊接工作量最小以及部件总装时的焊接变形量最小。

对于薄板结构，应选合适的板厚、减少骨架间距及焊角尺寸，以提高结构的稳定性、减少波浪变形。

此外，还应尽量避免设计曲线形结构。

因为采用平面可使固定状态下的焊接装备比较简单，易于控制焊接变形。

由于焊缝的横向收缩通常比纵向收缩显著，因此应尽量将焊缝布置在平行于要求焊接变形量最小的方向。

焊缝的位置应尽量靠近截面中心轴，并且尽量对称于该中心轴，以减少结构的弯曲变形。

2、采取工艺措施（1）反变形焊前将构件装配成具有与焊接变形相反方向的预先反变形。

反变形的大小应以能抵消焊后形成的变形为准。

这种预制的反变形可以是弹性的、塑性的或弹塑性的。

（2）刚性固定将构件加以固定来限制焊接变形，对于刚度小的结构，可以采用胎卡具或临时支承等措施，增加该结构在焊接时的刚度，以减少焊接变形量。

结构的刚度越大，利用刚性固定法控制弯曲变形的效果较差，而对角变形及波浪形较为有效。

这种方法虽然可以减少焊接变形，但同时却又增加了焊接应力。

（3）选用合理的焊接方法及焊接参数选用能量密度较高的焊接方法，可以减少焊接变形。

控制焊接变形的工艺措施焊接变形是焊接过程中普遍存在的问题，它可能导致焊接件的尺寸、形状和性能不符合要求。

为了控制焊接变形，可以采取一系列的工艺措施。

首先，选择合适的焊接方法和工艺参数是控制焊接变形的关键。

不同的焊接方法有不同的热输入和热效应，因此应根据具体情况选择合适的焊接方法。

此外，在确定焊接方法后，还需要合理选择焊接电流、电压、焊接速度等参数，以控制焊接热量的输入和分布，从而减少变形的产生。

其次，采用适当的预热和焊后热处理是控制焊接变形的有效手段之一。

预热可以提高焊接零件的温度，减轻热应力，从而降低变形的风险。

而焊后热处理则可以通过控制钢材的组织状态和应力分布，减少焊接件的变形。

预热和焊后热处理需要根据材料的特性以及焊接情况，制定相应的温度和时间控制方案。

此外，合理安排焊接顺序和焊接顺序也是控制焊接变形的重要措施。

将焊接分为多道次进行，可以减少热应力的积累，并且逐渐平衡焊接件的应力分布，降低变形的程度。

此外，在进行多道次焊接时，还可以通过合理的交替焊接顺序，进一步控制热应力的分布，减小变形的尺寸。

最后，选择适当的夹具和支撑方式也能有效控制焊接变形。

夹具和支撑物可以稳定焊接件，固定其形状，减少变形的风险。

通过合理设计夹具和选择适当的支撑方式，可以提供足够的支撑和约束，使焊接件在焊接过程中保持稳定和正确的位置。

综上所述，控制焊接变形的工艺措施包括选择合适的焊接方法和工艺参数、采用预热和焊后热处理、合理安排焊接顺序和焊接顺序，以及选择适当的夹具和支撑方式。

通过综合应用这些措施，可以有效地减小焊接变形，提高焊接件的质量和性能。

焊接热变形原理一、引言焊接是一种常见的金属连接工艺，它通过加热金属材料使其达到熔点，并利用填充材料或者金属本身的熔化状态使两个或多个金属材料相互结合。

然而，在焊接过程中，由于热膨胀和冷却收缩等因素的影响，金属材料会发生热变形现象。

本文将探讨焊接热变形的原理及其影响因素。

二、焊接热变形的原理焊接热变形是指焊接过程中金属材料由于受热而发生的形状变化。

其主要原理可以归结为以下几点：1.热膨胀：当金属材料受热时，其内部原子由于热运动增加而产生膨胀现象，使整个材料发生体积变化。

这种热膨胀会导致焊接接头的尺寸发生变化，从而影响整个结构的尺寸精度。

2.温度梯度：焊接过程中，焊缝区域的温度通常高于周围材料的温度，形成一个温度梯度。

由于不同材料的热膨胀系数不同，温度梯度会导致焊缝区域与周围材料之间产生差异的热膨胀，从而引起热变形。

3.残余应力：焊接过程中，由于材料的热膨胀和冷却收缩不一致，会在焊接接头内部产生残余应力。

这些残余应力会导致焊接接头发生形状变化，尤其是在焊接过程结束后，冷却收缩引起的残余应力会使焊接接头产生塑性变形。

三、影响焊接热变形的因素焊接热变形的程度受到多种因素的影响，以下列举了其中的几个重要因素：1.焊接材料的性质：不同材料的热膨胀系数不同，因此其在焊接过程中的热变形程度也不同。

常见的焊接材料有钢、铝、铜等，它们的热膨胀系数差异较大，因此焊接时需要根据材料的特性进行相应的处理。

2.焊接参数：焊接参数包括焊接电流、焊接速度、焊接时间等，这些参数会影响焊接过程中的热输入量和冷却速率，进而影响焊接热变形的程度。

合理选择焊接参数可以减小焊接热变形的发生。

3.焊接结构设计：焊接结构的设计也会影响焊接热变形的程度。

例如，在设计焊缝时可以采用多道焊接的方法，分散热输入量，减小焊接热变形；同时，在焊接过程中可以采用预应力或固定夹具等手段来抑制热变形。

四、减小焊接热变形的方法为了减小焊接热变形的发生，可以采取以下一些方法：1.控制焊接热输入量：通过调整焊接电流、焊接速度等参数，控制焊接热输入量，减小焊接过程中的热膨胀。

大型箱体焊接变形控制技术的探讨与总结前言在大型结构的焊接工作中，变形控制技术是一个至关重要的问题。

焊接过程中，由于温度变化和热变形等原因，焊缝和结构都会产生变形。

如果不能进行有效的控制，将会对结构的稳定性和性能造成严重的影响。

因此，如何控制焊接变形一直是焊接领域中研究的重点之一。

为了探讨大型箱体焊接变形控制技术，本文将从以下几个方面进行分析：1.大型箱体结构的焊接工艺分析。

2.大型箱体焊接变形分析。

3.大型箱体焊接变形控制技术的探讨与总结。

大型箱体结构的焊接工艺分析对于大型结构的焊接工作，焊接工艺必须经过仔细设计和分析。

一般来说，大型结构的焊接工艺分为以下几个步骤：1.材料准备：准备好要焊接的材料和所需的焊接设备。

2.布置：根据设计要求，在准备好的材料上进行标记，确定焊接位置和顺序。

3.前热处理：为了缓解焊接时产生的应力，通常需要对焊接部位进行预热处理。

4.焊接：进行焊接过程。

5.后处理：焊接完成后，需要进行后期处理，如热处理、机加工等。

以上工艺是大型结构焊接工作的基本流程。

其中，焊接过程是最为重要的环节。

大型箱体焊接变形分析大型结构的焊接过程中，焊缝和结构都会产生变形。

对于大型箱体结构而言，其焊接变形主要取决于以下几个因素：1.板厚：大型箱体结构的板厚较大，惯性大，变形也较大。

2.焊缝长度：焊缝长度较大时，变形会更为明显。

3.焊接顺序：不同的焊接顺序会对焊接变形产生不同的影响。

4.焊接技术：如果焊接技术和参数不合适，也会造成严重的变形。

在焊接过程中，焊接温度会导致焊接部位产生热膨胀，从而造成部分变形。

此外，材料的冷却过程也会导致结构变形。

大型箱体结构的变形主要分为以下两类：1.弯曲变形：由于焊接材料在加热过程中热膨胀，当冷却时会产生内部应力，导致箱体产生弯曲变形。

2.扭曲变形：由于焊接时产生的焊接强度差异和温度差异，产生内部应力，导致箱体产生扭曲变形。

大型箱体焊接变形控制技术的探讨与总结为了减轻大型箱体结构的焊接变形，需要对焊接过程进行控制与调整，那么我们可以从以下几个方面进行探讨：1.材料选取：首先需要合理选择材料，尽量减少板厚，选用低屈服强度的材料，从而降低结构变形。

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。

控制变形及减小消除焊接应力的方法一、控制焊接变形的方法1、设计措施（1）选择合理的焊缝尺寸：焊缝尺寸增加，变形随之增大，但是过小的焊缝尺寸将降低结构的承载能力，并使焊接接头的冷却速度加快，热影响区硬度增高，容易产生裂纹等缺陷，因此应在满足结构承载能力和保证焊接质量的前提下，随着板的厚度来选取工艺上可能选用的最小的焊缝尺寸。

（2）尽量减少焊缝数量;适当选择板的厚度，减少肋板数量，从而可减少焊缝和焊接后变形的校正量，如薄板结构件，可用压型结构代替肋板结构，以减少焊缝数量，防止或减少焊后变形。

（3）合理安排焊缝位置：焊缝对称于焊件截面的中性轴或使焊缝接近中性轴均可减少弯曲变形。

（4）预留收缩余量：焊件焊后纵向横向收缩变形可通过对焊缝收缩量的估算，在设计时预先留出收缩余量进行控制。

（5）留出装焊卡具的位置：在结构上留有可装焊夹具的位置，以便在焊接过程中可利用夹具来控制技术变形。

2、反变形法（1）板厚8～12mm钢板单边V型坡口对接焊，装配时反变形1.5°焊接后几乎无角变形。

（2）工字梁焊后因横向收缩引起的角变形，若采用焊前预先把上、下盖板压成反变形（塑性变形），然后装配后进行焊接，即可消除上、下盖板的焊后角变形。

但是上下盖板反变形量的大小主要与该板的厚度和宽度有关，同时还与腹板厚度和热输入有关。

（3）锅炉、集装箱的管接头都集中在上部，焊后引起弯曲变形所以要借用强制反变形夹紧装置，并配以对称均匀加热的痕迹顺序，交替跳焊法这样采用了在外力作用下的弹性反变形再配合以合理的受热的施焊顺序，焊后基本上可消除弯曲变形。

（4）桥式起重机的两根主梁是由左、右腹板和上、下盖板组成的箱型结构的为提高该梁的刚性，梁内设计有大、小肋板，且这些肋板角焊缝大多集中在梁的上部，焊后会引起下桡弯曲变形。

但桥式起重机技术要求规定，主梁焊后应有一定的上拱度，为解决焊后变形与技术要求的矛盾，常采用预制腹板上拱度的方法，即在备料时，预先使两块腹板留出上拱度。

焊接变形的原因及控制方法在焊接过程中由于急剧的非平衡加热及冷却，结构将不可避免地产生不可忽视的焊接残余变形。

焊接残余变形是影响结构设计完整性、制造工艺合理性和结构使用可靠性的关键因素。

针对钢结构工程焊接技术的重点和难点，根据多年的工程实践经验，本文主要阐述实用焊接变形的影响因素及控制措施和方法。

钢材的焊接通常采用熔化焊方法，是在接头处局部加热，使被焊接材料与添加的焊接材料熔化成液体金属，形成熔池，随后冷却凝固成固态金属，使原来分开的钢材连接成整体。

由于焊接加热，融合线以外的母材产生膨胀，接着冷却，熔池金属和熔合线附近母材产生收缩，因加热、冷却这种热变化在局部范围急速地进行，膨胀和收缩变形均受到拘束而产生塑性变形。

这样，在焊接完成并冷却至常温后该塑性变形残留下来。

一、焊接变形的影响因素焊接变形可以分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形和在室温条件下的残余变形。

影响焊接变形的因素很多，但归纳起来主要有材料、结构和工艺3个方面。

1.1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，材料的热物理性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。

其中热物理性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。

1.2结构因素的影响焊接结构的设计对焊接变形的影响最关键，也是最复杂的因素。

其总体原则是随拘束度的增加，焊接残余应力增加，而焊接变形则相应减少。

结构在焊接变形过程中，工件本身的拘束度是不断变化着的，因此自身为变拘束结构，同时还受到外加拘束的影响。