Causes of welding deformation and control methods

焊接之时，被用于焊接的工件，因遭受并非均匀的温度场的作用，进而产生的形状以及尺寸方面的变化，被称作Welding distortion。于今日，我们要去了解一下，焊接变形的形成原因究竟是什么，又存在哪些能够进行控制的方法呢？

焊接变形的成因及控制方法顺口溜

焊接变形危害大，控制变形料工设；

Material properties影响大，低膨高弹变形小；

Process parameters要明确，焊接方法要正确；

薄板焊接小电流，厚板多道均匀焊；

结构设计要简单，板材可用型钢代；

厚板代替薄板件，减少肋板焊缝少；

焊道应该对称走，应力抵消变形小；

控制变形方法多，参数设计找诀窍；

反变拘束最常用，留够余量防缩变；

复杂结构单元化，拼接总装形变小；

焊缝结构不对称，少缝起焊最有效；

焊缝对称不用烦，偶数工人同时焊；

长缝焊接变形大，双人对称退焊法；

单人焊接亦可行，分段跳焊最实用；

认清形变其本质，解决问题不用烦；

实践经验最重要，大家都应要记牢。

产生变形的原因

说的简略点儿就是，之所以会这样，是因为在焊接的时候，钢材受热变成了溶化状态，基于热胀冷缩的缘故，在钢材冷却收缩的进程中，出现了不平衡的收缩，进而导致了这种情况的发生。

焊接变形的影响因素

存在诸多会对焊接变形产生影响的因素，将其归纳起来，主要涵盖在材料，结构以及工艺这三个方面。

01

1）材料因素

主要是因材料自身物理特性所致，特别是材料热膨胀系数、屈服极限以及弹性模量等对材料的作用，材料膨胀系数越大，其焊接变形量越大，弹性模量增大，焊接变形随之减小，而屈服极限大，则会造成较高残余应力，致使变形增大。不锈钢的膨胀系数大于碳钢，同等厚度的这两种材料，不锈钢焊接变形趋势大于碳钢，就是如此，请知悉。因为不锈钢膨胀系数大于碳钢膨胀系数，所以同等厚度的两种材料中，不锈钢的焊接变形趋势大于碳钢这边的。

02

2）结构因素

焊接结构的设计，其对于焊接变形的影响是十分关键的，总体的相关原则为，当拘束度呈现出增加的态势时，焊接残余应力随之增加，而焊接变形则会相应地减少。

03

3）工艺因素

致使产生主要影响的因素涵盖,焊接方法,焊接的时候那些热输入情形（电流以及电压）,构件针对位置的确定或者固定所采用的方法,焊接的先后顺序,还有,焊接工装夹具在这种情况下的运用问题.在这些因素里,达成影响效果最大的是焊接顺序。

焊接变形的控制

设计措施

合理的选择焊接的尺寸和形式

要确保结构具备承载力，在此情形下，得尽可能选用较小的焊缝尺寸，以此来降低焊接热输入给材料性能所带来的影响。

合理选择焊缝长度和数量

要是给予许可，那就采用型材以及冲压件；对于焊缝多且密集的那些地方，能够采用铸 – 焊联合这种结构，如此便可以降低焊缝数量。另外，适度增加壁板的厚度，用以减少肋板的数量，或者采用压型结构去替代肋板结构，这些都能够防止薄板的结构出现变形。

合理安排焊缝位置

要安排焊缝，尽可能采用对称于截面中性轴的方式，或者使焊缝接近中性轴，如此一来，对于减少梁柱的挠曲变形有着良好的效果。

Process measures

inverse distortion method

利用反变形的方式来控制焊接变形是最常用的焊接方法。

留余量法

在下料那一时刻，拿零件实际的长度，或者宽度尺寸，去比设计尺寸，适度加大，以此来补偿焊件的收缩，采用这种办法，适用于防止焊件出现收缩变形的情况。

刚性固定

利用夹具，或者借助刚性胎具，将被焊件以尽可能的方式固定住，这样子能够有效地对要焊接的构件的角变形以及弯曲变形实施控制。

①将焊件固定在刚性平台上（适合于薄板拼接时的刚性固定）。

把焊件组合成刚性更大的结构，这适合比如对于T型梁等结构的控制，或者组合成对称的那种结构，也是适合针对T型梁等结构的控制所用。

③利用焊接夹具增加结构的刚性和拘束。

④利用临时支撑来增加结构的拘束。

选择合理的装配焊接顺序

装配顺序对焊接结构变形的影响很大。

①面对着大型且复杂的那种焊接结构，只要是处于被允许的条件范围之内，就要将这种结构划分成若干个结构简单的部件，先对这些部件单独去进行焊接操作，弄完之后再继续开展总装方面的工作。

②正在施焊的焊缝应靠近结构截面的中性轴。

③对于焊缝非对称布置的结构，装配焊接时应先焊焊缝少的一侧。

④焊缝对称布置的结构，应由偶数焊工对称地施焊。

⑤当进行长焊缝（长度在 1m 以上）的焊接之时，可以采用按照图 12 所展示的方向以及顺序来开展焊接操作 ，这样做的目的是去减少焊完之后所产生的收缩变形。

对于焊接变形这一情况，我们在挑选焊接方法的时候应当予以留意，在抉择焊接工艺参数之际同样要加以注意，一定要尽可能去挑选那些焊接热输入较小的方法以及工艺参数，防止因采用大的焊接参数以及焊接方法而致使焊接变形程度增大，大家务必要在实际操作过程中不断去深入体会，还要不断进行总结。

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