焊接應力與變形控制

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一、焊接應力與變形產生的原因：
焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的拘束，不能自由膨脹和收縮。
焊接時，焊件各部分冷熱不均，受熱部位產生拉應力，未受熱部位則產生壓應力。當應力達到一定程度，焊件出現(xiàn)變形。

邊緣焊的變形

對焊焊縫的應力分布

平板焊接過程中的應力與變形形成原理示意圖

焊件焊后的變形形式主要有：
尺寸收縮、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形等。

焊接變形與應力的危害
工件焊接后產生變形和應力對結構的制造和使用會產生不利影響。
產生焊接變形，可能使焊接結構尺寸不合要求，組裝困難，間隙大小不一致等，從而影響焊件質量。
焊接殘余應力會增加工件工作時的內應力，降低承載能力；還會引起裂紋，甚至造成脆斷，應力的存在會誘發(fā)應力腐蝕裂紋。
殘余應力是一種不穩(wěn)定狀態(tài)，在一定條件下會衰減而產生一定的變形，使構件尺寸不穩(wěn)定，所以減少和防止焊接變形和應力是十分必要的。

二、焊接應力的防止
采取合理的裝配和焊接順序，使焊縫能夠自由地收縮，以減少應力。而圖b因先焊焊縫1導致對焊縫2的拘束度增加，而增大殘余應力。

焊前預熱可以減少工件溫差，也能減少殘余應力。
采用小能量，多層焊，也可減少焊縫應力。

三、焊接應力的消除
熱處理法：焊后進行消除應力的退火可消除殘余應力。
機械法：當焊縫還處在較高溫度時，錘擊焊縫使金屬伸長，也能減少焊接殘余應力。
振動法：低頻振動消應力

四、焊接變形的防止及消除
焊縫對稱布置

采用反變形方法

采用對稱焊和分段倒退焊

采用多層多道焊，能減少焊接變形

采用焊前剛性固定組裝焊接，限制產生焊接變形，但這樣會產生較大的焊接應力。
采用定位焊組裝也可防止焊接變形。

嚴重的焊接變形應消除，常采用機械矯正法，通常只適于塑性好的低碳鋼和普通
低合金鋼。

火焰矯正法是利用火焰加熱的熱變形方法，一般也僅適用于塑性好，且無淬硬傾向
的材料。