钢结构焊接变形的起因及其控制方法初探 发表时间：2018-05-22T16:03:20.310Z 来源：《基层建设》2018年第4期作者：肖盛龙蔡成 [导读] 摘要：焊接技术以一种用来进行金属材料结合的工艺，它主要是通过加热或高压的形式来对金属材料的局部进行加热，等待金属材料变成液态时又通过自然冷却等方法使其融合在一起方式。 上海振华重工（集团）股份有限公司长兴分公司上海 201913 摘要：焊接技术以一种用来进行金属材料结合的工艺，它主要是通过加热或高压的形式来对金属材料的局部进行加热，等待金属材料变成液态时又通过自然冷却等方法使其融合在一起方式。在很多时候，由于加热条件的不同、加工件的材质、大小的不同，会使得焊件会因为局部受热不均匀产生焊接变形，这一方面影响美观不说，它还会严重的影响到钢结构的整体性能。本文正是从分析钢结构在焊接时发生变形的原因和类型展开了分析，通过制定有效的策略来改善钢结构中存在的这类问题，为后续减少钢结构焊接作业中发生变形的提供理论指导。 关键词：钢结构；焊接变形；起因；控制 前言：随着建筑业的快速发展，行业对钢结构的需求量与日俱增，这也为焊接技术的发展奠定了扎实的基础，但是由于容易受到种种的内外环境的影响，焊接变形的问题始终是在所难免。好在很多经验丰富的焊接工人在实际工作中能够凭借他们丰富的实践经验来解决钢结构焊接工作中存在的焊接变形问题，以此提升钢结构的品质，在此笔者将其进行归纳和整理，阐述了改善焊接变形的相关知识理论。 1钢结构焊接变形的主要类型 从很多的焊接变形是以中我们可以发现，导致焊接变形的原因是多方面的，按照变形的类型我们可以将其划分为这几类：①降温收缩纵横变形。完成焊接工件温度在冷却的过程中，钢结构以焊缝为起点，它会沿着纵横轴方向发生收缩变形，这时我们能够明显的看到它的变形情况；②钢结构在降温冷却过程中因为不同局部的收缩量不同产生角度变形。它表现在钢板发生收缩后因为收缩量的不同导致角度位移，这就给人呈现很明显的角度变形的情形；③焊缝角螺旋状变形。这时由于在进行局部焊接之后，因为钢结构的纵横面收缩不均而产生的变形；④错边变形。以焊缝为起点的局部加热之后，由于受热不均导致构件的收缩量大小不一致，因此导致构件的长和宽发生变形。⑤不同的焊缝位置之间的变形程度不同，全部集聚在一起就形成了挠区变形，也就是我们所说的面目全非的感觉。⑥波浪形变形。在进行局部焊接时由于高温的作用，使得焊缝位置周围存在内应力，应力的大小就会出现类似于波浪式的焊接变形。 2钢结构焊接变形产生的原因 引起钢结构焊接变形的原因多种多样，本文总结了以下几种进行阐述。 2.1 温度控制不当 从种种的迹象表明，引起焊接变形的最大罪魁祸首是温度。高温会使金属发生热胀冷缩，一旦温度超过了金属的熔点时，金属就会发生不停的膨胀，当其冷却下来时它的膨胀状态也被保留了下来，给人一看就是变形的情形。同时即便是局部加热，高温会使得局部金属的体积膨胀而对周围的金属造成挤压而产生变形，同时高温也会传递给周围的金属导致它们出现不同的膨胀变形。 2.2 钢结构的焊接顺序和方法不当 在对钢结构进行焊接时，需要讲究方式方法，要按照施工的顺序要求来执行，切不可颠倒顺序，否则就会导致钢结构发生焊接变形。一般来讲，由于焊接工艺和焊接材质的不同，不同的焊缝处的承载力不尽相同，因此要遵循先重后轻的原则，防止因为后期重力较大的钢结构挤压承载力较小的钢结构导致变形。 2.3 钢结构的材料 金属材料的熔点各不相同，与此同时在温度相同的情况下他们的膨胀系数也存在着差异。我们在进行局部焊接时无论是膨胀程度过大或者过小，始终都会对整个钢结构的焊接处造成变形，这就会严重的影响到我们的焊接质量。 2.4 钢结构的焊缝位置 往往在很多时候，在进行钢结构焊接时都会涉及到一个总焊缝，总焊缝的位置决定着钢结构在焊接过程中的受力情况，随着焊接进度的不断推进，钢结构的整体重力也会不断的增大，这对总焊缝的压力也就越来越大，所以我们需要灵活的设计总焊缝的位置，预防和控制钢结构的焊接变形。 2.5 刚性不同，变形程度不同 按理来讲，在承载力大小一致的情况下，刚性越大的钢结构变形程度较小，反之亦然。因此我们在设计钢结构时需要提前的预知它的承载能力，然后再根据承载重力的大小来或者不同刚性的钢结构，这样就能够降低钢结构发生焊接变形的产生概率。 3对于控制钢结构焊接变形的几点思考 3.1 从设计上控制钢结构焊接的形变 钢结构建筑是未来社会发展的一个趋势，它减少了对建筑施工材料的消耗，同时又不失艺术审美价值，同时它还能够承受较大强度的负载，我们也可以通过优化钢结构设计来降低钢结构存在焊接形变的事实。 第一，在确保钢结构质量稳定的基础上减少焊接点的数目和尺寸。因为焊点数目多的话需要加热的面积就会越多，同时要是焊接尺寸伴随的加热时间也会相应的变长，进而就导致焊接变形更加严重。 第二，科学的设计钢结构建筑的承压位置，并且要考虑到焊点的对称性，这样就能够确保整体结构的受力均匀，尽可能的将焊点与钢材截面的中轴设计在一条直线上，这样就能够降低在施工中受到压力而发生变形。 第三，要结合所选用的钢材焊接面尺寸和形状大小来选择焊接材料和焊接方法，这样一来能够尽最大可能的降低局部的受热时间，避免的长时间的加热导致金属发生膨胀变形。 第四，钢结构焊接点的设计要避免过于集中或者靠近部位存在多个焊点，因为这样也会使得在加热的过程中会导致局部反复的受热而发生形变，同时也会导致钢材料的刚度发生下降。 第五，针对钢结构建筑中受力比较大的位置应该尽量避免进行焊接，及时焊接没产生变形，出现焊点的钢材的应力能力也大打折扣。为了保证施工质量，应减少应力点的焊接。 第六，焊接作业尽可能的进行简单没有较高难度的焊接，因为高难度焊接对于焊工的个人能力和经验都具有苛刻的要求，不是人人都
1、利用反变形法控制焊接变形 为了抵消和补偿焊接变形，在焊前进行装配时，先将工件向与焊接变形相反的方向进行人为的变形，这种方法称为反变形法。反变形法是生产中最常用的方法，通常适用于控制焊件的角变形和弯曲变形。 2、用刚性固定法控制焊接变形 利用夹具、支撑、专用胎具、定位焊等方法来增大结构的刚性，减小焊接变形的方法称为刚性固定法。刚性固定法简单易行，是生产中常用的一种减小焊接变形的方法。生产中常用刚性固定配合反变形来控制焊接变形。 3、选择合理的装焊顺序控制焊接变形 同一焊接结构，采用不同的装焊顺序，所引起的焊接变形量往往不同，应选择引起焊接变形最小的装焊顺序。一般采取先总装后焊接的顺序，结构焊后焊接变形较小。 4、选择合理的焊接顺序控制焊接变形 当焊接结构上有多条焊缝时，不同的焊接顺序将会引起不同的焊接变形量。合理的焊接顺序是指：当焊缝对称布置时，应采用对称焊接；当焊缝不对称布置时，应先焊焊缝小的一侧。此外，采用跳焊法、分段退焊法等控制焊接变形均有较好的效果。 5、散热法 散热法又称强迫冷却法。就是把焊接处热量散走，使焊缝附近的金属受热面大大减小，达到减小变形的目的。散热法有水浸法和散热垫法。 6、锤击法 利用锤击焊缝使焊缝延伸，就能在一定程度上克服由焊缝收缩所引起的变形。例如，薄板对接焊后会产生波浪变形，就可以用锤在焊缝长度方向上对焊缝进行锤击来克服其变形。 7、选择合理的焊接方法 选用能量比较集中的焊接方法如CO2气体保护焊、等离子弧焊来代替气焊和手工电弧焊进行薄板焊接，可减小变形量。 焊接电弧 焊接电弧是一种强烈的持久的气体放电现象。在这种气体放电过程中产生大量的热能和强烈的光辉 。通常，气体是不导电的，但是在一定的电场和温度条件下，可以使气体离解而导电。 焊接电弧就是在一定的电场作用下，将电弧空间的气体介质电离 ，使中性分子或原子离解为带正电荷的正离子和带负电荷的电子（或负离子）， 这两种带电质点分别向着电场的两极方向运动，使局部气体空间导电，而形成电弧。 1、焊缝位置的影响 2.结构的刚性对焊接变形的影响3、装配和焊接顺序对结构变形的影响
4.2 焊接应力与变形： 4.2.1 焊接变形和残余应力的不利影响： 焊接变形 1.影响工件形状、尺寸精度 2.影响组装质量 3.增大制造成本———矫正变形费工、费时 4.降低承载能力———变形产生了附加应力 焊接应力 1.降低承载能力 2.引起焊接裂纹，甚至脆断 3.在腐蚀介质中，产生应力腐蚀裂纹 4.引起变形 4.2.2 焊接变形和应力的产生原因： 根本原因：对焊件进行的不均匀加热和冷却，如图6-2-8 焊接应力 焊接加热时，焊缝区受压力应力（因膨胀受阻，用符号“-”表示） 远离焊缝区手拉应力（用符号“+”表示） 焊后冷却时，焊缝受拉应力（因收缩受阻），远离焊缝区受压应力 焊接变形：当焊接应力超过金属σs时，焊件将产生变形 焊接应力和焊接变形总是同时存在，不会单独存在，当母材塑性较好，结构刚度较小时，焊接变形较大而应力较小；反之，则应力较大而变形较小。 4.2.3 焊接变形的控制和矫正：
4.2.3.1 焊接变形的基本形式，如图6-2-9 如图6-2-9 常见的焊接残余变形的类型 1、2---纵向收缩量3---横向收缩量4、5---角变形量f---挠度 （1）收缩变形：即焊件沿焊缝的纵向和横向尺寸减少，是由于焊缝区的纵向和横向收缩引起的。如图5-2-9 a （2）角变形：即相连接的构件间的角度发生改变，一般是由于焊缝区的横向收缩在焊件厚度上分布不均匀引起的。如图5-2-9b （3）弯曲变形：即焊件产生弯曲。通常是由焊缝区的纵向或横向收缩引起的。如图5-2-9c （4）扭曲变形：即焊件沿轴线方向发生扭转，与角焊缝引起的角度形沿焊接方向逐渐增大有关。如图5-2-9d （5）失稳变形（波浪变形）：一般是由沿板面方向的压应力作用引起的。如图5-2-9e 4.2.3.2 控制焊接变形的措施 （1）设计措施（详见焊接结构设计） 尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理选用焊缝的截面形状，合理安排焊缝位置──尽量使焊缝对称或接近于构件截面的中性轴（以减少弯曲变形）。如图6-2-10
论文关键词：大面积薄板焊接变形控制 论文摘要：在大面积薄板焊接工程中．焊接变形量的大小是衡量该工程成功与否的重要标志，也是工程质量好环的关键，因此控制焊接变形是人们十分重视而致力于研究的课题。本文就煤气柜底板焊接工程的成功经验和失败教训阐述控制薄板焊接变形的一些行之有效的方法及一些初浅的见解，旨在类似工程中借鉴和参考。 如何控制焊接应力和变形到最小是大面积薄板焊接中最关键的一个环节。控制大面积薄板焊接工程的焊接变形不能单一行事，而应综合治理。试验经验告诉我们，焊接工程中的焊接变形和焊后残余应力并不是两种孤立的现象。两者之间的联系是有机的，它们同时存在于同一焊件，相辅相成而又相互制约。大面积薄板焊接焊缝形式主要为对接和搭接。但这两种焊缝形式产生的变形基本一样，出产生横向收缩和纵向收缩外，如图一、二所示，还会产生失稳翘曲变形如图三所示，即常见的薄板焊接后产生的鼓包。 图一焊接横向收缩图二焊接纵向收缩
图三焊接失稳翘曲变形 在实际工程中要想获得最佳的理想状态。使三种方式的应力和变形合理分布在该结构中，使之相互制约、相互控制，正负压力保持在一个平衡的状态下。这一指导是控制大面积薄板焊接工程中焊接变形的有效途径。本文一工程中常见的曼型煤气柜的底板焊接为例进行分析。 1、以10万立曼型煤气柜的底板为例 煤气柜底板焊接工程是十分典型的大面积薄板焊接工程。底板面积为1586.27m2，焊缝总长为。底板由中心板和内外环板组成。中心板和内环板为δ=5mm厚钢板组成，外环板为δ=8mm钢板组成。钢板材质均为Q235B。底板的结构形式如图四所示。
图四罐底板焊接布置图 2、技术难点 面积大，板比较薄，内外环板厚度不一致，为厚板与薄板对接，规范要求底板的平面度不大于D/500，且不大于60mm。这就要求在施工时根据理论与施工经验来制定严格的施工工艺，稍不注意就会使产生较大的凸起，给后续施工带来很大的麻烦。重新修理难度较大，同时会使生产成本大大地增加。而此问题的产生原因归根到底就是由于焊接工程中由于对焊接应力和变形产生的机理不了解，不能合理地安排施工工艺而导致的结果。因此，合理的施工工艺安排，是在掌握其产生机理原理分析的基础上产生的，也就是要理论与实践要相结合。 3、焊接工艺及剖析 (1)分析焊接应力和变形产生的机理、影响因素及其内在联系 如下图四所示，给出了引起焊接应力和变形的主要因素及其内在联系。
钢结构焊接变形的控制与矫正 一、前言 钢结构离不开焊接，焊接必然产生一定量的焊接变形，焊接变形的控制与矫正尤为重要，其焊接的质量和生产效率直接影响到钢结构的建造周期和使用寿命。 二、焊接变形产生的原因 电弧焊是一个不均匀的快速加热和冷却的过程，焊接过程中及焊后，焊接构件都将产生变形。影响焊接变形最根本的因素是焊接过程中的热变形和焊接构件的刚性条件。在焊接过程中的热变形受到了构件刚性条件的约束，出现了压缩塑性变形，这就产生了焊接残余变形。 （一）影响焊接热变形的因素 1.焊接工艺方法。不同的焊接方法，将产生不同的温度场，形成的热变形也不相同。一般来说，自动焊比手工焊加热集中，受热区窄，变形较小。CO2气体保护焊焊丝细，电流密度大，加热集中，变形小。 2.焊接参数。即焊接电流、电弧电压和焊接速度。线能量愈大，焊接变形愈大。焊接变形随焊接电流和电弧电压的增大而增大，随焊接速度增大而减小。在3个参数中，电弧电压的作用明
显，因此低电压高速大电流密度的自动焊变形较小。 3.焊缝数量和断面大小。焊缝数量愈多，断面尺寸愈大，焊接变形愈大。 4.施工方法。连续焊、断续焊的温度场不同，产生的热变形也不同。通常连续焊变形较大，断续焊变形最小。 5.材料的热物理性能。不同的材料，导热系数、比热和膨胀系数等均不相同，产生的热变形也不相同，焊接变形也不相同。 （二）影响焊接构件刚性系数的因素 1构件的尺寸和形状。随着构件刚性的增加，焊接变形愈小。 2胎夹具的应用。采用胎夹具，增加了构件的刚性，从而减少焊接变形。 3装配焊接程序。装配焊接程序能引起构件在不同装配阶段刚性的变化和重心位置的改变，对控制构件的焊接变形有很大的影响。 一般来说，焊接构件在拘束小的条件下，焊接变形大，反之，则变形小。 三、钢结构焊接变形的种类 任何钢结构的焊接变形，可分为整体变形和局部变形。整体变形就是焊接以后，整个构件的尺寸或形状发生的变化，包括纵向和横向收缩（总尺寸缩短），弯曲变形（中拱、中垂）和扭曲变形等。局部变形是指焊接以后构件的局部区域出现的变形，包括角变形和波浪变形等。
薄板焊接工艺方法公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
薄板焊接变形控制经验 薄板焊接变形的质量控制包括从钢板切割开始到装夹、点固焊、施焊工艺、焊后处理等，其中还要考虑所采用的焊接方法、有效地变形控制措施。 1、焊接方法对焊接变形的影响* 合适的焊接方法需要考虑生产效率和焊接质量，所以焊接方法、焊接工艺和焊接程序显著影响焊接变形的水平。因此所采用的焊接方法必须具有高的熔敷效率和尽量少的焊道。7 R" F: v" @, `8 H5 C7 N 尽可能减少不必要的焊缝； 合理安排焊缝位置：焊缝位置应便于施焊，尽可能对称分布焊缝； 合理地选择焊缝的尺寸和形式，焊缝设计为角焊缝、搭接焊缝（角焊缝焊接变形小于对接焊缝变形）； 3 1 `2、点固焊工艺对焊接变形的影响 2 e' }$ [8 l' x! w 1 L- l, {; [. ^% T 点固焊不仅能保证焊接间隙而且具有一定的抗变形能力。但是要考虑点固焊焊点的数量、尺寸以及焊点之间的距离。对于薄板的变形来说，点固焊工艺不合适就有可能在焊接之前就产生相当的残余焊接应力，对随后的焊接残余应力积累带来影响。点焊尺寸过小可能导致焊接过程中产生开裂使焊接间隙得不到保证，如果过大可能导致焊道背面未熔透而影响接头的美观连续性。点固焊的顺序、焊点距离的合理选择也相当重要。 J
# u: e# `$ x$ J& T% 3、装配应力及焊接程序对薄板焊接变形的影响 应尽量减少焊接装配过程中引起的应力，如果该应力超过产生变形的临界应力就可能产生变形。装配程序注意尽量避免强行组装，并核对坡口形式、坡口角度和组装位置， 对接接头焊接： 板厚≤2的无论单面焊还是双面焊都可以不开坡口， 对于板厚~双面焊可以不开坡口，但只能单面焊时，可以将坡口间隙放大到1~2mm或开坡口焊接； 板厚~双面焊时应在背面用小砂轮清根；只能单面焊时都应开坡口；
钢结构焊接变形的火焰 矫正方法 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
钢结构焊接变形的火焰矫正方法 摘要火焰矫正是钢结构制作过程中解决焊接变形常用的一种方法，本文重点介绍了钢结构焊接变形火焰矫正方法的施工工艺。 关键词钢结构焊接变形矫正 1 前言 在XXX三期炼钢板坯,轨梁精整等厂房钢结构制作项目中,大部分是由宽翼缘焊接H型钢组成梁、柱等构件。这些构件在加工过程中存在焊接变形问题。这些焊接变形如果不矫正，对结构的整体安装和工程的安全可靠性都存在很大的影响。为此我主要采用了火焰矫正方法，使这些梁柱的焊接变形得到了很好矫正。 2 气体火焰矫正原理 金属具有热胀冷缩的特性，机械性能也随温度而变化。低碳钢（以Q235钢为 温度的关系如图1虚线所示，一般可简化为实线所示，即当例）的屈服极限σ s 温度在500οC以下，屈服极限基本无变化；温度高于600οC时，屈服极限接近于零。温度在500—600οC之间时呈线性变化。 当金属结构局部加热时，加热区的金属热膨胀受到周围冷金属的阻止，不能自由变形，某些部位的金属被塑性压缩。冷却后，残留的局部收缩使结构获得所需要的变形。 线状加热法 线状加热法的原理如图2所示，钢板表面被加热后，离加热点最近的表面温度上升最快，膨胀也最快，周围所受热影响较小，膨胀也很小，加热停止后，温度向周围扩散，被加热部分开始冷却，形状也渐次恢复，但又因钢板表面与空气 接触，热散较快，因而使表面被加热部分还未恢复原状就已固定下来。
随着冷却过程的持续（图2），在中性轴上侧的高温开始收缩，其收缩力使板向上弯曲，弯曲终止后，钢板两端各缩短a/2，中间却凸起a，这样总体积不变，重量也不变。火焰沿钢板直线方向移动，同时为使加热线增宽也可作横向摆动，形成长条形加热。 点状加热法 对薄板进行加热时，因板较薄，表面热量很快传递到内侧，高温部分贯通至整个板的横剖面。冷却时，上下表面冷却相同，中性轴上下侧的冷却收缩力也相同，所以加热时上下表面膨胀部分留下来，从而造成板整体缩短，但并没有弯曲。如图3所示。 缩短加工时加热点位置相对固定。这种方法一般用于矫正薄板波浪变形。加热温度和冷却介质 火焰矫正所用氧—乙炔混合比应为1：—1：之间的中性焰或氧化焰比较合适。 按火焰矫正的加热温度可分为低温矫正、中温矫正和高温矫正三种，相应的加热温度和冷却介质见表1所示。 2.3.1低温矫正低碳钢 根据图1中加热到500—600οC时，低碳钢的屈服极限已大幅度下降，加热到这个温度范围，可以起到火焰矫正的目的，且金相组织和机械性能不变。由于喷水、冷却速度快，火焰矫正效率高。这种方法我们在实际生产中采用较少。 2.3.2中温矫正 中温矫正时金属的加热温度在600—700οC，屈服极限σ 更接近零值。加热 s 温度仍在相变温度以下，金属组织没有相变，因此金属的机械性能也变化不大。中温矫正在我们实际生产中经常使用。 2.3.3高温矫正 这一温度范围内虽然存在金属组织的相变，但由于Q235、Q235F和Q345等钢材在空气中冷却后，仍然可以得到退火组织，其机械性能变化也不大。但如果加热温度过高，会引起奥氏体晶粒长大，冷却中得不到细化，则会增加金属的脆性，降低冲击韧性。 应注意，对Q345钢加热至相变温度的情况下不得使用水冷，否则将产生低碳马氏体，影响冲击韧性。
行业资料：________ 控制压力容器管板焊接变形的方法 单位：______________________ 部门：______________________ 日期：______年_____月_____日 第1 页共8 页
控制压力容器管板焊接变形的方法 在压力容器制造中，由于在控制压力容器管板进行焊接时，没有对焊接工艺参数进行合理的选择，导致在焊接过程管板焊接变形，本文主要对控制压力容器管板焊接变形的方法进行探讨。随着科学技术的迅猛发展，压力容器被普遍应用到能源工业、石油化学工业、科研工业等工业的生产过程中。因为压力容器属于危险性比较高的一类物品,很容易出现燃烧起火、爆炸等情况，对相关人员和单位造成一定的经济损失和伤害。在压力容器在压力容器制造中，往往由于组装与施焊的顺序不当，以及焊接工艺参数选择的不合理，易引起管板焊接变形，导致密封不严，管子拉脱。因此，在压力容器制作的过程中,对密封性要求非常的高。为了有效的避免因为各种不利因素对导致压力容器的密封性降低,本文主要对控制压力容器管板焊接变形的方法进行探讨。管板焊接变形的原因及影响因素 管板焊接变形的原因主要表现在两个方面。一是主要是由于筒体与管板焊接的横向收缩变形在厚度方向上的不均匀分布引起的；管板与筒体的焊缝一般为单面单边V型坡口，焊接时焊缝的背面和正面的熔敷金属的填充量不一致，造成了构件平面的偏转，所以这种变形在客观上是绝对存在的；二是管板与筒体焊接角变形主要由两种变形组成，即筒体与管板角度变化和管板本身的角变形，前者相当于两个工件对接焊接引起的角变形，后者相当于在管板上堆焊时引起的角变形。而焊接变形的大小的主要取决于管板的刚性、焊接线能量、坡口角度、焊缝截面形状、熔敷金属填充量焊接操作等因素有关。根据管板变形的原因及影响因素，由于管板焊接不能实现双面焊，焊接时电流过大会引起烧穿伤及换 第 2 页共 8 页
M 管理与控制 anagement ＆ Control 65 薄板焊接变形控制工艺 马钢重型机械设备制造公司 （安徽马鞍山243000） 袁有轩 【摘要】在大面积薄板焊接工程中，焊接变形量的大小是衡量该铆焊件成功与否的重要标志，因此， 控制焊接变形是技术人员重视并致力于研究的课题。本文就夏顺项目焊接件驱动侧门的成功焊接制作经验，阐述控制薄板焊接变形的一些有效的方法。 驱动侧门是夏顺项目除磷导卫中典型的薄板焊接件，在常规工艺方法下焊接会产生较大面积的薄板（δ=3mm ）变形，整个面板部分平面度，最高点1cm ，最低边也有7 8mm 扭曲变形，不能满足图样位置公差的要求，因此，我们要制定详细的焊接工艺，通过严格控制各焊接参数来保证变形量。 1.结构件及变形基本形态分析 驱动侧门是由两块4400mm ?870mm ?3mm 主面板，并且在板反面焊接纵横向板条做骨架支撑结构，然后在通过之前做好的立柱在现场通过铰链焊接在一起，可自由开合的门体结构，其结构如图1所示 。 图1 大面积薄板焊接焊缝形式主要为对接和搭接。但这两种焊缝形式产生的变形基本一样，除产生横向收缩和纵向收缩外（见图2、3），还会产生失稳翘曲变形（见图4），即常见的薄板焊接后产生的鼓包。 2.焊接变形原因分析 （1）面积大，板比较薄，背面板条与薄板对接， 根据焊接件通用技术条件规定面板的平面度≤4mm ，这就要求在施工时根据理论与施工经验来制定严格的施工工艺，稍不注意就会使面板产生较大的凸起，给后续施工带来很大的麻烦。重新返修难度较大，同时会使生产成本大大地增加。问题产生原因主要
S 现场解决方案 olutions 66 是在焊接工程中由于对焊接应力和变形产生的机理不了解，焊接应力释放不完全，因此要合理的进行施工工艺安排，从而控制焊接应力。 （2）钢板受热不均产生变形，造成钢板扭曲。 3.焊接工艺剖析 图5给出了引起焊接应力和变形的主要因素及其内在联系。由图5可以看出，焊接时局部不均匀的热输入是产生焊接应力与变形的决定因素。而热输入是通过材料、制造和结构因素所构成的内外拘束度而影响热源周围的金属运动，最终形成焊接应力的变形。材料因素主要为材料特性、热物理常数及力学性能。制造因素（工艺措施、夹持状态）和结构因素（构件形状、厚度及刚性等）则更多地影响着热源金属的外拘束度。随焊接热过程而变化的内应力场和构件变形，称为焊接瞬态应力与变化。而焊后，在室温条件下残留于构件中的内应力场和宏观变化，称为焊接残余应力与焊接残余变形。 图5引起焊接应力与变形的主要因素及其内在联系 4.优化焊接工艺确保焊接变形 （1）焊接方法先焊短焊缝后焊长焊缝，采取分段退焊，由内向外依次进行。如图1中的背面板条短缝，将其由内向外焊接为一体，可自由收缩为一整体长条。同理，焊完所有短缝，所有中心板都成为焊接后得到自由收缩、基本无应力的若干长条，然后再将每个长条由内向外连接起来，也属于在自由收缩状态下成形，这样焊接应力很小，变形也很小。 （2）分段退焊基本原理分段退焊的原理与间 歇焊和减少焊接热输入的原理基本是一样的，主要是缩小焊接区与结构整体之间的温差，从而减少变形；同时由于头尾相接的焊接顺序，前一段焊缝刚冷却下来，后一段焊缝的热量就会给前一段一部分，使其得到一次退火的机会，同时减小了前后的温差，因而消除应力、减少变形。根据实践经验，背面板条分段退焊，应以一根焊条为一个循环，一根焊条约焊200mm ，这样要比500 600mm 一个循环变形要小的多。这样焊的缺点是接头增加，降低美观程度，但比变形后再去处理变形要合算的多。 （3）由内向外依次进行的基本原理 如图1中 先焊中间部位横短板条再焊纵的长板条，因为两板相焊，焊缝会产生横向收缩和纵向收缩，又因内部是封闭部位，外部属自由端（越往外越明显），由内向外可使焊缝的横、纵焊缝自由收缩；反之，若先焊外部，自由端被固定，再焊内部时，焊缝的横、纵向收缩都会受到限制，因而产生较大应力，从而产生较大变形。 （4）由多名焊工均布对称施焊的基本原理 由 于不对称受热而引起变形，长条板不对称受热而引起变形。在面板的焊接中也要由多名焊工均布对称施焊，这样可以防止由于不对称受热引起偏心力而引起变形，若对称受热，即使有应力存在，也不会引起变形，且越往外越明显，这是因为两侧的应力相等而又有足够的宽度，不会使中心板产生弯曲。 5.结语 优化焊接方法后，整个门面板看上去很平整，通过检验整个面板高低差只有3mm 左右，顺利通过夏顺方面检验交付装配现场。 （20110230） 櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧 李万君荣获“中华技能大奖” 继2010年底荣获中国北车长客股份公司“特等劳模”称号后，2011年2月22日，电焊工李万君又登上了我国“中华技能大奖”的领奖台。 “中华技能大奖”是国家对一线技术工人的最高褒奖，素有“工人院士”之称。之所以能从全国数十万技术工人中脱颖而出，因为李万君“代表了车辆转向架构架焊接的世界最高水平” 。（中工网—《工人日报》）
焊接应力变形的产生原因与控制措施 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司王习宇[摘要] 近年来，汽车行业发展迅猛，各主机厂在提升产量的同时，对于产品质量的要求也大幅提高。为应对巨大的市场冲击，我们威孚力达应采取相应措施，来迎接机遇和挑战。目前我司焊接向着自动化、集成化、高精度、高质量的方向发展，如何采取措施减小金属构件在焊接工序中发生的应力与应变，从而提高焊接工序的精度以及产品的总体质量，有着十分重要的现实意义。本文主要叙述了焊接应力变形与控制方法。 [关键词] 威孚力达焊接变形焊接应力产生原因控制措施
国内现状 随着我国汽车产业的高速发展，焊接技术在汽车工程中得到大量的应用，焊接工件尤其是法兰焊接变形也成为人们密切关注的焦点。在焊接过程中，焊接残余应力和焊接变形会严重影响制造过程、焊接结构的使用性能、焊接接头的抗脆断能力、疲惫强度、抗应力腐蚀开裂和高温蠕变开裂能力。焊接变形在制造过程中也会危及外形与公差尺寸，使制造过程更加困难，当出现题目时还需采取一些费时耗资的附加工序来进行弥补，不仅增加本钱，还可能出现由此工序带来的其他不利因素。因此，要得到高质量的焊接结构必须对这些现象严格控制。焊接应力分析熔化焊接时，被焊金属在热源作用下发生局部加热和熔化，材料的力学性能也会发生明显的变化，而焊接热过程也直接决定了焊缝和热影响区焊后的显微组织、残余应力与变形大小，所以焊接热过程的正确计算和测定是焊接应力和变形分析的条件。因此在焊接过程的模拟研究中，只考虑温度场对应力场的影响，而忽略应力场对温度场的作用。同时，非线性、瞬时作用以及温度相关性效应等也会妨碍正确描述在各种情况下产生的残余应力，并使同一系统化的工作很难完成。为使其简单化，实际中常用焊接性的概念作为一种分类系统，将焊接分解为热力学、力学和显微结构等过程，从而降低了焊接性各种现象的复杂性。图1所示的工艺基础将焊接性分解为温度场、应力和变形场以及显微组织状态场。这种分解针对焊接残余应力和焊接变形的数值分析处理很有价值。在狭义上，焊接性又可理解成所要求的强度性能。影响强度性能的主要因素又包括化学成分、相变显微组织、焊接温度循环、焊后热处理、构件外形、负载条件以及氢含量等。显微组织的转变不仅决定于材料的化学成分，也决定于其受热过程（特别是与焊接有关的过程），特别是它在焊接接头的热影响区和熔化区的影响更加引人留意。 在焊接过程中，由于焊件局部的温度发生变化，产生应力变形。进而导致了构件产生变形。因此，通过对焊接结构及焊接变形的分析，通过对焊接工艺焊件结构设计等方面采取有效措施，从而提高焊接质量。
钢结构工程中焊接变形质量控制 一、小组概况：本小组是一个具有较强QC 理论基础和丰富实践经验的QC 小组，小组成员是项目部的主要技术骨干，都接受过四川三峡认证公司、省、市、十一局的TQC 培训教育。 QC 小组概况 小组成员简介
二、选题理由 由于在万家寨体育馆工程中钢屋架起承载和支撑作用，设计对钢结构的要求很高，因为钢结构的质量不仅影响到其它工序，而且对整体工程质量起着十分重要作用，同时在安全方面也起着十分重要的作用。在钢结构安装施工过程中，特别是在气割下料或焊接时，由于在加热或冷却过程的不均匀性的存在，十分容易导致结构内部产生应力，这些应力的存在，最终可能出现结构发生变形，从而降低装置钢结构的承载能力和使用寿命。外形尺寸超差还可能对其他安装工序产生影响，如果这种变形所引起的尺寸过大，还可能造成工件报废或返工，造成人力和物力的浪费，使工程成本增加，这种情况是施工单位所最不想看到的工之前，我们就想到了钢结构制作中可能产生变形这一问题，并引起大家的重视。我们总结了以往的施工经验，想办法控制由于焊接所产生的残余应力，防止发生结构变形，使该项工程的钢结构施工质量最终达到设计要求。 为此我们 QC 小组把“钢结构工程中焊接变形质量控制”作为此次小组活动的课题”，并希望能够通过此次活动使钢结构焊接形变质量达到设计要求。 三、选择课题
1、钢结构具有强度高、重量轻、抗震性能好、施工速度快等 特点，在现代公共建筑中会出现一系列的质量问题，导致 各种安全事故的发生。 2、为了防止各种质量问题导致的安全事故的发生，我们从开 始制作钢屋架前的每一个环节入手、分析论证出现形变的 原因、针对原因找出主要因素，制定实施防范措施，确保 钢屋架整体安装的质量安全，最终保证本工程质量合格。 四、现状调查 （1）普遍调查 2007 年4 月，本小组查资料发现在以前所干的工程，抽取了不同时间、不同地点的钢结构工程，在这些工程中往往会出现钢结构焊接顺序不当、焊接质量未达到要求、下料方法不当、卡具使用方法不当等等一些质量安全事故的发生。 (2)实际调查工程的各质量问题的百分比统计如下：
1、焊接变形的定义 在焊接过程中，焊缝金属和基材的冷热循环所引起的膨胀和收缩形成焊接变形。焊接时，沿 同一边持续焊接引起的变形比两边交叉焊接的变形大。在焊接引起的冷热循环中，很多因素 影响金属的收缩并导致变形，如金属在受热时其物理、机械性能发生变化。当热膨胀增加、 热量增大时(见图1)，焊接区域温度升高，焊接区域钢板的弯曲强度、弹性、热导性能将降低。 2、产生焊接变形的原因 在金属冷热变化过程中，应了解怎样产生变形、为什么产生变形。图2 为一组钢板冷热变化 时产生的变形示例。均匀加热钢板时，向各个方向均匀膨胀，见图2a。当钢板冷却至室温时，也是均匀收缩并恢复至原始尺寸。如果钢板在加热时给予刚性约束(见图2b)，两个侧边就不 会产生变形。但是，加热时钢板一定会膨胀，所以只能在无约束的垂直方向膨胀(厚度方向)，从而使钢板变得更厚。同样，当钢板温度降至室温时，也将在各方向上收缩(见图2c)，这样，工件就发生了永久性弯曲或扭曲变形。
在焊接受热过程中，膨胀和收缩作用于焊接金属和基材上，焊缝和基材因局部被加热而形成 很大的温度梯度。冷却时，焊接金属试图正常收缩至室温时的体积。但是，熔化的焊接金属 因基材而受到约束，焊缝金属和基材之间就会产生应力集中。焊缝附近区域因此产生应力集 中而伸展或弯曲或变薄，这些超过焊缝金属屈服应力的集中释放就形成了永久变形。当焊接 温度接近室温，整个基材受到约束而无 法变形，金属的伸缩应力接近屈服应力。如果约束(夹具固定工件或反收缩力)取消，残余应 力释放，基材将发生迁移，焊接工件将产生变形。金属内部结构因焊接不均匀的加热和冷却 产生的内应力叫焊接应力，由焊接应力造成的变形叫焊接变形。不同的焊接工艺引起的焊接 变形量不同。 3 影响焊接结构变形的主要因素和变形的种类 (1)影响焊接结构变形的主要因素。 a．焊缝在结构中的位置； b．结构刚性的大小； c．装配和焊接顺序； d．焊接规范的选择。 (2)焊接变形的种类。 a．纵向收缩和横向收缩(在焊缝长度方向上的收缩称纵向收缩，在垂直于焊缝纵向的收缩称 横向收缩)； b．角变形； c．弯曲变形； d．波浪变形； e．扭曲变形。 (3)从焊接工艺上分析，影响焊接收缩量的因素。 a．采用焊条电弧焊焊接长焊缝时，一般采用焊前沿焊缝进行点固焊，有利于减小焊接变形，同时也有利于减小焊接内应力。 b．备料情况和装配质量对焊接变形也会产生影响。 c．焊接工艺中影响焊缝收缩量的因素有： ①线膨胀系数大的金属材料其焊接变形大，反之焊接变形小。 ②焊缝的纵向收缩量随着焊缝长度的增加而增加。 ③角焊缝的横向收缩比对接焊缝的横向收缩小。 ④间断焊缝比连续焊缝的收缩量小。 ⑤多层焊时，第一层引起的收缩量最大，以后各层逐渐减小。 ⑥在夹具固定条件下的焊接收缩量比没有夹具固定的焊接收缩量小，减少约40％～70％。
焊接应力和变形控制论文 摘要：为有效控制因焊件的不均匀膨胀和收缩而造成的焊接变形，就焊接变形和焊接应力的各种影响因素进行分析，提出了相应的控制措施。 关键词：焊接变形，焊接应力，热过程，焊接工艺 在焊接技术发展如火如荼的今天，形式各异的焊接机械、焊接方法日新月异，焊接技术成了一个关键的课题。但在作业过程中，由于焊接产生的焊接残余应力和残余变形，严重影响着焊接的质量，因而，急需采用合理的方法予以控制。 焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的热过程，但由于不均匀温度场，导致焊件不均匀的膨胀和收缩，从而使焊件内部产生焊接应力而引起焊接变形。常见的焊接应力有：1)纵向应力；2)横向应力；3)厚度方向应力。常见的焊接变形有：1)纵向收缩变形；2)横向收缩变形；3)角变形；4)弯曲变形；5)扭曲变形；6)波浪变形。针对这些不同种类的焊接变形和应力分布，追溯根源，具体进行研究控制。 1焊接变形的控制措施 全面分析各因素对焊接变形的影响，掌握其影响规律，即可采取合理的控制措施。
1.1焊缝截面积的影响 焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。焊缝面积越大，冷却时收缩引起的塑性变形量越大，焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的，而且是起主要的影响，因此，在板厚相同时，坡口尺寸越大，收缩变形越大。 1.2焊接热输入的影响 一般情况下，热输入大时，加热的高温区范围大，冷却速度慢，使接头塑性变形区增大。 1.3焊接方法的影响 多种焊接方法的热输入差别较大，在焊接常用的几种焊接方法中，除电渣以外，埋弧焊热输入最大，在其他条件如焊缝断面积等相同情况下，收缩变形最大，手工电弧焊居中，CO2气体保护焊最小。 1.4接头形式的影响 在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时，不同的接头形式对纵向、横向、角变形量有不同的影响。常用的焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。 1)表面堆焊时，焊缝金属的横向变形不但受到纵横向母材的约束，而且加热只限于工件表面一定深度而使焊缝的收缩同时受到板厚、深度、母材方面的约束，因此，变形相对较小。 2)T形角接接头和搭接接头时，其焊缝横向收缩情况与
钢结构工程焊接技术重点、难点及控制措施本文针对钢结构工程焊接技术的重点和难点，按多年来的工程实践经验主要阐述十种实用焊接变形的控制措施和方法；焊接残余应力的控制措施；焊接裂纹的防治措施；焊接工艺评定的范围；焊缝质量检查；框架结构制作与安装焊接；安装焊接工艺；钢结构变形的预防等。 1、概述 钢结构焊接时，焊接热源对结构不均匀加热引起的结构形状和尺寸的变化，称为焊接变形。在变形的同时，结构内部还产生应力、应变，因为这时结构并未承受外载时，就存在这些应力，所以这些应力居于内应力范畴，称为焊接残余力。属于不均匀分布的自平衡内应力。 焊接变形及应力在焊接过程中往往是难以避免的。它们将影响到焊接结构尺寸精度和焊接接头的强度，轻者需耗费不少人力、物力去矫正、修理，严重的会使构件报废。此外，焊接变形和应力对焊接结构以后使用是的承载能力也产生不可低估的影响。焊接残余应力和焊接变形是能量存在同一构件的不同形式，服从于能量存在同一构件的不同形式，服从于能量守恒定律；它们相辅相成，并互相转化。减少一方必须增大一方： 设：焊缝的总能量为E总，E总=E有+E损+ρ残+ε=1 （1） （1）式中，E有—冶金反应时的有用能；E损---无用能，损耗能；ρ残--焊接残余应力；ε-焊接变形，当焊接完成后，构件中只存在两种能量形式； E残+ε=c<1 （2） c---常量 于是（2）式有了工程应用的价值，这就是我们在工程实际中控制焊接残余应力和焊接变形的基本观点。我们从事钢结构设计、制作安装的技术人员必须了解和掌握焊接变形及应力产生的原因及其基本规律、影响因素，以便在制作安装过程中能够控制焊接变形和应力。 2、焊接应变与变形的控制 2.1焊接变形的控制 （1）尽量减少焊缝的截面积，施焊量以满足连接需要即可，俗话说：“不过焊”，（对一般的角焊缝）是按照有效焊角尺寸来决定其焊缝强度的，所以对于凸出很高的焊缝，多出的焊缝金属，按规范作用并不能提高其许可强度，反而增大了应力集中系数，消弱了坡口的综合性能。对厚板，对接焊缝，可采用U型刨边形成U型坡口，可进一步减少焊缝金属量。 （2）焊缝的数量愈少愈好，每条焊缝尽量采用多层多道焊，厚板焊接特别要注意。 （3）焊缝尽可能称、布置要靠近中和轴施焊（由于收缩力引起钢板变形力臂小），因此减少变形。 （4）环绕中和轴的焊缝要平衡：应用对称施焊的原则，时一个收缩力对另一个收缩力相互平
焊接应力和变形. 教学目的：了解应力和变形的概念、产生原因；了解焊接变形的种类；掌握预防和减小焊接应力和变形的措施。 教学重点：预防和减小焊接应力和变形的措施 教学难点：应力和变形的概念、产生原因 教学课时：16课时 第一节应力和变形的概念 一、变形 钢结构构件或节点在焊接过程中，局部区域受到很强的高温作用，在此不均匀的加热和冷却过程中产生的变形称为焊接变形。 二、应力 焊接后冷却时，焊缝与焊缝附近的钢材不能自由收缩，由此约束而产生的应力称为焊接应力。 三、应力形成 两块钢板上施焊时，产生不均匀的温度场，焊缝附近温度高达1600 C，其邻近区域温度较低，且冷却很快。冷却时钢材收缩，冷却慢的区域收缩受到限制，从而产生拉应力，冷却快的区域受到压应力。 四、焊接应力的分类 1.根据焊接应力在空间的位置 单向应力、双向应力、三向应力。 2.根据焊接应力发生和互相平衡所在的范围大小 第一类应力、第二类应力、第三类应力。 3.根据焊接应力在焊缝中的方向不同 纵向应力、横向应力、厚度方向应力 第二节焊接应力和变形的产生原因 焊件进行局部的、不均匀的加热是产生焊接应力和变形的原因。 一、金属棒的均匀加热和冷却 金属棒在均匀加热时，产生过压缩塑性变形，则冷却后必定产生缩短变形。 二、纵向焊接应力和变形
焊接时，在电弧热的作用下，使金属局部达到熔化温度，但离电弧较远处的金属温度则较低，这样焊件就出现了不均匀的膨胀。沿焊缝轴线方向尺寸的缩短。 三、横向焊接应力和变形 焊件在于海峰轴线垂直的方向上，焊缝及热影响区金属在加热过程中也受到压应力，发生压缩塑性变形，在冷却后则存在着残余应力和变形，称为横向焊接应力和变形。 四、影响焊接应力和变形的因素 影响焊接应力和变形的因素主要包括以下几点：焊接规范、焊缝尺寸、焊缝在结构中位置的布置、焊缝分段和焊接方向、焊接程序、焊接结构的刚性以及层数。 第三节焊接变形的种类 一、纵向变形 指平行于焊缝方向的变形。多层焊比单层焊的变形量小。 二、横向变形 指垂直于焊缝方向的变形。角焊缝和对接焊缝焊后都会引起横向变形，同时，与焊接方法有关。 三、弯曲变形 T型梁焊接后，由于焊缝布置不对称，焊缝多的一面收缩量大，引起的工件弯曲。 四、角变形 由于V型坡口对接焊焊缝布置不对称，造成焊缝上下横向收缩量不均匀而引起的变形。 五、扭曲变形 由于焊接过程中焊接顺序和焊接方向不合理引起的工件扭曲，又称为螺旋形变形，多出现在工字梁的焊接加工过程中。 六、波浪变形 这种变形易发生在波板焊接过程中。是由于焊缝收缩使薄板局部引起较大的压应力而失去稳定性，焊后使构件成波浪形。 第四节预防和减小焊接应力和变形的措施 一、从结构设计方面的预防措施 1、尽量减少焊缝数量。
薄板焊接工艺方法-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
薄板焊接变形控制经验 薄板焊接变形的质量控制包括从钢板切割开始到装夹、点固焊、施焊工艺、焊后处理等，其中还要考虑所采用的焊接方法、有效地变形控制措施。 1、焊接方法对焊接变形的影响 合适的焊接方法需要考虑生产效率和焊接质量，所以焊接方法、焊接工艺和焊接程序显著影响焊接变形的水平。因此所采用的焊接方法必须具有高的熔敷效率和尽量少的焊道。 1.1尽可能减少不必要的焊缝； 1.2合理安排焊缝位置：焊缝位置应便于施焊，尽可能对称分布焊缝；1.3 合理地选择焊缝的尺寸和形式，焊缝设计为角焊缝、搭接焊缝（角焊缝焊接变形小于对接焊缝变形）； 2、点固焊工艺对焊接变形的影响 点固焊不仅能保证焊接间隙而且具有一定的抗变形能力。但是要考虑点固焊焊点的数量、尺寸以及焊点之间的距离。对于薄板的变形来说，点固焊工艺不合适就有可能在焊接之前就产生相当的残余焊接应力，对随后的焊接残余应力积累带来影响。点焊尺寸过小可能导致焊接过程中产生开裂使焊接间隙得不到保证，如果过大可能导致焊道背面未熔透而影响接头的美观连续性。点固焊的顺序、焊点距离的合理选择也相当重要。
3、装配应力及焊接程序对薄板焊接变形的影响 应尽量减少焊接装配过程中引起的应力，如果该应力超过产生变形的临界应力就可能产生变形。装配程序注意尽量避免强行组装，并核对坡口形式、坡口角度和组装位置， 对接接头焊接： 板厚≤2的无论单面焊还是双面焊都可以不开坡口， 对于板厚2.5~3.0mm双面焊可以不开坡口，但只能单面焊时，可以将坡口间隙放大到1~2mm或开坡口焊接； 板厚3.0~4.5mm双面焊时应在背面用小砂轮清根；只能单面焊时都应开坡口；