焊接应力与变形产生的原因及对策.pdf

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1、工业技术焊接应力与变形产生的原因及对策丁泉清恩施职业技术学院湖北省恩施445000【摘要】焊件在焊接过程中会产生各种变形，焊件构件内部还会产生焊接残余应力。多数情况下，焊接应力与变形对结构质量和使用性能有一定影响。因此，在设计和制造焊接结构时，应尽量防止产生超过允许数值的变形和减小焊接应力。【关键词】焊接应力变形原因对策焊接是通过加热或(和)加压的方法将分离的金属借助于内部2.3铸铁原子之间的扩散与结合作用，使其连接成一个整体的加工方法，是铸铁焊接性很差。主要原因在于焊缝金属的碳和硅等元素烧损现代工业生产中很广泛的一种连接金属的工艺方法，主要

2、用来制造多，焊缝易产生气孔和夹渣，施焊时的加热或冷却不均匀，就会使各种金属结构和机器零部件。焊件在焊接过程中会产生各种变形，焊接部位产生白口组织和裂纹。如果变形量超过允许数，就必须经过矫正才能够满足使用要求；焊2.4铜和铜合金件构件内部还会产生焊接残余应力，多数情况下，焊接应力对结构铜和铜合金的焊接比低碳钢困难得多。其主要特点为：铜的导质量和使用性能有一定影响．焊接应力过大可使构件在焊后或使用热性很好，施焊时需采用较强的热源，焊件大的还需预热，否则因过程中产生裂缝，甚至整个构件断裂。因此，在设计和制造焊接结导热快而不易焊透。铜的热胀冷缩性大，

3、易产生较大的焊接应力与构时，应尽量防止产生超过允许数值的变形和减小焊接应力。变形，对于强度高、刚度大的焊件则易产生裂纹．铜及某些铜合金的高温强度与塑性均差，焊接时易产生裂纹。1、焊接应力与变形产生的原因2.5铝和铝合金焊接过程中对焊件进行了局部的不均匀的加热，是产生焊接应铝和铝合金的焊接较困难，主要是由于铝的导热系数大，且热力与变形的根本原因。例如在平板对焊过程中，由于对焊件进行局胀冷缩性也较大，因此容易产生焊接应力与变形。部加热，焊缝热到很高温度，离焊缝越远，被加热的温度越低，由在焊接过程中由于母材局部加热和冷却的不均匀，或焊缝金属于金属材

4、料热胀冷缩特性，焊件各区域因温度不同将产生大小不等和热影响区的组织变化等因素，均会导致焊件内部各种不同应力的的纵向膨胀，但钢板是一个整体，各区域金属不可能自由伸长而不产生，从而引起焊接的变形或产生裂纹。受周围金属的阻碍，钢板端面只能比较均衡地伸长，于是高温区金属受到压应力而低温区受到拉应力．焊后冷却时，受热金属收缩，3、防止和减少焊接变形的措施同样的道理，不同温区的金属收缩量基本一样而使焊缝区(高温区)3.1进行合理的设计受拉应力，两边金属(低温区)受压应力并相互平衡。这些应力焊后(1)在保证结构有足够承载力的情况下，尽量减少焊缝数量、残余在

5、构件内部，称为“焊接残余应力”，简称焊接应力．焊件由焊缝长度及焊缝截面积．厚件应尽可能两面坡口进行焊接。此丽产生各种焊接变形，如收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪形(2)焊缝尽量对称，避免密集或交叉。变形及扭曲变形等。(3)尽量利用型材、冲压件代替板材拼焊，以减少焊缝数量，(1)收缩变形构件焊接后，纵向和横向尺寸缩短，这是由于焊减少变形。缝纵向和横向收缩所引起的。3.2采取必要的工艺措施(2)角变形v形坡口对接焊时，由于焊缝截面形状上下不对称、(1)反变形法：用经验或计算方法，预先判断焊后可能发生的焊后收缩不均匀而引起的。变形大小和方向，将工件

6、安置在相反方向的位置上；或在焊前使工(3)弯曲变形丁字梁焊接时，由于焊缝布置不对称，焊缝纵向件反方向变形，以抵消焊接后焊件所发生的变形。收缩后引起工件弯曲变形。(2)加裕量法：在工件尺寸上加上一定的收缩裕量，以补充焊(4)波浪形变形焊接薄板结构时，由于薄板在焊接应力作用下后的收缩.通常为0.1％～0.2％．散失稳定性而引起波浪形变形。(3)刚性夹持法：焊前将工件夹紧，可使变形缩小．固定夹紧(5)扭曲变形是由于焊缝在构件横截面上布置不对称或焊接工的方法很多，可用简单的夹具或刚性支撑，也可将工件临时点固在艺不合理使工件产生扭曲变形。工作台上。批量

7、生产时，则常用装配焊接专用胎夹具．但刚性夹持法只适用于塑性较好的低碳钢，对淬硬性较大的钢材及铸铁不能使2、常用金属材料的焊接特点用，以免焊后断裂。2.1碳素钢(4)选择合理的焊接次序：如果构件的对称两侧都有焊缝，应(1)低碳钢塑性好，一般无淬硬倾向，焊接性好，在常温条件设法使两侧焊缝收缩相互抵消或减弱；焊接长焊缝时，为了减少焊下一般的结构焊前均不必预热，焊后也不必进行热处理。接变形，常采用“逆向分段焊法”．即把整个长焊缝分为长度150～(2)中碳钢和高碳钢这两类钢的含碳量较高，焊接性较差，200mm的小段，分段进行焊接，每段都朝着与总方向相反

8、的方向焊后容易使焊缝产生气孔，而且淬硬和冷裂倾向大，因此焊前必须施焊。预热。2.2合金钢4、减小与消除焊接应力的措施(1)低合金钢。焊接性较好，一般可采用与焊接低碳