薄板焊接变形的影响因素及控制

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1、万方数据万方数据WeldingTechnologyV01．34No．4Aug．2005‘焊接质量控制与管理·671．1切割方法和切割质量对变形的影响但是要考虑点固焊焊点的数量、尺寸以及焊点间距。对于薄切割方法和切割质量对薄板焊接变形的影响如图2所示。板变形来说，不适当的点固焊工艺有可能在焊接之前就产生由于激光热源集中，切割速度快，所以比等离子弧切割的热相当大的焊接残余应力，对随后的焊接残余应力积累带来影作用影响小，在随后的残余应力积累过程中所占的比例也小。响。点焊尺寸过小，可能导致焊接过程中产生接头开裂使焊切割精度对焊接间隙的保证具有显著的影响，等离子

2、弧切割接问隙得不到保证，如果过大，可能导致焊道背面未熔透而板边产生的不平整使点固焊后的板子在中间出现鼓包，而激影响接头的完整性。点固焊的顺序、焊点间距的合理选择也光切割的板子在点固焊后则相对保持比较平整的表面。相当重要，其影响结果在许多文献中都有描述㈣]。1．4装配应力及焊接程序应尽量减少焊接装配过程中引起的应力，如果该应力超过临界变形应力就可能产生变形。1．5焊缝尺寸对焊接残余应力的影响焊接过程中的局部高温加热和快速冷却在焊缝及其近缝区的母材内产生热应变和压缩塑性应变，进而引起内应力，最终导致构件的纵向挠曲变形和角变形等。纵向挠曲变形与总的纵向收缩应

3、力(B．)有关[9]：PL_刚w，(1)(8)等离子弧切割和激光切割对薄板变形的影响等离子弧切割激光切割(b)切割质量对薄板变形的影响图2切割方法和切割质量对薄板焊接变形的影响⋯1．2焊接方法对焊接变形的影响选择焊接方法需要考虑的是生产效率和焊接质量，焊接方法、焊接工艺和焊接程序显著影响焊接变形的程度，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，还必须具有小的热输入。通常用于船体焊接的方法有单面埋弧焊、双面埋弧焊、药芯焊丝电弧焊、惰性气体保护焊、活性气体保护焊等。从20世纪80年代开发成功并于90年代应用于HY80钢建造舰船的T．I．M．E

4、焊接方法，其焊接变形控制非常理想，变形量只是常规手工焊和埋弧焊的1／2，该方法已经在加拿大、美国、奥地利、日本等国家使用，并已获得美国、日本的发明专利权，在德国该方法被认为是最具希望和最具国际竞争力的制造手段之一㈤]。目前薄板的激光焊拼焊在汽车工业中得到大量应用，用于舰船的激光焊已经开始在国外的某些大型船厂进行试验研究，估计不久的将来会得到实际应用。1．3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，式中：口沩纵向收缩应力；AW为焊缝金属断面面积。纵向弯曲挠度(D计算公式如下：产豢，(2)J8EJ一式中：b为纵向焊缝距试板

5、重心的距离；Z为焊接试板的长度；E为弹性模量；肋焊接试板截面惯性矩。当接头形式和焊板尺寸、材料一定时，吼为常数，纵向挠曲变形和挠度与总的纵向收缩应力相关，与焊缝金属断面面积成正比。1．6焊接热输入对薄板焊接变形的影响焊接热输入对焊接残余应力和变形的影响已经为大家所公认，所以在保证焊缝成形良好的情况下，尽可能采用小的焊接热输入，从而保证焊接应力和变形均较小。控制焊接热输入包括焊接电流、电弧电压、焊接速度的合理选择，对于T．I．M．E焊来说，还要考虑三元或四元保护气体的配比。1．7板厚对焊接变形的影响随着板厚的减小，抵抗弯曲变形的性能降低，这也是薄板焊接变

6、形控制困难的主要原因。2控制变形工艺措施2．1焊前控制措施[91(1)刚性固定法采用设计合理的组对组焊胎夹具，将焊件固定起来进行焊接，增加其刚性，达到减小焊接变形的目的，保证装配的几何尺寸。当薄板面积较大，焊缝较长时，可采用压铁法，分别放在焊缝两侧来减小焊接变形。(2)焊件间隙间隙越小越好，最大不超过0．5mm，切割熔渣与剪切毛刺应清除干净，以减小焊接变形。(3)焊接之前应采用较小直径的焊条进行点焊(定位焊)，增加焊件刚性，对减小焊接变形有利。万方数据68·焊接质量控制与管理·焊接技术第34卷第4期2005年8月2．2焊后控制措施[10】采用多点加热的

7、方式矫正薄板焊后的凹凸变形，加热点直径一般不小于15mlTl，加热时，点与点的距离应随变形量的大小而定，一般在50-100mill之间。根据焊后热处理消除残余应力机制，通过对缝隙试样、板条及板块试样强制变形焊接后再进行热处理，可防止薄板焊接构件的焊后回弹变形，稳定构件尺寸。2．3焊接过程中控制措施焊前和焊后的控制措施大多需要专用的工艺装备，在生产过程中增加了一道工序，并且受工件具体结构的影响，这些工艺措施在实际生产中的运用具有一定的局限性。焊接过程中可以从以下2个角度调整薄壁结构的焊缝及近缝区热应力一应变循环达到控制焊接残余变形(主要针对纵向收缩引起的

8、纵向挠曲1的目的。一是减小加热阶段产生的纵向塑性压应变，这包括预拉伸法(机械拉伸、预置温差拉伸