焊接变形的控制和预防

马晓涛++张海鸥

摘 要：焊接是工业生产中的一种重要工艺，因为焊接工艺自身的特征，在实际作业时，经常会出现焊接变形的问题，如果这些变形处理不当，就会给后续生产造成严重的影响，所以，要有效预防和控制焊接变形。主要论述了焊接变形的定义及其影响因素、预防和控制焊接变形的方法和措施，以期为日后的相关工作提供参考和借鉴。

关键词：焊接变形；控制方法；预防措施；影响因素

中图分类号：TG404 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.065

在完成焊接作业时，因为急剧的冷却和加热，结构难免会发生焊接残余变形。当发生焊接变形时，不仅会影响其运用的可靠性，还会影响结构设计的完整性和制造工艺的合理性，因此，必须采取正确的方式方法矫正焊接变形。在矫正过程中，一些材料会因为难以达到矫正效果而废弃，尽管一些材料矫正后能够再次运用，但是，它也会扰乱作业计划，耽误很多正常的作业时间，导致工时被浪费。所以，在进行焊接作业时，有效预防和控制焊接变形具有非常重要的作用，而预防和控制焊接变形可以提升生产效率。

1 焊接变形的定义及其影响因素

1.1 焊接变形的定义

在焊接时，焊接材料受高温环境的影响会发生热膨胀，当温度降低后，它又会立即收缩，冷热循环便会导致焊接材料发生变形。通常情况下，在焊接过程中，同一侧持续焊接发生的变形要大于两侧交叉焊接出现的变形，这是因为焊接所产生的冷热循环长时间作用在同一侧，其变形量就会变大。无论是焊接热量增加还是热膨胀增加，焊接区域的温度都会迅速上升，而焊接区域的热导率性能和柔韧性能便会下降。

1.2 焊接变形影响因素

影响焊接变形的因素有很多，主要可以分为3方面，即结构因素、工艺因素和材料因素。在焊接变形中，作用最大的影响因素是焊接结构。焊接结构影响焊接变形是随着拘束度的改变而变化的，因为拘束度在变化，焊接位置的焊接应力也就会改变，所以，焊接结构对焊接变形有重要的影响。焊接变形会随着拘束度的增加而减少。在实际焊接工作中，工件的拘束度会不断发生变化，而工件自身结构也会变为拘束结构，它也会受到外界拘束的影响。焊接工艺对焊接变形的影响有很多，例如焊接电压电流量、焊接方法、焊接顺序、构件固定方法和焊接胎架等，都会对焊接形变产生较大的影响。在众多焊接工艺影响因素中，焊接顺序对焊接变形的影响最明显。焊接顺序能够对焊接应力分布和残余变形产生直接的作用和影响，而改变焊接顺序可以降低焊接变形量。多层焊对焊接变形的影响也很大，焊接人员在实际作业时，要运用特殊工艺措施降低残余应力，利用改善应力分布的方法减少变形情况的发生。材料影响因素既包含焊接材料影响，也包含焊接时的母材影响。材料的力学与热物理性能参与均对变形过程有一定的影响，热物理性能影响主要体现于热传导系数——热传导系数小，温度梯度就大，焊接变形就更加明显。力学性能对变形的影响十分复杂，而热膨胀系数对其的影响也十分明显，焊接变形会随着热膨胀系数的增加而增加。

2 预防和控制焊接变形的方法、措施

2.1 焊接前有效预防变形

预防焊接变形的方法有预拉伸法、预变形法和刚性组装法。预拉伸法常用于薄板平面构件焊接中，焊接作业在薄板有预先热膨胀量或有预张力条件下进行，当焊接完成后，立即预加热或预拉伸就会使薄板恢复原来的状态，这样就能够降低焊接的残余应力，有效控制焊接过程中的变形。预热薄板主要是为了减小温度梯度，预热温度不同，其降低残余应力的作用也会有差别，当预热温度为400 ℃时，钢中残余应力降低50%.预变形法也被称为反变形法，它是将预测焊接变形的方向和大小结合起来。在焊接工件时，会产生与焊接残余变形方向相同、大小相当的反变形量，焊接完成后，焊接残余变形就会将预变形量抵消，这时，焊接构件就会回到设计需要的几何尺寸和形状。刚性组装法是运用刚性胎具或家具将被焊接的构件固定，从而有效控制要焊接构件的弯曲变形和角变形。

2.2 焊接过程中严格控制

控制焊接过程的方法是运用合理的焊接规范参数和焊接方法，根据正确的焊接顺序，运用随焊碾压、随焊两侧加热和随焊跟踪激冷法。不同焊接方法会带来不同的线能量——运用线能量低的焊接方式，合理控制焊接规范参数，能够有效减小焊接的塑形压缩区面积，进而降低出现焊接变形的概率。在焊接过程中，要注意合理划分焊接部件和组件，在组焊后再开始部分间的焊接，进而提升组对精度。运用随焊碾压、随焊两侧加热和随焊跟踪激冷法，能够降低残余应力，减小焊接变形。因为随焊碾压法操作不方便、操作设备比较复杂，所以，在实际生产过程中运用得比较少，但是，它在提升焊接变形方面具有其他方法不能实现的效果。随焊两侧加热可以使纵向应变、横向应变和剪切应变均匀分布，这样应变力能够平缓变化，而焊接的残余应力也会随之减小。随焊激冷法可以大大减小残余应力，降低发生变形的概率。

2.3 焊接后的矫正方法

完成构件焊接后，必须利用一些矫正方法消除或减小已经出现的残余变形。焊接后的矫正方法主要有机械矫正法和加热矫正法。机械矫正法是运用冲击能或机械力进行变形矫正，包括焊缝滚压法、静力加压矫正法和锤击法。加热矫正法分为局部加热和整体加热。局部加热多运用火焰加热焊接构件的局部位置，当材料处于高温位置时，其热膨胀会受构件自身刚性的制约发生压缩性变形。当温度比较低时，冷却收缩，将焊后伸长变形抵消掉，从而实现矫正目的。气焊焊炬是火焰加热法常用的工具，其操作简单，所以，在实际生产过程中运用得比较多。整体热矫正是加热整体构件，使整体构件的温度达到锻造温度的要求后再对其进行矫正，整体热矫正能够消除较大的形状偏差。

3 结束语

焊接属于特种作业，它的技术含量很高，所以，为了确保焊接质量，预防和控制焊接变形是一个重要环节。引发焊接变

形的因素有很多，例如焊接材料、结构和环境等，这些都会给焊接带来直接的影响。在实际焊接作业时，一定要结合焊接现场的具体条件、环境等因素进行有效分析，进而制订出合理的焊接方法和工艺，有效预防和控制焊接变形。

参考文献

[1]王毅.浅析焊接变形的控制方法[J].山东工业技术，2013（15）.

[2]傅剑峰.如何控制和预防焊接变形[J].中国包装工业，2013（12）.

〔编辑：白洁〕