文档介绍：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。
 
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。 

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。

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。 
 
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堆焊相似,其横向收缩值与角焊缝面积成正比,与板厚成反比。 
3)对接接头在单道(层)焊的情况下,其焊缝横向收缩比堆焊和角焊大,在单面焊时坡口角度大,板厚上、下收缩量差别大,因而角变形较大。 
双面焊时情况有所不同,随着坡口角度和间隙的减小,横向收缩减小,同时角变形也减小。
 
1)横向收缩:在对接接头多层焊接时,第一层焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和变形规律,第一层以后相当于无间隙对接焊,接近于盖面焊道时与堆焊的条件和变形规律相似,因此,收缩变形相对较小。
2)纵向收缩:多层焊接时,每层焊缝的热输入比一次完成的单层焊时的热输入小得多,加热范围窄,冷却快,产生的收缩变形小得多,而且前层焊缝焊成后都对下层焊缝形成约束,因此,多层焊时的纵向收缩变形比单层焊时小得多,而且焊的层数越多,纵向变形越小。
在焊接工作实践中,由于各种条件因素的综合作用,焊接残余变形的规律比较复杂,了解各因素单独作用的影响便于对工程具体情况做具体的综合分析。所以,了解焊接变形产生的原因和影响因素,则可以采取以下控制变形的措施:
1)减小焊缝截面积