焊接變形的原因

　　在焊接過程中對(duì)焊件進(jìn)行了局部的、不均勻的加熱是產(chǎn)生焊接應(yīng)力及變形的原因。焊接時(shí)焊縫和焊縫附近受熱區(qū)的金屬發(fā)生膨脹，由于四周較冷的金屬阻止這種膨脹，在焊接區(qū)域內(nèi)就發(fā)生壓縮應(yīng)力和塑性收縮變形，產(chǎn)生了不同程度的橫向和縱向收縮。由于這兩個(gè)方向的收縮，造成了焊接結(jié)構(gòu)的各種變形。

　　影響焊接結(jié)構(gòu)變形的因素

　　1）焊縫截面積的影響：焊縫截面積是指熔合線范圍內(nèi)的金屬面積，焊縫面積越大，冷卻時(shí)收縮引起的塑性變形量越大。

　　2）焊接熱輸入的影響：一般情況下，熱輸入大時(shí)，加熱的高溫區(qū)范圍大，冷卻速度慢，使接頭塑性變形區(qū)增大，不論對(duì)縱向、橫向或角變形都有變形增大的影響。但在表面堆焊時(shí)，當(dāng)熱輸入增大到一定程度時(shí)，由于整個(gè)板厚溫度趨近，因而即使熱輸入繼續(xù)增大，角變形不再增大，反而有所下降。

　　3）工件的預(yù)熱、層間溫度影響：預(yù)熱溫度和層間溫度越高，相當(dāng)于熱輸入增大，使冷卻速度減慢，收縮變形增大。

　　4）焊接方法的影響：在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接常用的幾種方法中，除電渣焊以外，埋弧焊熱輸入較大，在其他條件如焊縫面積等相同情況下，收縮變形較大。手工電弧焊熱輸入居中，收縮變形比埋弧焊小。CO2氣體保護(hù)焊熱輸入較小，收縮變形響應(yīng)也較小。

　　5）焊縫位置對(duì)變形的影響：由于焊縫位置在結(jié)構(gòu)中不對(duì)稱，焊縫位置不對(duì)稱等將引起各種變形。

　　6）結(jié)構(gòu)的剛性對(duì)焊接變形的影響：結(jié)構(gòu)的剛性大小，主要取決于結(jié)構(gòu)的形狀和其截面大小，剛性較小的結(jié)構(gòu)，焊接變形大；剛性大的結(jié)構(gòu)，焊后變形較小。

　　7）裝配和焊接規(guī)范對(duì)焊接變形的影響：由于采取的裝配方法不同，對(duì)結(jié)構(gòu)的變形也有影響。整體裝配完再進(jìn)行焊接，其變形一般小于邊裝配邊焊接。

　　防止焊接變形的措施

　　1、熱調(diào)整法

　　減少焊接熱影響區(qū)的寬度，降低不均勻加熱的程度，都可以減少焊接變形。

　　1）采用能量高的焊接方法，如用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊代替焊條電弧焊。

　　2）多層焊代替單層焊。

　　3）用小直徑焊條代替大直徑焊條。

　　4）用小電流快速不擺動(dòng)焊代替大電流慢速擺動(dòng)焊。

　　2、剛性固定法

　　一般剛性大的工件，焊后變形都較小。如果焊接之前能加大工件的剛性，工件焊后的變形就可以減小，這種防止變形的措施稱為剛性固定法。加大剛性的辦法有夾具、支撐、使用專用胎具、臨時(shí)將工件點(diǎn)固定在剛性平臺(tái)上、采用壓鐵等。

　　3、強(qiáng)制冷卻法

　　采取強(qiáng)制冷卻來減少受熱區(qū)的寬度，能達(dá)到減少焊接變形的目的。

　　1）將焊縫四周的工件浸在水中。

　　2）用銅塊增加工件的熱量損失。

　　4、焊前預(yù)熱法

　　對(duì)于焊接性較差的材料，如中碳鋼、鑄鐵等通常采用預(yù)熱來減少焊接變形。

　　5、控制順序法

　　同樣的焊接結(jié)構(gòu)，如果采用不同的焊接順序，產(chǎn)生的焊后變形則不相同。采用對(duì)稱的焊接順序采取對(duì)稱的焊接順序，能有效地減少焊接變形，如圖10-24所示。

　?。?）長焊縫的焊接順序長焊縫焊接時(shí)，應(yīng)采取對(duì)稱焊、逐步退焊、分段逐步退焊、跳焊等焊接順序。

　?。?）先焊收縮量大的焊縫因?yàn)閷?duì)接焊縫比角焊縫的收縮量大，如果一個(gè)結(jié)構(gòu)中既有對(duì)接焊縫，又有角焊縫，則應(yīng)先焊對(duì)接焊縫，后焊角焊縫。