2015年一级结构工程师《专业考试》预习资料(21)

焊接变形和焊接应力产生原因和预防措施

焊接变形和焊接应力产生原因和预防措施焊接变形和焊接应力产生原因和预防措施

焊接变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等。焊接过程中，对焊件进行不均匀加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本原因。减少焊接应力与变形的工艺措施主要有：一、预留收缩变形量，根据理论计算和实践经验，在焊件备料及加工时预先考虑收缩余量，以便焊后工件达到所要求的形状、尺寸。二、反变形法,根据理论计算和实践经验，预先估计结构焊接变形的方向和大小，然后在焊接装配时给予一个方向相反、大小相等的预置变形，以抵消焊后产生的变形。三、刚性固定法焊接时将焊件加以刚性固定，焊后待焊件冷却到室温后再去掉刚性固定，可有效防止角变形和波浪变形。此方法会增大焊接应力，只适用于塑性较好的低碳钢结构。四、选择合理的焊接顺序尽量使焊缝自由收缩。焊接焊缝较多的结构件时，应先焊错开的短焊缝，再焊直通长焊缝，以防在焊缝交接处产生裂纹。如果焊缝较长，可用逐步退焊法和跳焊法，使温度分布较均匀，从而减少了焊接应力和变形合理的配和焊接顺序。具体如下：

焊接变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、

波浪变形和扭曲变形等。焊接过程中，对焊件进行不均匀加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本原因。 减少焊接应力与变形的工艺措施主要有：

一、预留收缩变形量，根据理论计算和实践经验，在焊件备料及加工时预先考虑收缩余量，以便焊后 工件达到所要求的形状、尺寸。

二、反变形法 ,根据理论计算和实践经验，预先估计结构焊接变形的方向和大小，然后在焊接装配时给予一个方向相反、大小相等的预置变形，以抵消焊后产生的变形。 三、 刚性固定法

焊接时将焊件加以刚性固定，焊后待焊件冷却到室温后再去掉刚性固定，可有效防 止角变形和波浪变形。此方法会增大焊接应力，只适用于塑性较好的低碳钢结构。 四、选择合理的焊接顺序

尽量使焊缝自由收缩。焊接焊缝较多的结构件时，应先焊错开的短焊缝，再焊直通长焊缝，以防在焊缝交接处产生裂纹。如果焊缝较长，可用逐步退焊法和跳焊法，使温度分布较均匀，从而减少了焊接应力和变形合理的配和焊接顺序。 具体如下：1)先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝; 2)焊缝较长的焊件可以采用分中对称焊法、跳焊法，分段逐步退焊法。交替焊法 ;

3)焊件焊接时要先将所以的焊缝都点固后，再统一焊接。能够提高焊接焊件的刚度，点固后，将增加焊接结构的刚度的部件先焊，使结构具有抵抗变形的足够刚度;

4)具有对称焊缝的焊件最好成双的对称焊,使各焊道引起变 形相互抵消;

5)焊件焊缝不对称时要先焊接焊缝少的一侧。

6)采用对称与中轴的焊接和由中间向两侧焊接都有利于抵 抗焊接变形。

7)在焊接结构中， 当钢板拼接时，同时存在着横向的端接焊缝和纵向的边接焊缝。应该先焊接端接焊缝再焊接边接焊缝。

8)在焊接箱体时，同时存在着对接焊缝和角接焊缝时，要先焊接对接焊缝后焊接角接焊缝。

9)十字接头和丁字接头焊接时，应该正确采取焊接顺序，避免焊接力集中，以保证焊缝获得良好的焊接质量。对称与中轴的焊缝，应由内向外进行对称焊接。

10)焊接操作时， 减少焊接时的热输入，(降低电流、加快焊接速度、)。

11)焊接操作时，减少熔敷金属量(焊接时采用小坡口、减少焊缝宽度、焊接角焊时减少焊脚尺寸)。

逐步退焊法 ，常用于较短裂纹的焊缝。施焊前把焊缝分成适当的小段，标明次序，进行后退焊补。焊缝边缘区段的焊补，从裂纹的终端向中心方向进行，其它各区段接首尾相接的方法进行

五、锤击焊缝法 在焊缝的冷却过程中，用圆头小锤均匀迅速地锤击焊缝，使金属产生塑性延伸变形，抵消一部分焊接收缩变形，从而减小焊接应力和变形 。

六、加热“减应区”法 焊接前，在焊接部位附近区域(称为减应区)进行加热使之伸长，焊后冷却时，加热区与焊缝一起收缩，可有效减小焊接应力和变形。

七、焊前预热和焊后缓冷 预热的目的是减少焊缝区与焊件其他部分的温差，降低焊缝区的冷却速度，使焊件能较均匀地冷却下来，从而减少焊接应力与变形。

八、合理的焊接工艺方法，采用焊接热源比较集中的焊接方法进行焊接可降低焊接变形。如CO2气体保护焊、氩弧焊等 减少焊接应力与变形的从设计方面的措施主要有： 1.选用合理的焊缝尺寸和型状，在保证构件的承载能力的条件下，应尽量采用较小的焊缝尺寸;

2. 减少焊缝的数量，在满足质量要求的前提下，尽可能的减少焊缝的数量;

3.合理安排焊缝的位置，只要结构上允许应该尽可能使焊缝对称于焊件截面的中和轴或者靠近中和轴。

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