焊接應(yīng)力與變形控制

一、焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因：
焊接過(guò)程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的拘束，不能自由膨脹和收縮。
焊接時(shí)，焊件各部分冷熱不均，受熱部位產(chǎn)生拉應(yīng)力，未受熱部位則產(chǎn)生壓應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定程度，焊件出現(xiàn)變形。

邊緣焊的變形

對(duì)焊焊縫的應(yīng)力分布

平板焊接過(guò)程中的應(yīng)力與變形形成原理示意圖

焊件焊后的變形形式主要有：
尺寸收縮、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形等。

焊接變形與應(yīng)力的危害
工件焊接后產(chǎn)生變形和應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的制造和使用會(huì)產(chǎn)生不利影響。
產(chǎn)生焊接變形，可能使焊接結(jié)構(gòu)尺寸不合要求，組裝困難，間隙大小不一致等，從而影響焊件質(zhì)量。
焊接殘余應(yīng)力會(huì)增加工件工作時(shí)的內(nèi)應(yīng)力，降低承載能力；還會(huì)引起裂紋，甚至造成脆斷，應(yīng)力的存在會(huì)誘發(fā)應(yīng)力腐蝕裂紋。
殘余應(yīng)力是一種不穩(wěn)定狀態(tài)，在一定條件下會(huì)衰減而產(chǎn)生一定的變形，使構(gòu)件尺寸不穩(wěn)定，所以減少和防止焊接變形和應(yīng)力是十分必要的。

二、焊接應(yīng)力的防止
采取合理的裝配和焊接順序，使焊縫能夠自由地收縮，以減少應(yīng)力。而圖b因先焊焊縫1導(dǎo)致對(duì)焊縫2的拘束度增加，而增大殘余應(yīng)力。

焊前預(yù)熱可以減少工件溫差，也能減少殘余應(yīng)力。
采用小能量，多層焊，也可減少焊縫應(yīng)力。

三、焊接應(yīng)力的消除
熱處理法：焊后進(jìn)行消除應(yīng)力的退火可消除殘余應(yīng)力。
機(jī)械法：當(dāng)焊縫還處在較高溫度時(shí)，錘擊焊縫使金屬伸長(zhǎng)，也能減少焊接殘余應(yīng)力。
振動(dòng)法：低頻振動(dòng)消應(yīng)力

四、焊接變形的防止及消除
焊縫對(duì)稱布置

采用反變形方法

采用對(duì)稱焊和分段倒退焊

采用多層多道焊，能減少焊接變形

采用焊前剛性固定組裝焊接，限制產(chǎn)生焊接變形，但這樣會(huì)產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。
采用定位焊組裝也可防止焊接變形。

嚴(yán)重的焊接變形應(yīng)消除，常采用機(jī)械矯正法，通常只適于塑性好的低碳鋼和普通
低合金鋼。

火焰矯正法是利用火焰加熱的熱變形方法，一般也僅適用于塑性好，且無(wú)淬硬傾向
的材料。