焊接变形的原因_防止焊接变形的措施
焊接变形的原因
在焊接过程中对焊件进行了局部的、不均匀的加热是产生焊接应力及变形的原因。焊接时焊缝和焊缝附近受热区的金属发生膨胀，由于四周较冷的金属阻止这种膨胀，在焊接区域内就发生压缩应力和塑性收缩变形，产生了不同程度的横向和纵向收缩。由于这两个方向的收缩，造成了焊接结构的各种变形。
影响焊接结构变形的因素 1）焊缝截面积的影响：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。
2）焊接热输入的影响：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，不论对纵向、横向或角变形都有变形增大的影响。但在表面堆焊时，当热输入增大到一定程度时，由于整个板厚温度趋近，因而即使热输入继续增大，角变形不再增大，反而有所下降。
3）工件的预热、层间温度影响：预热温度和层间温度越高，相当于热输入增大，使冷却速度减慢，收缩变形增大。
4）焊接方法的影响：在建筑钢结构焊接常用的几种方法中，除电渣焊以外，埋弧焊热输入较大，在其他条件如焊缝面积等相同情况下，收缩变形较大。手工电弧焊热输入居中，收缩变形比埋弧焊小。co2气体保护焊热输入较小，收缩变形响应也较小。
5）焊缝位置对变形的影响：由于焊缝位置在结构中不对称，焊缝位置不对称等将引起各种变形。
6）结构的刚性对焊接变形的影响：结构的刚性大小，主要取决于结构的形状和其截面大小，刚性较小的结构，焊接变形大；刚性大的结构，焊后变形较小。
7）装配和焊接规范对焊接变形的影响：由于采取的装配方法不同，对结构的变形也有影响。整体装配完再进行焊接，其变形一般小于边装配边焊接。
防止焊接变形的措施 1、热调整法
减少焊接热影响区的宽度，降低不均匀加热的程度，都可以减少焊接变形。
1）采用能量高的焊接方法，如用二氧化碳气体保护焊代替焊条电弧焊。
2）多层焊代替单层焊。
3）用小直径焊条代替大直径焊条。
4）用小电流快速不摆动焊代替大电流慢速摆动焊。
2、刚性固定法
一般刚性大的工件，焊后变形都较小。如果焊接之前能加大工件的刚性，工件焊后的变形就可以减小，这种防止变形的措施称为刚性固定法。加大刚性的办法有夹具、支撑、使用专用胎具、临时将工件点固定在刚性平台上、采用压铁等。
3、强制冷却法
采取强制冷却来减少受热区的宽度，能达到减少焊接变形的目的。
1）将焊缝四周的工件浸在水中。
2）用铜块增加工件的热量损失。
4、焊前预热法
对于焊接性较差的材料，如中碳钢、铸铁等通常采用预热来减少焊接变形。
5、控制顺序法
同样的焊接结构，如果采用不同的焊接顺序，产生的焊后变形则不相同。采用对称的焊接顺序采取对称的焊接顺序，能有效地减少焊接变形，如图10-24所示。
（2）长焊缝的焊接顺序长焊缝焊接时，应采取对称焊、逐步退焊、分段逐步退焊、跳焊等焊接顺序。
（3）先焊收缩量大的焊缝因为对接焊缝比角焊缝的收缩量大，如果一个结构中既有对接焊缝，又有角焊缝，则应先焊对接焊缝，后焊角焊缝。
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2）焊接热输入的影响：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，不论对纵向、横向或角变形都有变形增大的影响。但在表面堆焊时，当热输入增大到一定程度时，由于整个板厚温度趋近，因而即使热输入继续增大，角变形不再增大，反而有所下降。
3）工件的预热、层间温度影响：预热温度和层间温度越高，相当于热输入增大，使冷却速度减慢，收缩变形增大。
4）焊接方法的影响：在建筑钢结构焊接常用的几种方法中，除电渣焊以外，埋弧焊热输入较大，在其他条件如焊缝面积等相同情况下，收缩变形较大。手工电弧焊热输入居中，收缩变形比埋弧焊小。co2气体保护焊热输入较小，收缩变形响应也较小。
5）焊缝位置对变形的影响：由于焊缝位置在结构中不对称，焊缝位置不对称等将引起各种变形。
6）结构的刚性对焊接变形的影响：结构的刚性大小，主要取决于结构的形状和其截面大小，刚性较小的结构，焊接变形大；刚性大的结构，焊后变形较小。
7）装配和焊接规范对焊接变形的影响：由于采取的装配方法不同，对结构的变形也有影响。整体装配完再进行焊接，其变形一般小于边装配边焊接。
防止焊接变形的措施 1、热调整法
减少焊接热影响区的宽度，降低不均匀加热的程度，都可以减少焊接变形。
1）采用能量高的焊接方法，如用二氧化碳气体保护焊代替焊条电弧焊。
2）多层焊代替单层焊。
3）用小直径焊条代替大直径焊条。
4）用小电流快速不摆动焊代替大电流慢速摆动焊。
2、刚性固定法
一般刚性大的工件，焊后变形都较小。如果焊接之前能加大工件的刚性，工件焊后的变形就可以减小，这种防止变形的措施称为刚性固定法。加大刚性的办法有夹具、支撑、使用专用胎具、临时将工件点固定在刚性平台上、采用压铁等。
3、强制冷却法
采取强制冷却来减少受热区的宽度，能达到减少焊接变形的目的。
1）将焊缝四周的工件浸在水中。
2）用铜块增加工件的热量损失。
4、焊前预热法
对于焊接性较差的材料，如中碳钢、铸铁等通常采用预热来减少焊接变形。
5、控制顺序法
同样的焊接结构，如果采用不同的焊接顺序，产生的焊后变形则不相同。采用对称的焊接顺序采取对称的焊接顺序，能有效地减少焊接变形，如图10-24所示。
（2）长焊缝的焊接顺序长焊缝焊接时，应采取对称焊、逐步退焊、分段逐步退焊、跳焊等焊接顺序。
（3）先焊收缩量大的焊缝因为对接焊缝比角焊缝的收缩量大，如果一个结构中既有对接焊缝，又有角焊缝，则应先焊对接焊缝，后焊角焊缝。
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