关于焊接变形的影响因素的相关探讨

关于焊接变形的影响因素的相关探讨

摘要在焊接过程中，常常由于各种原因，导致焊接变形。本文从焊接变形的定义着手，先介绍了焊接变形的分类，然后介绍了焊接变形的基本规律及影响因素。针对焊接变形的各种因素，笔者给出了详细的阐述。

关键词钢材；焊接变形；影响因素

0引言

钢材的焊接一般采用熔化焊的方法， 该方法是指在接头处进行局部加热，使得焊接材料与添加材料熔化，成液体金属，在冷却后凝固成固态金属，从而使原本分开的钢材连成一体。然而，由于融合线以外的母材会产生膨胀，在冷却后母材产生收缩，在局部范围温度造成的内应力达到一定程度，就会产生塑性变形。

1焊接变形的定义、分类

焊接变形大致可分为下列几种：纵向变形、横向变形、角变形、挠曲变形、波浪变形、螺旋变形和错边变形。通常认为角变形和挠曲变形是焊接变形的主要种类。下面对每种变形做出简要的描述：

1）纵向收缩变形：构件在焊后焊缝方向产生收缩。

2）横向收缩变形：构件在焊后垂直焊缝方向产生收缩。

3）角变形：在焊后，构件的平面上，焊缝周围产生角位移。

4）挠曲变形：构件在焊后产生挠曲，这种挠曲往往由焊缝的纵向收缩或者焊缝的横向收缩引发。

5）波浪变形：在焊后构件产现波浪形，此类变形在薄板焊接的时候常常发生。

6）螺旋变形：在焊后结构件出现类似麻花形或者螺旋形的扭曲。

7）错边变形：由于焊接过程中焊接件的热膨胀不同，易引起长度方向上错边，或者是厚度方向上的错边。

2焊接变形的基本规律、影响因素

2.1基本规律

1）纵向收缩变形及其引起的挠曲变形。纵向收缩变形量主要由构件长度、

截面积以及压缩塑性变形来决定。同样截面积的焊缝，对比每次所用的焊接线能量，多层焊比单层焊小得多，即多层焊所引起的纵向收缩小于单层焊。如果焊缝在构件中的位置不是对称的，则由其引发的应力是不均匀的，这种情况下不但构件会缩短，同时会导致构件弯曲，从而产生挠曲变形。

2）横向收缩变形及其产生的挠曲。横向变形的大小与焊接线能量以及板的厚度息息相关。随着焊接线的能量提高，横向收缩量会逐渐增加；随着板的厚度增加，横向收缩量则不断减少。横向变形在焊缝长度上的分布并不是均匀的，这是由于先焊的横向收缩对后焊的焊缝产生了一个挤压的作用，从而造成后者产生更大的横向变形。

3）角变形。构件中压缩塑性变形的大小及分布是角变形大小的关键，同时板的刚度和角变形也有一定的关系。同种板厚，焊接线能量与正反两面塑性变形量的差值成正比关系，随着线能量的增加，角变形量也会增加。不过当线能量达到临界值时，角变形不再增加，这时候如果进一步提升线能量，角变形反而会减小。

2.2影响因素

1）结构因素的影响。在焊接变形中，焊接结构的设计对其的影响最为关键，同时也是最复杂的因素之一。总的来说，即随着拘束度的增加，焊接的残余应力也随之增加，与此同时焊接变形却相应的减少。在焊接变形的过程中，由于工件自身的拘束度是不断变化的，所以自身为变拘束结构，同时亦会受到外加拘束的影响。通常情况下，在焊接过程中占主导地位的是复杂结构的自身拘束，且随着结构复杂度的增加，在焊接过程中结构本身的拘束度变化情况也随着复杂程度增加。在焊接结构的设计中，往往需要筋板或加强板的运用来提高稳定性及刚性，但是这样做不仅会增加装配和焊接的工作量，同时在某些区域拘束度会发生较大变化，从而使得焊接变形的分析与控制变得更加困难。

2）材料因素的影响。材料方面，焊接变形的影响因素不单和焊接材料有关，和母材也有很大的关系。材料的热物理性能和力学性能均对焊接变形有着重要的影响。热物理性能的影响主要表现在热传导的系数上，一般情况下热传导系数与温度梯度成反比关系，焊接变形越随着热传导系数的减小而增加。

力学性能方面，其对焊接变形的影响相较热物理性能更为复杂，热膨胀系数对焊接变形的影响最为明显，焊接变形往往随着热膨胀系数的增加而增加。同时，高温区的材料，其弹性模量和屈服极限也起着很重要的作用。通常情况下，弹性模量的增大，会使得焊接变形减少，而较高的屈服极限则往往会引发残余应力，使得焊接结构存储的变形能量随之增大，从而促使脆性断裂的发生。除此之外，由于塑性应变较小，同时塑性区的范围不大，焊接变形得以减少。

3）工艺因素的影响。焊接变形的影响因素中，工艺因素也是不容忽视的一个方面。工艺选择的差异，会对焊接变形产生不同的影响。这些工艺包括：焊接方法、构件的定位或者固定方法、焊接输入的电流电压量、焊接的顺序、焊接胎

架以及夹具的应用等等。在上述工艺因素中，焊接的顺序所产生的影响较为显著，通常情况下，焊接顺序的改变可以促使残余应力的分布及状态发生改变，从而减少焊接变形。多层焊及焊接的工艺参数同样对焊接变形有着重要的影响。

3结论

本文综合地分析了焊接变形的基本规律与影响因素，并给出了笔者自己的观点，希望给焊接变形的控制带来良好的促进效果。

参考文献

[1]朱江.焊接变形的控制和预防[J].电焊机,2009,8.

[2]陈祝年.焊接工程师手册[M].北京:机械工业出版社,2010.