焊 接 变 形

焊 接 变 形

焊接是一种局部加热的过程，焊接结构一般都会产生焊接变形，使工件的形状和尺寸发生偏差，焊接残余变形必将对焊接结构的生产和使用产生影响。

一、焊接变形的分类

焊接变形分为焊接过程瞬间热变形和焊后残余变形，焊后残余变形以构件分，有面内变形和面外变形，面内变形包括焊缝纵向收缩变形、横向收缩变形、回转变形;面外变形包括角变形、弯曲变形、波浪失稳变形、扭曲变形，如图5-13所示。

（一）纵向收缩变形

工件沿焊缝长度方向的收缩叫纵向收缩变形。对接焊缝纵向收缩量大约为焊缝长度的1/1000。但也会随焊缝熔敷金属截面积的增加而有所增大，工件材料的线胀系数越大，焊接后焊缝的纵向收缩量也越大，如铝和不锈钢的线胀系数大，则焊接后焊缝的纵向收缩量也大。当多层焊时，第一层的收缩量最大，第二层的收缩量是第一层收缩量的25%左右，第三层的收缩量约是第一层收缩量的6%～12%，以后几层更小。

（二）横向收缩变形

工件沿焊缝宽度方向的收缩叫横向收缩变形。焊缝的横向收缩变形随焊缝金属量、焊接热输入的增加而增加。所以对厚板来说，坡口角度越大，横向收缩量也越大。横向收缩量的估算经验公式∶

ΔL =0.18S_n/δ

式中    ΔL——横向收缩量（mm）;

       S_n——焊缝横截面积（mm²）;

       δ——板厚（mm）。

影响横向收缩量的因素有很多，如不同材料、不同工艺、不同结构、重复返修等。一般横向收缩量比纵向收缩量大得多。

（三）角变形

焊接时，由于焊缝区沿厚度方向产生的横向收缩的不均匀引起的弯曲变形叫角变形，如图5-13c所示。这种变形是由于坡口不对称，厚度方向上的热输入不同，金属填充量不同，使横向收缩变形在厚度方向上分布不均造成的。在对接、搭接、堆焊、T形接头的焊接时往往会产生角变形。

（四）弯曲变形

工件中性轴上下不对称的收缩所引起的变形称为弯曲变形。弯曲变形可由焊缝的纵向收缩和横向收缩共同作用引起或单一作用引起。弯曲变形的大小用挠度f的数值来衡量，挠度f是焊后工件的中心轴偏离工件原中心轴的最大距离，挠度越大，弯曲变形越大。弯曲变形常见于焊接梁、管道、柱子等工件。

（五）波浪失稳变形

刚性较小的工件，在焊缝的纵向收缩和横向收缩的共同作用下，远离焊缝区域产生压应力，当压应力超过临界值就会使工件失稳，造成波浪失稳变形。薄板焊接时容易产生波浪变形。

（六）扭曲变形

扭曲变形是由于装配不良、施焊顺序或方向不合理而使焊缝的纵向、横向收缩没有规律所引起的变形。

二、焊接变形的危害性

焊接变形是焊接结构生产中容易发生的现象，目前尚无不产生变形的焊接方法。焊接变形对结构的危害有以下几方面∶

（1）增加制造成本、浪费工时 生产中，如果工件出现了变形，就需要花许多工时和费用去矫正，比较复杂的变形，矫正的工作量也较大，甚至无法矫正造成报废。

（2）降低工件的质量和性能 焊接变形影响工件的使用性能，降低承载能力。错边变形将造成几何形状不连续，产生很大的附加应力，影响结构的安全使用。

三、影响焊接变形的因素

（1）焊缝位置 结构中不对称布置的焊缝容易产生弯曲变形。

（2）结构刚性 刚性是结构抵抗变形的能力。刚性越大变形越小，刚性越小变形越大。

（3）装配、焊接顺序 装配、焊接顺序选择不当将容易导致变形。如焊前组对间隙大小不一时，应先焊间隙小的部位再焊间隙大的部位。大型设备采用分断焊接，先组焊变形小的结构，再组焊变形大的结构。对称焊缝可安排偶数的焊工同时对称施焊。

（4）热输入 焊接过程中热输入越大则变形越大。

（5）焊缝尺寸和坡口形式 焊缝尺寸或坡口尺寸越大则变形越大。一般单面焊比双面焊变形大。