焊接应力与变形控制方法

胡涛

摘要：伴随着我国社会经济的快速崛起，带动着我国工业行业亦获得了高速发展，而焊接作为不可或缺的环节，在工业发展当中发挥着非常重要的地位，尤其是电力行业。各种各样的焊接工艺和焊接形式越来越多的被应用在实际的焊接工作过程中。同时焊接使用的工作机械也在不断的更新及发展。现在的焊接工相较于以前的焊接工作已经有了非常大的发展和创新。基于此，本文主要对焊接变形与焊接应力进行了简要的分析，希望可以为相关工作人员提供一定的参考。

关键词：焊接变形；焊接应力;探讨

引言

在整个焊接的过程当中，由于焊接时温度分布不同，焊接材料之间也会呈现不同的收缩率。这些因素的存在会在一定层面上导致焊接材料之间的变形。这种变形有持久的也有暂时的。目前，关于焊接变形与焊接应力相关的研究，在学术领域和实践领域并没有达成很大的共识。因此，需进一步加强焊接变形和应力的分析。

1焊接应力与焊接变形的定义

1.1焊接应力

钢材在焊接过程中，焊件部位会因为焊接时的局部高温产生不均的温度场，高温时，有一部分钢材会产生很大的膨胀和伸长，但由于受到邻近钢材的影响，会在焊件内部产生较大的收缩应力。在焊接的过程中，这种收缩应力伴随着焊接时间的变化和温度的升降变化不断的改变，而这种收缩应力就被定义为焊接应力。

1.2焊接变形

焊接构件在焊接及逐渐冷却的过程中，由于焊接构件局部受热且受热不均，焊接构件冷却也不均，因此焊接构件不仅会产生焊接应力，还会产生各种变形。这种焊件产生的变形，被称为焊接变形。

2焊接变形及焊接应力出现的主要原因

2.1焊接件受热不均匀

按照有关的实践分析可知，在焊接过程中出现焊接应力与变形的根本原因为在焊接操作时受力不均匀所导致。焊接件焊接的位置引起焊接操作的实施而发生热涨状况，但是没有焊接的位置因不存在热涨现象进而阻止了热涨变形。因此，导致焊接完成后发生严重的焊接变形。并还会出现较大的焊接应力。

2.2焊接金属出现收缩

焊接工作实际就是将要融化焊接母材然后再进行金属填充，在常态下是一种全塑状态，在焊接操作的过程中只会出现自身的变形而没有带动亦或拉动其它金属变形，从而导致金属发生收缩的现象，造成焊接变形的出现。

2.3焊接件刚性约束

捍接件本身存在的刚性约束同焊接过程中出现焊接应力及焊接变形之间存在着必要的联系。焊接件的刚性约束同焊接变形以及焊接应力发生概率呈现反比例关系。刚性约束越大，发生焊接变形与焊接应力的概率则越小。

2.4其它因素导致焊接残余应力产生

在电力焊接加工中，不仅受到热源和材料、力学性能因索的影响，而且受到其它因素的影响，也会出现不同的残余应力。例如：如果在焊接加工操作之前，使钢结构局部零件以及器材进行轧刹，也会影响电力焊接加工过程，使电力焊接加工中出现不同的残余应力。此外，在电力焊接加工中，还要重点考虑其它多方面的影响，才能避免出现较大的残余应力。

3焊接变形控制措施

首先需要严格控制焊接量，避免焊接残余应力出现。在材料焊接加工前必须做好充足的准备工作，深入了解和分析材料的基本特征，焊缝的尺寸需要进行严格管理，母材不能进行焊缝。其次，在具体焊接中需要合理调整焊接工艺次序，对于不必要的焊接次序需要进行优化调整，如果材料收缩量比较大，那么需前焊接，然而继续焊接长直缝，只有遵循先大后小的原则，才能避免残余应力，再者，焊接时需有意识的预留充分焊接缝，从而却未必焊接时自由收缩缓和槽减小应力法：厚度大的焊件刚性大，焊接时极易出现裂纹，在不影响结构强度性能基础上，通过焊缝附近开缓和槽的方法降低焊接应力，防止裂纹的发生。最后，在先进的科学技术支撑下，可以不断改善焊接技术，加强应用全新的焊接技术，例如二氧化碳保护焊以及氩弧焊，这些焊接工艺技术都能避免电力焊接变形问题产生。

4焊接变形的控制措施

41设计措施

(1)焊缝要对称布置，连接处要平滑。当焊接不同宽度或者是厚度的焊件时，防止截面出现突变而产生过大的应力集中现象，可以采用一定的坡度过渡的方法。(2)焊接要避免焊缝过分集中，或者是多个方向的焊缝都相交于一点，如出现前两种情况，相交处会形成多向同号应力场，这样就会使得钢材变脆；通常采用主要焊缝连续通过而次要焊缝断开的构造方法来防止多方向焊缝相交的现象发生。(3)尽量减小焊缝的数量及其尺寸，采用适宜的焊脚尺寸和长度。搭接角焊缝焊接时，要避免焊接热量集中现象，应该采用细长焊缝，而不能用粗短焊缝。(4)在搭接连接中不能只有一条正面角焊缝传力，要求搭接长度不小于薄板厚度的5倍或者是25毫米。(5)要尽量避免在母材厚度方向有收缩应力。(6)焊缝要合理布置位置，避免仰焊

4.2焊接工艺

(1)采用合理的焊接方向和顺序。结构对称时，采用对称焊法。当焊缝较多且较集中时，采用跳焊法分散受热防止集中受热。大于l米的长焊缝，采用分段退焊法。(2)先焊接膨胀大的焊缝，后焊膨胀小的焊缝。先焊短缝，后焊长缝，使得焊缝有足够大的横向收缩空间。(3)为保证受力较大的焊缝在焊接后有一定的伸缩空间，应先焊受力较大的主要焊缝，后焊受力较小的次要焊缝。(4)反变形弦。为了减小焊接变形，可以在焊接之前预留一个与焊接变形相反的预变形。5)预热。焊接之前，先将焊件整体或者是局部加热到100-300℃，并且在焊接后保持l00-300℃一定的时间，通过这种方法可以降低焊缝温度变化的不均程度，也就降低了温度变化产生裂纹的危险。(5)高温回火（退火）。在焊接后要用高温回火的方法来减少焊接变形。高温回火的方法是把焊接构件加热到600-650℃左右，并且要保持一段时间后缓慢地冷却。如果是较小的焊接构件，可以对整个焊接构件进行高温回火，由于加热达到的温度已经达到了钢材的热塑温度，钢材基本上变形很小，也就是消除了大部分的焊接变形，如果是较大的焊接构件，对整个焊接构件高温回火不方便，只能对焊缝附近的部位或者是焊接应力较大的部位用局部高温回火的方法，同样也可以减少焊接变形。

结束语

综上所述，在工业生产中，焊接工作的有效科学发展能够推动我国的机械行业的健康发展，因此在电力焊接操作的过程汇总，需加强焊接质量的把控。基于此，本文对焊接变形与焊接应力相关概念入手，对导致焊接变形与应力发生的原因进行了分析，并在此基础上提出了相应的控制措施，从而进一步促进焊接工作的可持续发展，希望可以为相关工作人员提供一定的参考。