浅析焊接变形的影响因素与控制

吴天笑

摘 要：在当前的工业生产中，焊接是其中非常重要的一种技术，其对工业生产的效率具有很大的影响。而在实施焊接的过程中，又存在许多因素会对焊接的质量造成影响，如果发生焊接变形，不但会影响到焊接的最终质量，还会给企业效益造成损失。文章就焊接变形的影响因素与控制展开研究，希望能为焊接质量的提高提供一定的借鉴。

关键词：焊接变形；影响因素；控制

中图分类号：TG404 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）22-0068-02

随着我国工业的飞速发展，焊接技术变的越来越重要。因为焊接有着其他技术所不具备的优势，且使用方便，成本不高，所以焊接技术就得到了人们的较高关注。然而，焊接自身的技术特点，又使得其易于出现变形。在焊接技术中，它是一种难以避免的缺陷。一旦发生焊接变形，就会给焊接质量造成一定的影响，特别是对焊接构件的特性、安全性都会产生影响，比如：会在接头处形成冷、热裂纹，进而限制了焊接构件性能的实现，降低生产效率，扩大运行成本。科学的设计焊接工艺，准确的应用焊接方法，是对焊接变形进行有效控制的重要措施。因此，为了对焊接变形进行控制，需要仔细了解焊接构件的各种性能，并结合实际需要，制订科学的焊接工艺，防止发生焊接变形。

1 焊接变形的影响因素

焊接变形，一般是指钢质构件在焊接时，因为施焊电弧的高温而造成的变形，以及完成焊接后在其中出现的残余变形。其中，后一种对焊接质量的影响要更加严重，也会造成更大的破坏。它对构件各个层面的影响又包括两种：整体以及局部变形；按照变形的各自特点又包括：角、弯曲、收缩等变形。在其中，角变形等是局部变形，而剩余的几种则是整体变形。而当前出现较多的要数后者。

研究发现，焊接变形的形成，更多的是由多个原因共同作用引发的，而多数情况是在焊接阶段，因为局地存在不均衡的热输入，就会引发变形。一般来说，焊接变形存在以下两种类型：首先，是在焊接阶段发生的瞬态热变形；其次，是在常温情况下发生的残余变形。虽然焊接变形会遭受多个因素的影响，但总结起来可概括为：材料、结构、工艺等三个方面。而只有真正的掌握各项影响因素，才能加强对其的控制。

1.1 材料方面

对于材料方面来说，主要是其本身的热物理特性以及力学特性会对焊接变形造成一定影响，由于在对相应材料进行焊接时，其自带的各项特性对加热的耐受能力或者接受的限度，都会影响到焊接的结果。从材料的热物理特性上来说，其热传导因子越低，会产生的温度改变就会越大，进而提升焊接变形的概率。而从材料的力学特性上来说，则要更加麻烦一些，涉及到热膨胀特性、弹性模量等多个方面。当其热膨胀因子升高时，对变形产生的影响也就越强烈，它也是产生焊接变形的最大原因。弹性模量则与之相反，模量越大时，产生焊接变形的概率反而会越低。在屈服极限提升时，就会给焊接变形阶段带来一定的残余应力，再加上相应应力较大，所属材料发生变形的储存应力提升，就非常容易引发材料的脆性裂变。此外，塑性应变的降低，会减少焊接变形的发生。

1.2 结构方面

在开始焊接之前，需要对各种变形原因进行整体上的考虑，也要将材料特性与实际情况结合起来考虑，以开展科学合理的结构研究，从而减少焊接变形的发生。而结构方面也是对焊接变形产生影响的一类关键因素，大多数时候，为了减少变形的发生，会应用到加强板或者加强筋等措施，以实现一定的保护效果。只要对结构增强约束，焊接阶段的残余应力也就会随之提升，进而减少焊接变形发生的概率。不过，在实际情况下，因为材料本身的结构性能不可能一成不变，再有外界条件的干扰，就会造成结构特性变得异常复杂。因此，在实际情况下，为了从材料的结构方面减少焊接变形的发生，而应用到加强板等措施，就要准确的计量相关尺寸大小，从而实现对焊接变形的控制。

1.3 工艺方面

可以说，工艺方面的因素会直接影响到焊接变形的发生，毕竟各项操作都是在工艺流程下开展的，应用什么样的焊接手法、顺序等都会对焊接变形造成极大地影响，而这许多工序就被称作焊接工艺。特别是焊接顺序，会对焊接变形造成最为明显的影响，不一样的顺序对材料残余应力的产生存在很大差别，在分布情况上也有极大的不同。此外，还要考虑到工艺参数，必须对焊接阶段的所有计量参数进行认真的分析，进而提出易用的焊接工艺，减少焊接变形的发生。

2 焊接變形的控制

通过以上分析可知，对于焊接变形产生影响的因素主要包括三个方面：材料、结构、工艺等。所以说，要对其加以控制，也就要从以上三个方面着手。下面就从材料的选取、合理的结构设计、工艺措施的改进等方面展开研究。而且这几个方面也是互相影响的。

2.1 对于材料的选取

首先要做的是选取合适的材料。我们要注意到，材料本身所拥有的特性会对焊接变形产生极为关键的影响，因此在选取材料时，要从热物理特性以及力学特性等方面进行整体上的考虑。一般来说，要选取热传导因子较高的材料，如此材料的温度改变会较低一些，有助于减少焊接变形。从力学特性上来说，要选取热膨胀因子以及弹性模量较低的材料。不过，在实际情况下，材料所拥有的特性都具有相应的限定，因此对于材料的选取也要做到平衡，实际上从材料的选取上对焊接变形进行有效控制难度相当大。在这样的情况下，就要考虑按照材料的特性来科学的选择结构设计及工艺措施，以此来实现焊接变形的控制。

2.2 合理的结构设计

一是，对焊缝的设计要做到科学合理。在设计的过程中，对于焊缝的设计要尽量地使其与截面中性轴相对，或者相近，这样就能明显的降低柱、梁等出现变形的概率。

二是，去除某些不必要的焊缝。在设计的过程中，对于筋板的外形要做到合理设计并考虑到整体上的设计，尽可能的去除不必要的焊缝，从而降低焊接变形发生的可能。

三是，还要科学的设计焊接的方式及其尺寸。焊接的尺寸会对焊接变形产生重要影响，与工作量也有一定的关系。假如焊缝的尺寸过大，变形以及工作量也会随之变大，因此，在保证构件质量的同时，在设计上尽可能的选取尺寸较小的焊缝。实践表明，十字以及丁字接头的受力相对大一些，在保证质量的同时，能够选取开坡口的焊缝，更加有助于降低变形的发生。

2.3 工艺措施的改进

工艺措施，指的是在焊接过程中所应用到的各项措施，主要包括焊前的预防、焊接过程中的控制以及焊后矫正等。在实际情况下，焊接的流程也许会有更为标准的划分方式。所以，本文所给出的仅是考虑到焊接的某一特定环节而言的。

一是，焊前的预防。对于焊接之前来说，所能采用的应对措施主要就是预防。首先，对于可能的变形给出一个预估，接着在进行焊接时，做出一个与之相一致，但方向相反的设计，这样就能与可能发生的变形互相消除。在焊接构件是平面形状时，为了避免发生拉伸引发的变形，在这之前能够使其留存部分张力或者其他应力，在后续过程中再加以去除，就能明显的减少变形。而且，还能够借助于刚性加固来避免变形，应用夹具将其固定起来，能够有效避免角或者弯曲变形等的发生。

二是，焊接过程中的控制。在这一环节，主要是通过控制焊接系数、焊接流程等措施来对焊接变形进行有效的控制。此外，激冷措施也能够方便的控制变形的发生，随焊激冷的使用可以有效地减少残余应力，降低变形。在焊接的过程中，特别是进行复杂的焊接时，焊接流程的选用对焊接变形的影响也是非常大的，使用不一样的流程，能够有效地转移残余应力的分布情况。

三是，焊后矫正。在整体上完成焊接之后，变形就会变成难以改变的现实，因此，这时候就要采取必要措施对其加以矫正。可用的措施包括以下两类，一类是对配件进行整体上的或者局部地区的加热，当升高到一定温度时进行矫正。另一类是进行机械矫正，可采取静力加压、或者是锤击等措施，对配件施以机械压力，恰与变形部位相反，进而对变形进行矫正。

3 结束语

总的来讲，焊接变形会对最终的焊接质量产生很大的影响，因此要对变形的影响因素展开研究，进而实现有效的控制，才能最大可能的降低焊接变形的发生。通过本文的分析，對焊接变形产生影响的因素涉及到多个方面，而相应的控制措施又存在一定的局限性，因此在实际情况下，要从实际考虑，选用合适的控制措施。随着科技的飞速发展，焊接的技术水平也在不断提高，焊接变形的发生也会获得更为有效的控制，当然这也需要我们的不断努力，从而为我国焊接技术的发展贡献力量。

参考文献：

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