1减小焊接残余变形的设计措施

（1）合理选择焊件尺寸

焊件的长度、宽度和厚度等尺寸对焊接变形有明显的影响。例如，板的厚度对于角焊缝的角变形影响较大，当厚度达到某一数值（钢约9mm）时角变形最大。在制造T形或工形焊接梁时，由于焊件细长，以致于焊接区收缩变形引起焊件弯曲变形是一个突出问题。

（2）合理选择焊缝尺寸和坡口形式

焊缝尺寸的大小，不仅关系到焊接工作量，而且还对焊接变形产生较大的影响。

焊缝尺寸大，焊接量也大，填充金属消耗量多，造成焊接变形大。因此在设计焊缝尺寸时，在保证结构承载能力的条件下，应采用较小的焊缝尺寸。片面加大焊缝尺寸对减小焊接变形极其不利。所以对并不承受很大工作应力的焊缝，不必采用大尺寸焊角，只要能满足其强度要求就好。

此外，还要合理设计坡口型式。例如对接接头要采用角变形为零的最佳X形坡口尺寸。

对于受力较大的T形接头和十字接头，在保证相同强度的条件下，采用开坡口的焊缝比不开坡口焊缝动载强度高，焊缝金属量少，而且对减小焊接变形也是有利的。对厚板而言，减小焊接变形的效果尤佳。

（3）尽量减少不必要的焊缝

在焊接结构设计中，应尽量使焊缝数量减至最少。一般在设计中常采用加肋板来提高结构的稳定性和刚度，特别是有时为减轻主体结构重量而采用较薄板，势必增加肋板的数量，从而大大增加装配和焊接的工作量，其结果不但不经济，而且较多的焊缝导致焊接变形过大。

（4）合理安排焊缝位置

在结构设计中，应力求使焊缝位置对称于料接构件的中性轴或接近于中性轴。因为焊缝对称于中性轴，有可能使中性轴两侧焊缝轴产生的弯曲变形完全抵消或大部抵消。因为焊缝接近中性轴，使焊缝收缩引起的弯曲力矩减小，从而使构件弯曲变形也减小。

对于一些截面形状无法改变的非对称结构件，可在保持截面形状不变的情况下，采用调整焊缝重心轴与中性轴距离的方法减小变形。

2减小焊接残余变形的工艺措施

（1）反变形法

焊接前装配时根据经验预估变形的大小，给构件一个与焊接变形方向相反的变形，以此与焊接变形相抵消，使结构在焊接后能达到技术要求。

反变形有两种方法：①塑性反变形；②弹性反变形。

在实际生产中，弹性反变形比塑性反变形更可靠些。因为即使弹性反变形的预应变量不够准确，也总是可以减小角变形。若采用塑性反变形，所选取的塑性预弯量必须非常精确，否则得不到良好的效果。

（2）在外拘束条件下焊接

将焊件刚性固定在夹具中，以限制构件在焊接过程中产生变形。对减小焊件的角变形有很好的效果，可使焊接变形减少，但焊接应力较高。

（3）合理选择焊接方法和焊接规范

为减小焊接变形，应尽可能采用高能量密度的焊接方法。如电子束焊、激光焊接、窄间隙焊接等。它们有较低的焊接线能量，焊接变形极小。

在一般生产中，CO2气体保护焊来取代手工电弧焊，不但效率高，而且还能明显地减小焊接变形。焊接薄板时，可采用钨极脉冲氩弧焊或电阻焊，缝焊，都可防止压曲变形。

如果在生产中没有条件采用低线能量的方法，又不降低焊接规范时，可采用直接水冷或采用水冷铜块来改变热场分布，以达到减小变形的目的。但是对于淬硬性高的金属材料，此方法慎用。

（4）选择合理的装配焊接顺序和焊接方向

在生产中通常采用以小拼大的焊接结构进行生产，先焊成若干部件和组件，然后装配焊接成整体结构。由于焊件的装配和焊接顺序不同，在生产过程中结构刚性的递增以及对焊接变形的影响也不相同，因此要对其进行分析比较，选择变形最小的合理装配焊接顺序。

一般情况下，应先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝。当同时存在对接焊缝和角焊缝时，一般应先焊对接焊缝，后焊角接焊缝；当同时存在横向焊缝和纵向焊缝时，应先焊横向焊缝，后焊纵向焊缝；当同时存在厚板焊缝和薄板焊缝时，一般应先焊厚板焊缝，后焊薄板焊缝；当结构中同时存在断续焊缝和连续焊缝时，一般应先焊连续焊缝，后焊断续焊缝。

（5）预热

焊接不均匀热场是产生焊接变形的主要原因。因此采用适当的预热，使焊接温度分布趋于均匀，也是一种减小焊接残余变形的有效措施。

（6）用拉伸法和加热法减小焊接薄板的平面外变形

用机械法或预热法使被焊壁板进行拉伸或伸长，与此同时将壁板焊到结构的框架上，焊完后，去掉拉伸载荷。此时壁板的收缩受到被焊框架的拘束，从而在壁板上只有小量的平面外变形产生。这时在焊接后壁板内存有残余拉伸应力，而在框架内则存有残余压应力。这种方法对减小焊接薄板的压曲变形具有良好的效果。

3焊后矫正变形

（1）机械矫正法

利用机构外力使焊件产生与残余变形方向相反的塑性变形，以抵消焊接残余变形。对于薄板焊接件可以采用锤击法来延展焊缝及其周围的部位，以达到减小变形的目的。

（2）火焰加热矫正法

在焊件选定的位置处按一定方向进行火焰加热，使该部位的金属产生压缩塑性变形，并用水冷却时产生收缩来调整焊件的最终形状。此方法操作简单，加热位置、加热范围、加热形状、加热温度要控制好以取得良好的效果。

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