薄板焊接变形控制措施

薄板结构一般是指由厚度不超过4毫米的钢板(包括不锈钢板、镀锌板和马口铁)焊接而成的结构。电弧焊是一个快速加热和冷却的不均匀过程。焊接过程中和焊接后，焊接部件会变形。影响焊接变形的最根本因素是焊接过程中的热变形和焊接构件的刚度。在焊接过程中，热变形受到构件刚度的制约，发生压缩塑性变形，导致焊接残余变形。

控制焊接变形的方法

1.设计措施

(1)选择合理的焊缝尺寸:

随着焊缝尺寸的增大，变形会增大。但是过小的焊缝尺寸会降低结构的承载能力，加快焊接接头的冷却速度，增加热影响区的硬度，容易导致裂纹等缺陷。因此，在满足结构承载能力和保证焊接质量的前提下，工艺中可能选择的最小焊缝尺寸应随板厚一起选择。

(2)尽量减少焊接数量:

适当选择板材厚度，减少筋条数量，以减少焊缝矫正量和焊后变形。例如，对于薄板结构，可以用压制结构代替肋结构，以减少焊缝数量，防止或减少焊后变形。

(3)合理安排焊缝位置:

如果焊缝对称于焊接件截面的中性轴，或者如果焊缝靠近中性轴，则弯曲变形可以减小。

(4)预留收缩余量:

在设计时，通过估算焊接接头的收缩量和预留收缩余量，可以控制焊接件的纵向和横向收缩变形。

(5)留出焊接夹具的位置:

在结构上，有一个可以安装焊接夹具的位置，这样就可以利用夹具来控制焊接过程中的技术变形。

2.反向变形法

(1)厚度为8 ~ 12mm的钢板单面V型坡口对接焊，组装时反向变形1.5，焊后几乎没有角变形。

(2)对于工字梁焊后横向收缩引起的角变形，如果在焊前预先将上、下盖板压入反向变形(塑性变形)，组装后再进行焊接，则可以消除焊后上、下盖板的角变形。而上下盖板的反向变形主要与板的厚度和宽度以及腹板厚度和热输入有关。

(3)锅炉和容器的管接头集中在上部，焊后产生弯曲变形。所以需要借用强制防变形夹紧装置，配合对称均匀加热的痕迹顺序。交替跳焊法采用外力作用下的弹性抗变形和合理的加热焊接顺序，可基本消除焊后弯曲变形。

(4)桥式起重机的两根主梁是由左右腹板和上下盖板组成的箱形结构。为了提高横梁的刚度，横梁上有大大小小的肋，这些肋的角焊缝大部分集中在横梁的上部，焊接后会造成下径向的弯曲变形。但桥式起重机的技术要求规定主梁焊接后要有一定的拱度。为解决焊后变形与技术要求之间的矛盾，常采用腹板预拱度的方法，即备料时，预先预留两块腹板的拱度。

3.刚性固定方法

焊接前，焊件受到外部刚性的约束，迫使焊件在焊接过程中不能自由变形。

(1)焊接法兰时，将两个法兰背靠背固定，可有效减少角度变形。

(2)薄板对接时，在四周压铁，防止薄板焊后产生波浪变形。

焊接后，当去掉外部约束时，焊件上仍会有一点变形，但比原来小得多。这种方法会在焊件中造成较大的焊接应力，所以对焊后容易开裂的材料要慎用。

4.选择合理的装配和焊接顺序。

焊接顺序对焊接结构有很大影响。焊接顺序不当会影响整个过程的顺利进行。对于非对称焊接结构，更应注意合理的排列顺序。

(1)如果工字钢可以两个人同时焊接。

(2)当回复布局不对称时，应先焊接焊缝少的一侧，因为焊缝先变形大，再用另一侧焊缝多产生的变形来抵消焊缝先产生的变形，这样可以大大减少整个结构的变形。

(3)焊接长焊缝时，直通焊的变形最大，这是连续焊接中对接焊部位长时间加热的结果。如有可能，应将连续焊改为间歇焊，这样可以减少焊缝和母材因受热面增大而产生的塑性变形。

5.散热方法

在焊接过程中，通过强制冷却(喷水冷却)的方式将焊接区域的热量散发出去，迫使受热面积大大减小，从而达到减小变形的目的。

比如散热法可以减少焊接变形，但不适合焊接淬硬能力高的焊件。

6.自重法

如果工字钢上焊缝比下焊缝多，焊接后工字钢会向上弯曲。

比如将工字钢翻转搁置，两端放置两个桥墩，焊接后的弯曲变形可以通过梁自重的弯曲趋势逐渐抵消。横梁放置一定时间后，会变平或仅有少量弯曲变形。关键是两个桥墩之间的距离一定要选得合适。