12 焊接工藝基礎(chǔ)

厚德博學(xué)追求卓越12焊接工藝基礎(chǔ)主要內(nèi)容概述一電弧焊工藝基礎(chǔ)二三焊接接頭組織與性能及改善方法四焊接應(yīng)力與變形焊接

焊接是采用物理或化學(xué)的方法，使分離的材料產(chǎn)生原子或分子結(jié)合，形成具有一定性能要求的整體。

焊接與膠接、機(jī)械連接等同屬材料連接技術(shù)。焊接

人類歷史上應(yīng)用最早的焊接技術(shù)是釬焊。公元前350年羅馬人開始用Sn-Pb合金連接Pb制水管或Cu制金屬工具，我國在春秋中晚期開始采用Sn或Sn-Pb合金作為釬料。

著名的秦兵馬俑出土的銅車馬采用了青銅鑄焊技術(shù)，焊接質(zhì)量上乘，認(rèn)為是2000前的中國焊接技術(shù)。

現(xiàn)代意義的焊接技術(shù)出現(xiàn)在19世紀(jì)初的西方國家。1885年俄羅斯Benardos發(fā)明碳弧焊，1888年俄羅斯H.г.Cлавянов

發(fā)明金屬電極電弧焊，1895年法國LeChatelier獲得了氧乙炔火焰焊的發(fā)明證書，從此焊接技術(shù)開始得到迅速發(fā)展，成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。秦銅車馬國家體育場（鳥巢）鋼結(jié)構(gòu)焊接一、概述1.1焊接方法的分類

焊接是借助金屬原子的結(jié)合與擴(kuò)散，使分離的兩部分金屬牢固地、永久地結(jié)合起來的工藝。

焊接是通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使焊件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法。熔焊電渣焊電弧焊焊條電弧焊氣體保護(hù)焊埋弧焊高能束焊電子束焊激光焊等離子弧焊化學(xué)熱焊氣焊鋁熱焊壓焊摩擦焊超聲波焊爆炸焊擴(kuò)散焊高頻焊電阻焊釬焊及封粘軟釬焊硬釬焊封接粘接1.1焊接方法的分類

（1）熔焊

熔焊是一種將焊件接頭部位加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接過程的方法。采用局部加熱方法，使工件的焊接接頭部位出現(xiàn)局部熔化，通常還須填充金屬，共同構(gòu)成熔池。

熔池經(jīng)冷卻結(jié)晶后，形成牢固的原子間結(jié)合，使分離的工件成為一體。熔焊的加熱速度快，加熱溫度高，接頭部位經(jīng)歷熔化和結(jié)晶過程。熔焊適合于各種金屬和合金的焊接加工。

（2）壓焊

壓焊是在焊接過程中必須對焊件施加壓力（加熱或不加熱）以完成焊接的方法。

在壓力作用下，被焊工件的結(jié)合部位緊密接觸，在無填充金屬的條件下，依靠原子擴(kuò)散或塑性變形及再結(jié)晶（或局部熔化與結(jié)晶），獲得原子間的相互結(jié)合和永久性連接。

（3）釬焊

釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。1.2焊接方法的特點(diǎn)

節(jié)省材料與減輕質(zhì)量焊接的金屬結(jié)構(gòu)件可比鉚接節(jié)省材料10%-25%，采用點(diǎn)焊的飛行器結(jié)構(gòu)重量明顯減輕，運(yùn)載能力提高，油耗降低簡化復(fù)雜零件大型零件的制造焊接方法靈活，可化大為小，以簡拼繁，加工快，工時(shí)少，生產(chǎn)周期短。適應(yīng)性好幾乎可焊接所有的金屬材料和部分非金屬材料，可焊范圍較廣，而且連接性能較好，焊接接頭可達(dá)到與工件金屬等強(qiáng)度能滿足特殊連接要求不同材料焊接到一起，能使零件的不同部分或不同位置具備不同的性能，達(dá)到使用要求。

雖然焊接方法有很多優(yōu)點(diǎn)，但焊接加工在應(yīng)用中仍存在某些不足。例如，不同焊接方法的焊接性有較大差別，焊接接頭的組織不均勻性，焊接熱過程造成的結(jié)構(gòu)應(yīng)力與變形以及各種裂紋問題等1.3焊接方法的應(yīng)用

制造金屬結(jié)構(gòu)件焊接方法廣泛用于各種金屬結(jié)構(gòu)的制造，如橋梁、船舶、壓力容器、化工設(shè)備、機(jī)動(dòng)車輛、礦山機(jī)械、發(fā)電設(shè)備及飛行器等。制造機(jī)器零件和工具焊接件具有剛性好、改型快、周期短、成本低的優(yōu)點(diǎn)，適于單件或小批量生產(chǎn)加工各類機(jī)器零件和工具，如機(jī)床機(jī)架和床身等。修復(fù)采用焊接方法修復(fù)某些有缺陷、失去精度或有特殊要求的工件，可延長其使用壽命，提高使用性能。二、電弧焊工藝基礎(chǔ)2.1焊接電弧

1.電弧的產(chǎn)生與持續(xù)

焊接電弧是在具有一定電壓的電極與焊件之間的氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象，即在局部氣體介質(zhì)中有大量電子流通過的導(dǎo)電現(xiàn)象。引燃焊接電弧時(shí)，由焊接電源提供一定的兩極電壓，兩極輕觸，產(chǎn)生較大的短路電流，使接觸點(diǎn)溫度急劇升高，同時(shí)產(chǎn)生電子逸出和氣體電離，陰極產(chǎn)生熱電子發(fā)射；當(dāng)兩極分開時(shí)，在電場力作用下，自由電子高速飛出，撞擊空隙間氣體的原子和分子，使其部分電離；帶電質(zhì)點(diǎn)同時(shí)在電場力的作用下做定向運(yùn)動(dòng)，即自由電子和陰離子向陽極運(yùn)動(dòng)，陽離子向陰極運(yùn)動(dòng)；

若要使電弧穩(wěn)定燃燒，必須要提供并維持一定的電弧電壓，同時(shí)要保證電弧空間的介質(zhì)有足夠的電離程度，并將電弧長度控制在一定范圍內(nèi)。具備上述條件的電弧可不間斷地持續(xù)燃燒。2.1焊接電弧

2.電弧構(gòu)造與電源

焊接電弧由陽極區(qū)、陰極區(qū)和弧柱組成。陰極區(qū)發(fā)射電子，產(chǎn)生的熱量約占總熱量的36%；陽極區(qū)因陽極表面受到高速電子撞擊，產(chǎn)生的熱量稍高于陰極區(qū)，約占總熱量的43%；弧柱產(chǎn)生的熱量約占總熱量的21%。

各區(qū)的溫度也有所不同，如用結(jié)構(gòu)鋼焊條焊接鋼材時(shí)，陰極區(qū)平均溫度為2400K，陽極區(qū)平均溫度為2600K，弧柱中心區(qū)溫度最高，約為6000~8000K。2.1焊接電弧

2.電弧構(gòu)造與電源

由于陽極區(qū)和陰極區(qū)溫度不同，故在使用直流電源時(shí)，正接和反接的效果不同。

正接時(shí)（工件接正極，焊條接負(fù)極），電弧熱量相對集中于工件，可加大熔深。反接時(shí)（工件接負(fù)極，焊條接正極）則正好相反。直流電源正接：直流電源反接：工件—正極（陽極）；焊條—負(fù)極（陰極）工件—負(fù)極（陰極）；焊條—正極（陽極）厚板、酸性焊條薄板、堿性低氫焊條、低合金鋼和鋁合金如果焊接時(shí)使用的是交流弧焊機(jī)，因?yàn)殡姌O每秒鐘正負(fù)變化達(dá)一百次之多，所以兩極加熱溫度一樣，都在2500K左右，因而不存在正接和反接問題。2.2電弧焊冶金過程及特點(diǎn)

1.電弧焊冶金過程

在電弧高溫作用下，焊條和工件同時(shí)發(fā)生局部熔化，形成熔池；熔化的填充金屬呈球滴狀過渡到熔池。

電弧的移動(dòng)形成動(dòng)態(tài)熔池，熔池前部的加熱熔化與后部的順序冷卻結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行，形成完整的焊縫。焊條藥皮在電弧高溫下一部分分解為氣體，包圍電弧空間和熔池，形成對熔池保護(hù)。另一部分直接進(jìn)入熔池，與熔池金屬發(fā)生冶金反應(yīng)，并形成熔渣而浮于焊縫表面，構(gòu)成渣殼保護(hù)。

電弧在沿焊接方向移動(dòng)中，熔池前部不斷參與熔化，并依靠電弧吹力和電磁力的作用，將熔化金屬吹向熔池后部，逐步脫離電弧高溫而冷卻結(jié)晶。2.2電弧焊冶金過程及特點(diǎn)

2.電弧焊冶金特點(diǎn)010203反應(yīng)區(qū)溫度高于一般的冶煉溫度，熔化金屬與熔渣的接觸面積大，冶金反應(yīng)激烈。熔池小而冷卻速度快，液態(tài)金屬存留時(shí)間短。冶煉條件差，有害氣體容易進(jìn)入熔池，形成氧化物、氮化物、氣孔及雜質(zhì)等缺陷，使焊縫金屬的塑性韌性顯著下降。2.2電弧焊冶金過程及特點(diǎn)

2.電弧焊冶金特點(diǎn)

電弧焊時(shí)，焊接前要對焊件進(jìn)行清理，焊接過程中必須對熔池金屬進(jìn)行機(jī)械保護(hù)和冶金處理。

機(jī)械保護(hù)就是利用熔渣、保護(hù)氣體等機(jī)械方式把熔池和空氣隔開；冶金處理是指向熔池中添加合金元素，改善焊縫金屬的化學(xué)成分和組織。

（1）渣保護(hù)為了使熔池與空氣隔離，可在熔池上覆蓋一層熔渣。

一方面防止金屬氧化和吸氣；另一方面向熔池過渡合金元素，提高焊縫性能；同時(shí)，還可以減少散熱，提高生產(chǎn)率，防止強(qiáng)光輻射；2.2電弧焊冶金過程及特點(diǎn)

（2）氣保護(hù)用于保護(hù)熔池和溶滴的氣體應(yīng)是惰性氣體，并在高溫下不分解，或是低氧化性的不溶于金屬液體的雙原子氣體(如Ar或CO2)。噴嘴結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能使氣體以層流流出。（3）渣-氣聯(lián)合保護(hù)

利用渣的良好的冶金反應(yīng)和焊縫成型特點(diǎn)以及氣體的優(yōu)良電弧熱效率和穩(wěn)弧作用，可獲得良好的熔池保護(hù)效果。如焊條的藥皮及二氧化碳加藥芯。2.3焊條

1.焊條的組成和作用

焊條電弧焊的焊條由兩部分組成。中間是金屬絲制成的焊芯，外部包覆著一定厚度的藥皮。

（1）焊芯是由專門冶煉的焊條鋼經(jīng)軋制和拉拔而成，其主要作用是作為電極和填充金屬。通常結(jié)構(gòu)鋼焊條的含碳量較低。焊芯直徑d一般為1.6~8mm，焊芯長度L一般為200~650mm。

（2）藥皮由多種礦物、鐵合金、有機(jī)物和化工材料混合而成。①提高電弧燃燒的穩(wěn)定性；②對焊接過程和焊縫起保護(hù)作用；③控制焊縫金屬的化學(xué)成分。藥皮的作用：2.3焊條

2.焊條的類型

我國的焊條按用途分為十類；每種類型的焊條又因藥皮類型不同，可具有不同的焊接工藝性能和不同的焊縫力學(xué)性能。2.3焊條

2.焊條的類型

我國的焊條按用途分為十類；每種類型的焊條又因藥皮類型不同，可具有不同的焊接工藝性能和不同的焊縫力學(xué)性能。2.3焊條

2.焊條的類型

根據(jù)GB/T5117-2012規(guī)定，焊條型號(hào)的編制方法如下：用大寫字母和四位數(shù)字表示，字母表示焊條類別；前兩位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值，單位為MPa；第三位數(shù)字表示焊條適用的焊接位置；第三位和第四位數(shù)字的組合表示藥皮類型及焊接電流種類。

例如：焊條型號(hào)E4303，按從左至右的順序，E表示焊條類別，43表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值為430MPa，0表示焊條焊條適用于全位置焊接，03表示焊條藥皮為鈦型、電流類型為交直兩用。

常用的結(jié)構(gòu)鋼焊條的牌號(hào)表示方法用字母J和三位數(shù)字表示。J表示結(jié)構(gòu)鋼焊條，前兩位數(shù)字表示焊縫金屬抗拉強(qiáng)度，第三位表示藥皮類型及采用電源。

例如，焊條牌號(hào)J507，按從左至右的順序，J表示焊條類別為結(jié)構(gòu)鋼焊條，50表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值為500MPa，7表示焊條藥皮為低氫鈉型、電流類型為直流電源。2.3焊條

2.焊條的類型酸性焊條與堿性焊條的區(qū)別？使用時(shí)應(yīng)如何選擇？藥皮中含有多量酸性氧化物（TiO2、SiO2等）的焊條稱為酸性焊條。酸性焊條能交直兩用，焊接工藝性能較好，對水、銹產(chǎn)生氣孔的敏感性不大，電弧穩(wěn)定、飛濺小、熔渣流動(dòng)性好、易于脫渣、焊縫外表美觀。酸性焊條因藥皮中含有較多酸性氧化物，氧化性強(qiáng)，導(dǎo)致焊縫區(qū)合金元素?zé)龘p較多，焊縫的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度較差，適用于一般低碳鋼和強(qiáng)度較低的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接，是應(yīng)用最廣的焊條。酸性焊條與堿性焊條的區(qū)別？使用時(shí)應(yīng)如何選擇？藥皮中含有多量堿性氧化物（CaO、MgO、Na2O等）的焊條稱為堿性焊條。堿性焊條主要靠碳酸鹽（如大理石中的CaCO3）分解出的CO2作為保護(hù)氣體，在弧柱氣氛中H的分壓較低，而且螢石中的CaF2在高溫時(shí)與H結(jié)合成氟化氫HF，從而降低了焊縫中含氫量，故堿性焊條又稱為低氫焊條。堿性渣中的CaO數(shù)量多，熔渣脫S能力強(qiáng)，抗裂性能較好，且由于O和H含量低，非金屬夾雜物較少，故焊件有較高的塑性和韌性，及較好的抗冷裂紋性能；但由于藥皮中含有較多的CaF2，影響氣體電離，所以堿性焊條一般要求直流電源，用反接法焊接。只有當(dāng)藥皮中加放穩(wěn)弧劑才可以用交流電源焊接。2.3焊條

3.焊條的選用原則

（1）等強(qiáng)度原則：低碳鋼和普通低合金鋼構(gòu)件，一般都要求焊縫金屬與母材等強(qiáng)度，因此可根據(jù)鋼材強(qiáng)度等級(jí)來選用相應(yīng)的焊條。

（2）同一強(qiáng)度等級(jí)的酸性焊條和堿性焊條的選用。主要應(yīng)考慮：焊接件的結(jié)構(gòu)形狀、鋼板厚度、載荷性質(zhì)和抗裂性能而定。

（3）低碳鋼與低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接，可按某一種鋼接頭中強(qiáng)度較低的鋼材來選用相應(yīng)的焊條。（4）焊接不銹鋼或耐熱鋼等有特殊性能要求的鋼材，應(yīng)選用相應(yīng)的專用焊條三、焊接接頭組織與性能及改善方法3.1焊接接頭組織與性能焊接時(shí)，電弧沿著工件逐漸移動(dòng)并對工件進(jìn)行局部加熱。因此在焊接過程中，焊縫及其附近的金屬都是由常溫狀態(tài)開始被加熱到較高的溫度，然后再逐漸冷卻到常溫。

由于各點(diǎn)因與焊縫中心距離不同，所受的最高加熱溫度不同，相當(dāng)于對焊接接頭區(qū)域進(jìn)行了一次不同規(guī)范的熱處理，因此焊接接頭的各部位會(huì)出現(xiàn)不同的組織轉(zhuǎn)變和性能變化。焊縫區(qū)各點(diǎn)溫度變化情況

焊接熱循環(huán)的特點(diǎn)是加熱和冷卻速度很快，對易淬火鋼，易導(dǎo)致馬氏體相變；對其它材料，易產(chǎn)生焊接變形、應(yīng)力及裂紋。

電弧焊熱源的高溫集中熔化焊縫區(qū)金屬，并向工件金屬傳導(dǎo)熱量，必然引起焊縫及附近區(qū)域金屬的組織和性能發(fā)生變化。

整個(gè)焊接接頭由焊縫區(qū)、熔合區(qū)、熱影響區(qū)構(gòu)成。3.1焊接接頭組織與性能

1.焊縫區(qū)

焊縫區(qū)金屬是由母材和焊條（絲）熔化形成的熔池經(jīng)冷卻結(jié)晶而成的。

焊縫金屬在結(jié)晶時(shí)，是以熔池和母材金屬交界處的半熔化晶粒為晶核，向散熱最快方向生長成為柱狀晶粒，最后這些柱狀晶在焊縫中心相接觸而停止生長，呈柱狀鑄態(tài)組織。

這種結(jié)晶過程使化學(xué)成分和雜質(zhì)易在焊縫中心區(qū)產(chǎn)生偏析，引起焊縫金屬力學(xué)性能下降。

焊接時(shí)，熔池金屬受電弧吹力和保護(hù)氣體的吹動(dòng)，熔池底壁柱狀晶體的成長受到干擾，柱狀晶體呈傾斜狀，晶粒有所細(xì)化。

同時(shí)由于焊接材料的滲合金作用，焊縫金屬中錳、硅等合金元素含量可能比母材(即焊件)金屬高，焊縫金屬的力學(xué)性能一般不低于母材金屬的性能。低碳鋼焊接接頭組織3.1焊接接頭組織與性能

2.熔合區(qū)

熔合區(qū)是焊接接頭中，焊縫金屬向熱影響區(qū)過渡的區(qū)域。

該區(qū)很窄，兩側(cè)分別為經(jīng)過完全熔化的焊縫區(qū)和完全不熔化的熱影響區(qū)。熔合區(qū)的加熱溫度在合金的固-液相線之間。

熔合區(qū)具有明顯的化學(xué)不均勻性，從而引起組織不均勻，其組織特征為少量鑄態(tài)組織和粗大的過熱組織，因而塑性差，強(qiáng)度低，脆性大，易產(chǎn)生焊接裂紋和脆性斷裂，是焊接接頭最薄弱的環(huán)節(jié)之一。

在低碳鋼焊接接頭中，熔合區(qū)雖然很窄(0.1～1mm)，但因其強(qiáng)度、塑性和韌性都下降，而且此處接頭斷面變化，易引起應(yīng)力集中，所以熔合區(qū)在很大程度上決定著焊接接頭的性能。3.1焊接接頭組織與性能

3.熱影響區(qū)

熱影響區(qū)是焊縫兩側(cè)因焊接熱作用沒有熔化，但發(fā)生金相組織變化和力學(xué)性能變化的區(qū)域。根據(jù)熱影響區(qū)內(nèi)各點(diǎn)受熱情況不同，熱影響區(qū)可劃分為過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。

（1）過熱區(qū)：指熱影響區(qū)內(nèi)具有過熱組織或晶粒顯著粗大的區(qū)域。（1-3mm）

加熱溫度：AC3以上100~200℃至固相線之間（T固~1100℃）。

該區(qū)內(nèi)奧氏體晶粒急劇長大，形成過熱組織，因此塑性和韌性差，是焊接熱影響區(qū)內(nèi)性能最差的區(qū)域。對易淬火硬化材料，此區(qū)的脆性會(huì)更大。3.1焊接接頭組織與性能

3.熱影響區(qū)

（2）正火區(qū)：正火區(qū)是指熱影響區(qū)內(nèi)相當(dāng)于受到正火熱處理的區(qū)域。（1.2-4mm）

加熱溫度：AC3至AC3以上100~200℃之間。

加熱時(shí)金屬發(fā)生重結(jié)晶，轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的奧氏體晶粒。冷卻后得到均勻而細(xì)小的鐵素體和珠光體組織，相當(dāng)于熱處理中的正火組織，所以通常稱為正火區(qū)。

由于該區(qū)晶粒細(xì)小均勻，故既有較高的強(qiáng)度，又具有較好的塑性和韌性，是焊接接頭中綜合力學(xué)性能最好的區(qū)域。3.1焊接接頭組織與性能

3.熱影響區(qū)

（3）部分相變區(qū)：指熱影響區(qū)內(nèi)組織發(fā)生部分轉(zhuǎn)變的區(qū)域。

加熱溫度：在AC1至AC3之間。

該區(qū)內(nèi)的珠光體和部分鐵素體發(fā)生重結(jié)晶，使晶粒細(xì)化，而另一部分鐵素體來不及轉(zhuǎn)變，冷卻后成為粗大的鐵素體與細(xì)晶粒珠光體的混合組織。

由于晶粒大小不一，故該區(qū)力學(xué)性能變差。3.2改善焊接接頭組織與性能的方法

電弧焊方法不可避免地要出現(xiàn)熔合區(qū)和熱影響區(qū)。這兩個(gè)區(qū)域的大小和組織性能取決于被焊材料、焊接方法、焊接工藝參數(shù)等因素。

1.用焊條電弧焊或埋弧焊方法焊接一般低碳鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，因熱影響區(qū)較窄，危害性較小，焊后不進(jìn)行處理即可使用。

2.但對重要的碳鋼結(jié)構(gòu)件、低合金鋼結(jié)構(gòu)件，則必須注意熱影響區(qū)帶來的不利影響。為消除其影響，一般采用焊后正火處理，使焊縫和焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變成為均勻的細(xì)晶結(jié)構(gòu)，以改善焊接接頭的性能。

3.對焊后不能進(jìn)行的熱處理的金屬材料或構(gòu)件，則只能通過正確的選擇焊接材料、焊接方法與焊接工藝上來減少焊接熱影響區(qū)的范圍。

例如，通過調(diào)整焊縫金屬的化學(xué)成分以改善焊接接頭的性能；盡量采用較小的焊接線能量（熱源功率與焊接速度之比），以減小過熱區(qū)的寬度，降低晶粒長大的程度。四、焊接應(yīng)力與變形4.1焊接應(yīng)力的形成

焊接過程是一個(gè)極不平衡的熱循環(huán)過程，即焊縫及其相鄰區(qū)金屬都要由室溫被加熱到很高溫度（焊縫金屬已處于液態(tài)），然后再快速冷卻下來。

由于在這個(gè)熱循環(huán)過程中，焊件各部分的溫度不同，隨后的冷卻速度也各不相同，因而焊件各部位在熱脹冷縮和塑性變形的影響下，必將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形或裂紋。

焊縫是靠一個(gè)移動(dòng)的點(diǎn)熱源來加熱的，隨后逐次冷卻下來所形成的。因而應(yīng)力的形成、大小和分布狀況較為復(fù)雜。1.焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因4.1焊接應(yīng)力的形成

當(dāng)焊縫及相鄰區(qū)金屬處于加熱階段時(shí)都會(huì)膨脹，但受到焊件冷金屬的阻礙，不能自由伸長而受壓，形成壓應(yīng)力，該壓應(yīng)力使處于塑性狀態(tài)的金屬產(chǎn)生壓縮變形。隨后再冷卻到室溫時(shí)，其收縮又受到周邊冷金屬的阻礙，不能縮到自由收縮所達(dá)到的位置，因而產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力（焊接應(yīng)力）。4.1焊接應(yīng)力的形成

工件焊接后產(chǎn)生變形和應(yīng)力對結(jié)構(gòu)件的制造和使用會(huì)產(chǎn)生不利影響。2.焊接變形與應(yīng)力的危害產(chǎn)生焊接變形，可能使焊接結(jié)構(gòu)尺寸不合要求，組裝困難，間隙大小不一致等，從而影響焊件質(zhì)量。焊接殘余應(yīng)力會(huì)增加工件工作時(shí)的內(nèi)應(yīng)力，降低承載能力；還會(huì)引起裂紋，甚至造成脆斷，應(yīng)力的存在會(huì)誘發(fā)應(yīng)力腐蝕裂紋。殘余應(yīng)力是一種不穩(wěn)定狀態(tài)，在一定條件下會(huì)衰減而產(chǎn)生一定的變形，使構(gòu)件尺寸不穩(wěn)定，所以減少和防止焊接變形和應(yīng)力是十分必要的。4.2減小和消除焊接應(yīng)力的措施

對于承載大、壓力容器等重要結(jié)構(gòu)件，焊接應(yīng)力必須加以防止和消除。減小和消除焊接應(yīng)力可采取如下措施：（1）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選用塑性好的材料，要避免使焊縫密集交叉，避免使焊縫截面過大和焊縫過長。4.2減小和消除焊接應(yīng)力的措施

（2）采用合理的焊接順序，使焊縫能夠自由地收縮，以減少應(yīng)力。因先焊焊縫1導(dǎo)致對焊縫2的拘束度增加，而增大殘余應(yīng)力，使A區(qū)易產(chǎn)生裂紋。（3）焊前對焊件預(yù)熱，可以減弱焊件各部位間的溫差，從而顯著減小焊接應(yīng)力。（4）當(dāng)焊縫還處在較高溫度時(shí)，錘擊焊縫使金屬伸長，也能減少焊接殘余應(yīng)力。（5）當(dāng)需較徹底地消除焊接應(yīng)力時(shí)，可采用焊后去應(yīng)力退火方法來實(shí)現(xiàn)。此時(shí)需將焊件加熱至500?650℃左右，保溫后緩慢冷卻至室溫。4.3焊接變形的基本形式焊接應(yīng)力的存在，會(huì)引起焊件的變形。具體焊件會(huì)出現(xiàn)哪種變形與焊件結(jié)構(gòu)、焊縫布置、焊接工藝及應(yīng)力分布等因素有關(guān)。小型焊件，整體尺寸減小坡口結(jié)構(gòu)上下不對稱或受熱不均勻焊縫結(jié)構(gòu)不對稱，分布不均勻焊接薄板多焊縫和長焊縫4.4減小和消除焊接變形的措施

焊接變形的存在改變了構(gòu)件的形狀和尺寸，過大的變形量將使焊件報(bào)廢。因此，必須加以防止和消除。

焊件產(chǎn)生變形主要是由焊接應(yīng)力所引起，預(yù)防焊接應(yīng)力的措施對防止焊接變形都是有效的。

1.正確設(shè)計(jì)焊件的結(jié)構(gòu)當(dāng)對焊件的變形有較高限定時(shí)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用對稱結(jié)構(gòu)或大剛度結(jié)構(gòu)、焊縫對稱分布結(jié)構(gòu)都可減小或不出現(xiàn)焊接變形。4.4減小和消除焊接變形的措施

2.采用合理的焊接工藝在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的前提下，可采取如下工藝措施達(dá)到減小和消除焊接變形的目的。（1）反變形法預(yù)測焊后可能出現(xiàn)的變形大小和方向，焊前將工件預(yù)先反方向變形，焊后可抵消發(fā)生的焊接變形。4.4減小和消除焊接變形的措施

2.采用合理的焊接工藝（2）剛性固定法

利用焊前裝配使工件的相對位置固定，用夾具強(qiáng)制性約束焊接變形。采用定位焊組裝也可防止焊接變形。

剛性固定法不適合焊接淬硬性較大的鋼結(jié)構(gòu)件和鑄鐵件，通常用于塑性好的小型工件焊接。4.4減小和消除焊接變形的措施

2.采用合理的焊接工藝（3）合理選擇焊接次序

正確選擇焊接參數(shù)和焊接次序，對減小焊接變形也很重要，這樣可使溫度分布更加均衡，開始焊接時(shí)產(chǎn)生的微量變形，可被后來焊接部位的變形所抵消。

采用圖中數(shù)字順序焊接，則后焊焊道產(chǎn)生的變形可抵消前焊焊道所產(chǎn)生的變形。4.4減小和消除焊接變形的措施

2.采用合理的焊接工藝（3）合理選擇焊接次序

正確選擇焊接參數(shù)和焊接次序，對減小焊接