刚开始的焊工，甚至那些经验更丰富的焊工，通常都在努力解决焊缝变形的问题(焊接电弧产生的热量导致基板翘曲)。由于许多原因，变形是令人烦恼的，但最关键的原因之一是可能产生的焊缝结构不健全。这篇文章将帮助定义什么是焊接变形，然后提供一个实际的理解变形的原因，收缩的影响，在各种类型的焊接组件和如何控制它，最后看看控制变形的方法。

什么是焊接畸变？
在焊接金属和相邻的底座金属的加热和冷却循环期间，焊接中的变形导致焊接金属和焊接过程的冷却循环期间的膨胀和收缩。在一部分的一侧进行所有焊接将导致比焊缝从一侧交替到另一侧交替的更大的变形。在这种加热和冷却循环期间，许多因素影响金属的收缩并导致变形，例如施加热量的物理和机械性能。例如，随着焊接区域的温度增加，钢板的屈服强度，弹性和导热率降低，而热膨胀和比热量增加（图3-1）。反过来，这些变化会影响热流和热分布的均匀性。

图。图3-1钢的性能变化随着温度的增加，使焊接周期内发生的事情进行了复杂分析 - 因此，了解有助于焊接变形的因素。

失真的原因
为了了解在加热和冷却金属期间发生失真的方式以及为何，考虑图3中所示的钢条。3-2。当杆均匀加热时，它在所有方向上膨胀，如图3-2（a）所示。当金属冷却到室温时，它均匀地收缩到其原始尺寸。

图3-2如果钢筋均匀加热，同时无限制，如（a），它将在所有方向上扩展并返回其原始脱脂器上的冷却。如果抑制，如（b）中，在加热期间，它可以仅在垂直方向上扩展 - 变得更厚。在冷却时，使变形的律棒合同均匀，如（c）所示，因此永久变形。这是对焊接组件变形的基本原因的简化解释。

但是，如图3-2(b)所示，如果在加热时约束钢筋(就像在虎钳中一样)，就不会发生横向膨胀。但是，由于在加热过程中必须发生体积膨胀，棒材在垂直方向(厚度上)膨胀，变得更厚。当变形后的棒材回到室温时，它仍然倾向于向各个方向均匀收缩，如图3-2 (c)所示。棒材现在更短，但更厚。它已经永久变形或扭曲了。(为了简化，草图只显示了厚度上的扭曲。但实际上，长度也受到了类似的影响。)

在焊接接头中，这些相同的膨胀和收缩力作用于焊接金属和基础金属。随着焊接金属凝固和熔化与基础金属，其最大值从其扩展。在冷却时，它试图将通常占据在较低温度下的体积上，但它受到相邻底座金属的抑制。因此，压力在焊缝和相邻的基础金属内产生。此时，焊接延伸（或产量）和滤网，从而调节较低温度的体积要求。但是，只有那些超过焊接金属的屈服强度的应力通过这种紧张释放。当焊缝到达室温 - 假设基本金属的完全约束使其不能移动 - 焊缝将含有锁定的拉伸应力大致等于金属的屈服强度。如果去除限制（保持工件的夹具或相对的收缩力），则剩余应力被部分放松，因为它们导致基础金属移动，从而使焊接扭曲。

收缩控制-你能做什么来减少失真
为防止或最小化焊接失真，必须在设计和焊接期间使用方法来克服加热和冷却循环的影响。不能防止收缩，但可以控制。可以使用多种方式来最小化由收缩造成的扭曲：

1.不要超薄
放置在关节中的金属越多，收缩力越大。正确尺寸尺寸尺寸为接头的要求不仅最小化失真，而且节省了焊接金属和时间。通过使用平坦的或略微凸胎，并通过适当的边缘制备和装配，可以最小化圆角焊缝中的焊接金属的量。高凸珠中的过量焊接金属不会增加代码工作中的允许强度，但它确实增加了收缩力。

当焊接重型板（超过1英寸厚）斜布或甚至双斜面可以节省大量的焊接金属，这会自动转化为更小的变形。

通常，如果失真不是问题，请选择最经济的关节。如果失真是一个问题，请选择焊接应力彼此平衡的接头或需要最少焊接金属的接头。

2.使用间歇式焊接
尽可能最小化焊接金属的另一种方法是在可能的情况下使用间歇而不是连续焊接，如图3-7（c）所示。例如，为了将加强件连接到板，例如，间歇焊缝可以减少焊接金属多达75％，但提供所需的强度。

图3-7可以通过防止 - 或建设性地使用的技术防止或最小化或最小化变形 - 加热和冷却循环的影响。

3.尽可能少量的焊接通过
图3-7(d)，当横向畸变可能成为问题时，使用大电极的较少通道比使用小电极的较多通道更可取。每个通道造成的收缩倾向于累积，因此增加了总收缩时，许多通道被使用。

4.将焊接放置在中性轴附近
通过为收缩力提供较小的杠杆来最小化变形，以将板拉出对准。图3-7（e）说明了这一点。焊接和焊接序列的两种设计都可以有效地用于控制失真。

图3-7可以通过防止 - 或建设性地使用的技术防止或最小化或最小化变形 - 加热和冷却循环的影响。

5.平衡中性轴周围的焊缝
如图3-7(f)所示，这种做法抵消了一个收缩力与另一个收缩力，从而有效地减少了焊接件的变形。在这里，装配的设计和适当的焊接顺序也是重要的因素。

6.使用后退焊接
在BackStep技术中，焊接的一般进展可能是从左到右的，但是每个珠段从右到留下，如图3-7（g）。当放置每个胎圈段时，加热的边缘膨胀，其临时将板在B处分离。但随着热量在板上移动到C，沿着外边缘Cd的膨胀将板延伸在一起。当第一个珠子铺设时，这种分离最为明显。由于先前焊缝的抑制，平板较少且较少地扩展较少且较少。BackStepping可能在所有应用中都无效，并且不能经济地在自动焊接中使用。

图3-7可以通过防止 - 或建设性地使用的技术防止或最小化或最小化变形 - 加热和冷却循环的影响。

7.预测收缩力
预设零件（乍一看，我认为这是指在焊接之前的开销或垂直焊接位置，这不是这种情况）可以使收缩率执行建设性的工作。若干组件以这种方式预设，如图3-7（h）所示。可以从少数试验焊缝中确定将板的收缩所需的预设量拉入对准。

图3-7(i)是使用反向机械力来抵消焊接造成的变形的简单例子。焊接槽的顶部-将包含大量的焊接金属-是延长时，板是预设的。因此，完成的焊缝略长，如果它是在平板上。焊接后，当夹具被释放，板返回到平面形状，允许焊缝通过缩短到一条直线来减轻其纵向收缩应力。这两种作用是一致的，焊接板的平整度是理想的。

平衡收缩力的另一个常见做法是将相同的焊接定位回来，图3-7（j）紧紧地夹紧它们。在两个组件上完成焊接，并在释放夹具之前冷却。通过在夹紧前的部件之间的合适位置插入楔形件，可以与该方法组合。

特别是在重型焊接中，构件的刚度及其相互之间的布置可以提供所需的平衡力。如果这些自然平衡力不存在，就必须使用其他方法来抵消焊缝金属中的收缩力。这可以通过平衡一个收缩力与另一个或通过夹具创造一个相反的力来实现。相反的力可能是:其他收缩力;由夹具、夹具或夹具施加的抑制力;由大会成员的安排而产生的约束力;或由于重力而使构件下垂的力。

8.规划焊接顺序
规划良好的焊接序列涉及将焊接金属放置在组件的不同点，使得随着结构在一个地方收缩，它抵消已经制造的焊缝的收缩力。该实施例是在中性轴的两侧交替地焊接在对接接头中的完全关节穿透槽焊接，如图3-7（k）。在圆角焊缝中的另一个例子包括根据图3-7（L）所示的序列进行间歇焊缝。在这些实施例中，焊缝1的收缩通过焊缝2中的收缩而平衡。

图3-7可以通过防止 - 或建设性地使用的技术防止或最小化或最小化变形 - 加热和冷却循环的影响。

夹具、夹具和夹具将零件锁定到所需的位置，并将其固定到焊接完成的位置，这可能是控制小型组件或部件变形最广泛使用的手段。在本节早些时候提到过，夹具提供的约束力增加了焊件的内部应力，直到焊缝金属的屈服点达到。对于低碳板的典型焊接，该应力水平约为45000 psi。有人可能会认为，在焊接部分从夹具或夹具上移除后，这种应力会引起相当大的运动或变形。然而，这种情况不会发生，因为与在焊接过程中不使用约束时发生的移动量相比，这种应力产生的应变(单位收缩)非常低。

9.消除焊接后的收缩力
喷丸是一种方法来抵消焊珠的收缩力，因为它很酷。基本上，喷丸伸展珠子并使其变薄，从而减轻（通过塑性变形）通过收缩而引起的应力作为金属冷却。但这种方法必须与护理一起使用。例如，由于隐藏裂缝或引起一个的危险，根珠应该永远不会被喷丸。一般来说，最终通过不允许喷丸，因为可能覆盖裂缝和干扰检查，并且由于不希望的工作 - 硬化效果。因此，该技术的效用是有限的，即使已经存在介于普通的删除术之间是唯一的失真或开裂问题的解决方案。在采用工作岗位之前，应获得工程批准。

另一种消除收缩力的方法是通过消除热应力——对焊接件进行控制加热到较高的温度，然后进行控制冷却。有时两个相同的焊接是背对背夹，焊接，然后应力减轻，同时保持在这种直的条件。因此，使焊缝变形的残余应力被降到最低。

10.最小化焊接时间
由于焊接过程中会发生复杂的加热和冷却循环，而且传热需要时间，所以时间因素会影响变形。一般来说，最好在周围大量金属升温和膨胀之前快速完成焊接。焊接工艺、焊条的类型和尺寸、焊接电流、移动速度等都会影响焊接件的收缩和变形程度。机械化焊接设备的使用减少了焊接时间和受热量影响的金属量，从而减少了变形。例如，用175安培、25伏特和3 ipm的工艺在厚板上沉积给定尺寸的焊缝，每一英寸的线性焊缝需要87,500焦耳的能量(也称为热输入)。在310安培、35伏特和8ipm的条件下，一个大约相同尺寸的焊接需要81,400焦耳/线性英寸。采用较高热输入的焊缝通常会产生较大的变形。(注:我不想使用“过度”和“超过必要”这两个词，因为焊接尺寸，事实上，与热输入有关。一般来说，角焊缝尺寸(英寸)等于热量输入量(kJ/ In)的平方根除以500。因此，这两个焊缝的尺寸很可能不相同。

失真控制的其他技术

水冷夹具
已经开发了各种技术来控制特定焊接的失真。在金属板焊接中，例如，水冷夹具（图3-33）可用于从焊接部件携带热量。铜管钎焊或焊接到铜保持夹，并且在焊接过程中通过管循环。夹具的约束也有助于最小化失真。

图3-33在焊接片元旦快速去除热量的水冷式夹具。

钢铁
如图3-34(a)所示，“强背”是另一种用于板对接焊接变形控制的有用技术。夹子焊接到一个板的边缘和楔子驱动下的夹子，以迫使边缘对齐，并在焊接期间保持他们。

图3-34在对焊接期间控制失真的各种施坦封路布置。

热应力消除
除特殊情况外，通过加热消除应力不能用于纠正变形。然而，在某些情况下，为了防止在焊件完成之前发生进一步的变形，需要消除应力。

摘要：清单以最小化失真

为了在焊接的设计和制造中尽量减少变形，请遵循以下检查表:

• 不overweld
• 控制移动舞台
• 尽可能使用间歇焊接，并与设计要求一致
• 在圆角焊接时使用最小的腿尺寸
• 对于坡口焊接，使用将焊缝金属体积最小化的接头。考虑双面接合而不是单面接合
• 有可能多通焊缝的接头两侧交替焊接
• 使用最少数量的焊接通行证
• 使用低热量输入程序。这通常意味着高沉积速率和更高的旅行速度
• 使用焊接定位器实现最大量的平面焊接量。平面位置允许使用大直径电极和高 -
  沉积速率焊接程序
• 在构件的中性轴上平衡焊缝
• 通过计划的焊接序列和焊接定位，尽可能均匀地分配焊接热量
• 焊接到构件的无约束部分
• 使用夹具、固定装置和牢固的靠背来保持安装和对齐
• 预弯构件或预弯接头，让收缩将其拉回对齐位置
• 按顺序排列组件和最终组件，使焊缝围绕截面的中性轴不断相互平衡

以下这些技术将有助于最小化变形和残余应力的影响。