變形的種類

01線性變形1.縱向變形：是焊縫縱向收縮引起的；2.橫向變形：是焊縫橫向收縮引起的；

02角變形   貼角焊縫上層焊量大，收縮量很大，因此角變形主要是焊縫在其高度方向橫向收縮不均勻引起的。

03彎曲變形   對(duì)丁字型截面，焊縫收縮對(duì)重心有偏心距，因而使截面向上彎曲，所以彎曲變形是偏心焊縫的縱向收縮引起的。04扭轉(zhuǎn)變形  鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中，有些特殊的結(jié)構(gòu)形式會(huì)出現(xiàn)波浪線型或螺線型變形即為扭轉(zhuǎn)變形，其成因較為復(fù)雜。焊接變形的影響因素

   焊接變形產(chǎn)生的主要原因是由于焊接過(guò)程中對(duì)焊件進(jìn)行了局部的不均勻加熱，以及隨后的不均勻冷卻作用和結(jié)構(gòu)本身或外加的剛性拘束作用，通過(guò)力，溫度和組織等因素，從而在焊接接頭區(qū)產(chǎn)生不均勻的收縮變形。

011）材料因素   主要是由于材料本身的物理特性造成的，尤其是材料的熱膨脹系數(shù)以及屈服極限還有彈性模量等對(duì)材料的作用，膨脹系數(shù)越大的材料其焊接變形量就越大，彈性模量增大焊接變形隨之減少，而屈服極限大的則會(huì)造成較高的殘余應(yīng)力造成變形增大。不銹鋼的膨脹系數(shù)大于碳鋼的膨脹系數(shù)因此同等厚度的兩種材料不銹鋼的焊接變形的趨勢(shì)大于碳鋼的。

022）結(jié)構(gòu)因素  焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)焊接變形的影響最關(guān)鍵，總體原則是隨著拘束度的增加，焊接殘余應(yīng)力增加，焊接變形則相應(yīng)減少。1.結(jié)構(gòu)剛度就是結(jié)構(gòu)抵抗拉伸和彎曲變形的能力，它主要取決于結(jié)構(gòu)的截面形狀及其尺寸大小。

2.在鋼結(jié)構(gòu)剛性不大時(shí)，焊縫在結(jié)構(gòu)中對(duì)稱布置，施焊程序合理，則只產(chǎn)生線性收縮；當(dāng)焊縫布置不對(duì)稱時(shí)，則還會(huì)產(chǎn)生彎曲變形；焊縫截面重心與接頭截面重心在同一位置上時(shí)，只要施焊程序合理，則只產(chǎn)生線性縮短；當(dāng)焊縫截面重心偏離接頭截面重心時(shí)，則還會(huì)產(chǎn)生角變形。

焊接變形的控制

設(shè)計(jì)措施1合理的選擇焊接的尺寸和形式  在保證結(jié)構(gòu)承載力的情況下，盡可能采用較小的焊縫尺寸，減少焊接熱輸入對(duì)材料性能的影響。

2合理選擇焊縫長(zhǎng)度和數(shù)量  只要允許，采用型材、沖壓件；焊縫多且密集的地方可采用鑄-焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)，可以減少焊縫數(shù)量。此外適當(dāng)增加壁板的厚度，以減少肋板的數(shù)量，或者采用壓型結(jié)構(gòu)代替肋板結(jié)構(gòu)，都可以防止薄板的結(jié)構(gòu)變形。3合理安排焊縫位置  安排焊縫盡可能采用對(duì)稱于截面中性軸，或使焊縫接近中性軸，這對(duì)減少梁柱的撓曲變形有良好的效果。

工藝措施1反變形法  利用反變形的方式來(lái)控制焊接變形是常用的焊接方法。拼裝時(shí)，根據(jù)工藝試驗(yàn)和施工經(jīng)驗(yàn)，使構(gòu)件向焊接變形相反方向做適量的預(yù)變形，以控制焊接變形。這種方法需要預(yù)先進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)焊縫的設(shè)計(jì)要求，選用材質(zhì)和規(guī)格相同的鋼板預(yù)先做一個(gè)試件進(jìn)行焊接，使焊縫形式、焊腳高度符合設(shè)計(jì)要求，焊完冷卻到環(huán)境溫度后測(cè)量翼板的變形量，把所測(cè)量的數(shù)值作為壓制反變形的參數(shù)，壓力機(jī)在翼板中心線上壓出變形量的數(shù)值，使翼板的兩端預(yù)先呈上翹狀態(tài)，抵消焊接變形量，焊好正好持平。采用這種方法需要一臺(tái)相應(yīng)噸位的液壓壓力機(jī)。2留余量法   在下料時(shí)，將零件的實(shí)際長(zhǎng)度或者寬度尺寸比設(shè)計(jì)尺寸適當(dāng)加大以補(bǔ)償焊件的收縮，此方法適用于防止焊件的收縮變形。放拼裝臺(tái)時(shí)要放出收縮量，一般受彎構(gòu)件長(zhǎng)度不大于24m時(shí)放5mm，長(zhǎng)度大于24m時(shí)放8mm。3剛性固定法   焊接時(shí)在平臺(tái)上或在重疊的構(gòu)件上設(shè)置夾具固定構(gòu)件，增加剛性后，再進(jìn)行焊接，這樣焊接中的加熱和冷卻的收縮變形，被固定夾具的外力所限制，但這種方法只適應(yīng)塑性較好的低碳結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，不適用中碳鋼和可焊性更差的鋼材。①將焊件固定在剛性平臺(tái)上（適合于薄板拼接時(shí)的剛性固定）。②將焊件組合成剛性更大或者對(duì)稱的結(jié)構(gòu)（適合T型梁等結(jié)構(gòu)的控制）。③利用焊接夾具增加結(jié)構(gòu)的剛性和拘束。④利用臨時(shí)支撐來(lái)增加結(jié)構(gòu)的拘束。4選擇合理的裝配焊接順序   鋼結(jié)構(gòu)制作拼裝的平臺(tái)應(yīng)具備標(biāo)準(zhǔn)的水平面，平臺(tái)的剛度應(yīng)保證構(gòu)件在自重壓力下，不失溫，不下沉，以保證構(gòu)件的平直。小型結(jié)構(gòu)可一次裝配，用定位焊固定后，以合適的焊接順序一次完成。①大型復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu)，只要允許的條件下，把它分成若干個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的部件，單獨(dú)進(jìn)行焊接，然后進(jìn)行總裝。桁架和屋架端部的基座、屋架的天窗架支撐板應(yīng)預(yù)先拼焊成部件，以矯正后再拼裝到屋架和桁架上，屋架和桁架的焊接順序是：先焊上、下弦連接板外側(cè)焊縫，后焊上、下弦連接板內(nèi)側(cè)焊縫，再焊連接板與腹板焊縫，最后焊腹桿、上弦、下弦之間的墊板。桁架一面全部焊完后翻轉(zhuǎn)，進(jìn)行另一面焊接，其焊接順序相同。手工焊時(shí)，應(yīng)采用偶數(shù)個(gè)焊工同時(shí)從上、下弦中間向兩端對(duì)稱焊接。拼裝時(shí)，為防止構(gòu)件在拼裝過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力和變形，應(yīng)使不同型號(hào)零件的規(guī)格或形狀符合規(guī)定的尺寸和樣板要求，在拼裝時(shí)不宜采用較大的外力強(qiáng)制組對(duì)，以防止構(gòu)件焊后產(chǎn)生過(guò)大的拘束應(yīng)力而發(fā)生變形。②正在施焊的焊縫應(yīng)靠近結(jié)構(gòu)截面的中性軸。③對(duì)于焊縫非對(duì)稱布置的結(jié)構(gòu)，裝配焊接時(shí)應(yīng)先焊焊縫少的一側(cè)。

④截面對(duì)稱布置的結(jié)構(gòu)，裝配焊接順序是先整體裝配后焊接，焊接時(shí)應(yīng)采用對(duì)角焊法的順序以平衡變形，同時(shí)應(yīng)采用翻轉(zhuǎn)架或轉(zhuǎn)動(dòng)胎具，以便形成船形位置焊縫。否則應(yīng)由偶數(shù)個(gè)焊工分別采用平焊和仰焊，由中間向兩端焊接。⑤長(zhǎng)焊縫（1m以上）焊接時(shí)，可采用圖12所示的方向和順序進(jìn)行焊接，以減少焊后的收縮變形。5焊接工藝措施   焊接施工時(shí)，應(yīng)選擇合適的焊接電流、速度、方向、順序，以減少變形。焊接金屬構(gòu)件時(shí)，應(yīng)先焊短，后焊長(zhǎng)；先焊立，后焊平；先焊對(duì)接縫，再焊搭接縫，應(yīng)從中間到兩邊，從里到外焊接。集中的焊縫應(yīng)采用跳焊法，長(zhǎng)焊縫采用分段退步焊和對(duì)稱焊接法。焊接變形矯正方法

   構(gòu)件發(fā)生彎曲和扭曲變形的程度超過(guò)現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求時(shí)，必須進(jìn)行矯正，方法有：機(jī)械矯正法、火焰矯正法和混合矯正法。施工時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況合理選用，矯正時(shí)要遵守以下原則：先總體，后局部；先主要，后次要；先下部，后上部；先主件，后副件。1機(jī)械矯正法   機(jī)械矯正法是利用機(jī)械力的作用，以矯正焊接變形，常采用專用矯正機(jī)，或撐直機(jī)、壓力機(jī)、千斤頂及各種小型機(jī)具頂壓矯正構(gòu)件變形。矯正時(shí)，將構(gòu)件變形部位放在倆支撐之間，對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件凸出部位緩慢施力，即可矯正。2火焰矯正法   采用火焰矯正的原理與焊接變形的原理相同，只是反其道而用之，通過(guò)給金屬輸入熱量，使金屬達(dá)到塑性狀態(tài)，從而產(chǎn)生形變，構(gòu)件被局部加熱后，依靠加熱區(qū)的膨脹和收縮差，使構(gòu)件按照預(yù)定的方向發(fā)生變形，從而達(dá)到矯正的目的。用火焰加熱矯正構(gòu)件時(shí)，一定要讓構(gòu)件處于自由狀態(tài)，一些自重較大的構(gòu)件加熱后要用吊具提起離開(kāi)平臺(tái)，以免自重產(chǎn)生的摩擦力阻礙變形，影響矯正效果。采用火焰矯正法，20m長(zhǎng)的鋼柱其側(cè)向彎曲和起拱量可以矯正在6mm之內(nèi)，翼板下?lián)隙瓤煽刂圃?/span>2mm內(nèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于規(guī)范要求。但用火焰矯正，在實(shí)際施工中很難定量地確定加熱部位，加熱溫度，時(shí)間，區(qū)域長(zhǎng)度等，主要靠積累經(jīng)驗(yàn)。

    利用火焰矯正方便快捷，但必須注意幾項(xiàng)基本要領(lǐng)。首先加熱溫度要掌握好，一般控制在650~850℃之間；要掌握在不同環(huán)境和不同氣溫情況下的加熱溫度；變形量較大的構(gòu)件一次加熱不能清除變形時(shí)，應(yīng)錯(cuò)開(kāi)原來(lái)的加熱點(diǎn)進(jìn)行第二次加熱矯正；采用合理的矯正順序，先矯正翼板的不平、傾斜，再矯正側(cè)向彎曲和起拱；矯正過(guò)程中要經(jīng)常用靠尺、細(xì)鋼線、水準(zhǔn)儀等檢查矯正情況，防止矯枉過(guò)正，產(chǎn)生新的變形。3錘擊法   錘擊法不僅可以消除焊接接頭殘余應(yīng)力，還可用來(lái)延展焊縫及其周圍壓縮塑性變形區(qū)域的金屬，達(dá)到消除焊接變形的目的，錘擊法經(jīng)常用來(lái)矯正不太厚的板結(jié)構(gòu)，但該法的缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度大，表面質(zhì)量欠佳。

4強(qiáng)電磁脈沖矯正法（電磁錘法）   該法是利用強(qiáng)電磁脈沖形成的電磁場(chǎng)沖擊力，在焊件上產(chǎn)生與殘余變形相反的變形量，達(dá)到矯正的目的。它的工作原理是高壓電容通過(guò)圓盤(pán)形線圈組成的電磁錘放電，在線圈與工作之間感應(yīng)生成很強(qiáng)的脈沖電磁場(chǎng)，形成一個(gè)較均勻的壓力脈沖，用以矯正。采用該方法矯正的優(yōu)點(diǎn)是在工件表面不會(huì)產(chǎn)生如錘擊所壓成的撞擊損傷痕跡，沖擊能量可控，但該方法只能用于導(dǎo)電系數(shù)高的鋁、銅等材料的薄壁焊接構(gòu)件。    除了上述的矯正方法外，還有振動(dòng)法、爆炸法、超聲波法、電液法、靜力加壓矯直法等主要用于降低殘余應(yīng)力大小和改善殘余應(yīng)力的分布狀態(tài)，但是，這些方法分別存在著各自的局限性，限制了其在焊接生產(chǎn)過(guò)程中的推廣。