薄板焊接变形控制技术

（１）等离子切割和激光切割对薄板变形的影响

（２）切割质量对薄板变形的影响

图５ 切割方法和切割质量对薄板焊接变形的影响［１］

2.2 焊接方法对焊接变形的影响

合适的焊接方法需要考虑生产效率和焊接质量，所以焊接方法、焊接工艺和焊接程序显著影响焊接变形的水平。因此所采用的焊接方法必须具有高的熔敷效率和尽量少的焊道。另外，还必须具有小的热输入。通常用于船体焊接的方法有单面埋弧焊、双面埋弧焊、药芯焊丝电弧焊、惰性气体保护焊、活性气体保护焊等。从廿世纪80年代开发成功并于90年代应用于HY80钢建造舰船的T.I.M.E焊接方法，其焊接变形的控制也非常理想，其变形量只是常规手工焊和埋弧焊的二分之一。该方法已经在加拿大、美国、奥地利、日本等国家中使用，并已获得美国、日本的发明专利权。目前薄板的激光焊拼焊在汽车工业中得到大量应用，用于舰船的的激光焊试验研究目前在国外的某些大型船厂已经开始，估计不久的将来会得到实际的应用。

2.3 点固焊工艺对焊接变形的影响

点固焊不仅能保证焊接间隙而且具有一定的抗变形能力。但是要考虑点固焊焊点的数量、尺寸以及焊点之间的距离。对于薄板的变形来说，点固焊工艺不适有可能在焊接之前就产生相当的残余焊接应力，对随后的焊接残余应力积累带来影响。点焊尺寸过小可能导致焊接过程中产生开裂使焊接间隙得不到保证，如果过大可能导致焊道背面未熔透而影响接头的完整性。点固焊的顺序、焊点距离的合理选择也相当重要，其影响结果在许多文献中都有描述。

2.4 装配应力及焊接程序

应尽量减少焊接装配过程中引起的应力，如果该应力超过产生变形的临界应力就可能产生变形。装配程序对加强肋点固焊焊接应力的影响如图6所示，不同的焊接程序对焊接残余应力的影响不同。

先焊接加强肋然后从左至右焊接 先焊接加强肋然后从中心向两边对称焊接

图6 不同的焊接程序对焊接残余应力的影响

2.5 焊缝尺寸对焊接残余应力的影响

焊接过程中的局部高温加热和快速冷却在焊缝中及其近缝区的母材内产生热应变和压缩塑性应变，进而引起内应力，最终导致构件的纵向挠曲变形和角变形等。纵向挠曲变形与总的纵向收缩应力（ ）有关： （3）

式中： -纵向收缩应力； -焊缝金属断面面积。 纵向弯曲挠度（ ）计算公式如下： （4）

式中： -纵向焊缝距试板重心的距离； -焊接试板的长度； -弹性模量； -焊接试板截面惯性矩。

当接头形式和焊板尺寸、材料一定时， 为常数。即纵向挠曲变形和挠度与总的纵向收缩应力相关，即与焊缝金属断面面积成正比。

2.6 焊接热输入对薄板焊接变形的影响

焊接热输入对焊接残余应力和变形的影响已经为大家所公认，所以在保证焊缝成形良好的情况下，尽可能采用小的焊接热输入，从而保证得到小的焊接应力和变形。如何控制焊接热输入包括焊

接电流、焊接电压、焊接速度的合理选择，对于TIME焊来说，还要考虑三元或四元保护气体的配比。

2.7 板厚的对焊接变形的影响

随着板厚的减少抵抗弯曲变形的性能降低，这也是薄板焊接变形控制困难的主要原因。

3.变形控制工艺措施

3.1 焊前控制措施

(1) 刚性固定法是采用强制手段来减小焊后变形的。采用设计合理的组对组焊胎夹具，将焊件固定起来进行焊接，增加其刚性，达到减小焊接变形的目的，保证装配的几何尺寸。当薄板面积较大，焊缝较长时，可采用压铁法，分别放在焊缝两侧来减小焊接变形；

(2) 焊接时待焊件间隙应在保证焊透的情况下越小越好，切割熔渣与剪切毛刺应清除干净，以减小焊接变形；

(3) 焊接之前应采用较小直径的焊条进行点焊(定位焊)，增