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焊接变形及控制 第 PAGE \* Arabic 7 页第 PAGE \* Arabic 7 页 由于铝合金比许多其他焊接材料的热膨胀系数大，所以在焊接过程中，随着快速加热和快速冷却而带来的膨胀和收缩发生时，必须出现不同形式的变形。铝及铝合金在焊后热处理时期也会发生变形。 当在金属局部区域加热时，未加热区域抑制了加热区域的膨胀而产生变形。局部冷却时，由于周围金属的抑制，也可能导致变形或翘曲。由于铝及铝合金散热迅速，焊接金属的收缩一般是焊接变形的主要原因。 焊接变形造成焊接结构尺寸形状超差，焊接结构组装配合困难，焊接变形过大或矫正无效，有可能使产品报废，造成经济损失。铝及铝合金焊接产品当中以薄板结构件居多，在焊接过程中更易发生变形，因而有效地控制其变形就显得尤为重要。 控制变形与正确的结构设计，接头的准备和装配、焊接方法的选择和正确的焊接次序有关。零件设计的区域局部焊接，如在边缘或拐角出焊接，将会使变形很小。焊缝应该远离强烈的冷作硬化区。 合理选择焊接工艺，可以使变形减至最小。如选用热输入集中的焊接方法，单边焊时采用反变形法，双面焊时使焊缝的每一边都熔敷上等量的金属。 正确的焊接顺序是控制和减小变形相反、消失。设计焊接顺序时可以考虑以下几点： 一般应从中心向外进行焊接。 先焊具有最大收缩的焊缝。 如有可能，为了平衡收缩，对于一个结构的两边焊接应该同时进行。 焊缝应分布在结构的两边，焊接时，焊道要两边交替焊接，以平衡应力。若条件允许，应尽量采用分段逆焊技术。 对于一个焊道，一旦开始焊接，就不要间断，直至焊完。 采用工装夹具对焊件进行刚性固定之后再实施焊接，也是防止变形的有效措施，且不必过多考虑焊接顺序。但是对于一些大的、形状复杂的焊件来说，夹具的制造比较麻烦，而且撤除固定之后，焊件还会有少许变形。因此，这种方法更适合小的、形状规则的焊件焊接。如果焊件尺寸大、形状复杂、又是成批量生产，则可以设计一个能够转动的专用焊件模具，既可以防止变形，又能提高生产率。 在实际焊接生产中，控制变形的方法还有很多，而且往往都是联合采用。所以，一定要根据焊件的结构形状和尺寸，并分析其变形情况后，再选择具体的控制变形的方法。 影响铝合金焊接结构变形的主要因素及变形的种类 （1）影响铝合金焊接结构变形的主要因素有：焊缝在结构中的位置；结构刚性的大小；装配和焊接顺序；焊接工艺参数的选择。 （2）焊接变形的种类有：纵向收缩和横向收缩、角变形、波浪变形；扭曲变形。 （3）焊接工艺对焊缝收缩的影响 在焊接铝合金长焊缝时，一般在焊前沿焊缝进行点固焊。焊接铝合金自带垫板的型材时，一般在背部垫板处进行点固焊。这不仅有利于减小焊接变形，还有利于减小焊接内应力。此外装配质量、工装精度以及焊接预留量对焊接变形也会产生影响。对于厚8mm以上铝合金焊接时，焊前需要进行预热，以避免出现焊接裂纹，一般预热温度在100℃左右，这样势必会导致工件收缩变形。除了要有高精度、卡紧力强的工装保证工件焊后尺寸合格之外，V形焊缝坡口也要预留间隙，一般厚8mm 在铝合金的焊接过程中，通过分析发现，焊接工艺中影响焊缝收缩量的因素主要有：①焊缝的纵向收缩量随着焊缝长度的增加而增加；②对接焊缝的横向收缩比角焊缝的横向收缩大；③间断焊缝比连续焊缝的收缩量小；④多层焊时，第1层引起的收缩量最大，以后各层逐渐减小。因此，在打底焊时，对接焊缝V形坡口的间隙要留得稍大些；⑤在夹具固定条件下的焊接收缩量比没有夹具固定的焊接收缩量小，约减小40％～70％。 防止焊接变形的方法 （1）反变形法 在焊前进行装配时，预置反方向的变形量以抵消（补偿）焊接变形。 （2）利用装配和焊接顺序来控制变形 采用合理的装配和焊接顺序来减小变形，这在生产实践中是行之有效的好办法。在实际铝合金焊接生产中有许多结构截面形状对称，焊缝布置也对称，但焊后却发生变形或扭曲变形，这主要是装配和焊接顺序不合理引起的，也就是各条焊缝引起的变形未能相互抵消，以致发生变形。 焊接顺序是影响焊接结构变形的主要因素之一，安排焊接顺序时应注意下列原则： 所有的焊缝必须都焊到（包括被遮盖焊缝）。 ② 焊枪可达到的焊缝才可以被焊接。 ③ 对于有焊缝收缩现象的工件，要先焊成组装件，并在图样上标注工艺放量。 ④ 尽量让焊缝无拘束收缩，焊接方向由内向外，由中间向两端。 ⑤ 对接焊缝先于角焊缝焊接。 ⑥ Y形坡口不允许有间隙，先焊Y形坡口，再焊V形坡口。 ⑦ 对于长焊缝，尽量采用对称焊接，需要2名焊工从两侧同时对称施焊，这样可以使由各焊缝所引起的变形相互抵消一部分。也可以采用对角线焊法或从中间向两边焊。 ⑧ 对于双面焊，焊接顺序以根部清理难易为依据，后焊的一侧应便于前道焊缝的根部清理。 ⑨ 尽量避免工件的不必要的多次翻转。 ⑩ 先焊接截面较大的焊缝，再焊接截