摘要：在焊接过程中，由于受到多种因素的影响，使得焊接的结构发生了变化。笔者就焊接过程中应力和变形产生的原因，以及控制与消除这种焊接应力和变形的措施简单阐述如下。
关键词：焊接应力 焊接变形 改善 提高 控制 意识 技术 能力 减弱
随着经济的发展，国内外的工程结构焊接质量，直接与焊接技术有关，焊接应力是焊接纹裂及变形产生的原因，如何才能最大的避免焊接结构的破坏，这就需要我们应该尽量减少和消除焊接应力。
一、焊接应力与变形概念
焊接应力，是焊接构件由于焊接而产生的应力。焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时，焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形;焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。在没有外力作用的条件下，焊接应力在焊件内部是平衡的。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观，因此是设计和制造中必须考虑的问题。
焊接变形是指钢构件在未受荷载前，由于施焊电弧高温引起的变形为焊接变形。包括缩短、角度改变、弯曲变形等。
二、焊接应力的产生以及危害
在焊接过程中由于焊件热传递的不平衡产生不均匀的温度场，使得材料产生不均匀的膨胀与收缩，从而形成内应力场。另外，焊件在热力循环作用下，焊缝内部的金属发生变化，产生了对应的应力变化，在温室下，在焊接过程中由于内应力的影响，再加上焊接力学性、受压稳定性、尺寸稳定性和加工精度等影响，产生了焊接形状变化。
1.按产生应力的原因
第一种原因是热应力它是在焊接过程中，焊件内部温差所引起的应力，随着温度的消失而消失，并且是引起人裂纹的力学原因。
第二种是相变应力焊接过程中，局部内部温差所引起的应力，随着温度的消失而消失，并且是引起热裂的力学原因。
第三种是塑变应力在焊接过程中产生的，由于在温度的变化产生的塑性变化。
三、控制焊接应力的措施与方法
控制焊接应力的目的，就是最大限度的缓解焊缝的收缩程度，使得应力值最小。一般情况下主要采用以下措施。
1.合理的安排焊接顺序
正确合理的焊接顺序可以最大化的减少焊接应力，保证焊接点的收缩范围在正常的范围内。
2.预热法
焊接温差比较大，焊接残余应力就越大，从能量的转化来讲，冷却越快的地方应力也就越大。我们使用预热法，主要目的是减少温差和冷却速度，进而进一步的减少焊接应力。
除了以上方式去控制应力外，还有在焊接结构的设计上采取措施。例如：对称布置焊缝、避免封闭焊缝等。以及对阻碍焊接接头自由收缩的部位加温，使之与焊缝同步伸缩，这种方法被称为“减应法”。
3.消除应力的方法
就现在而言最为常见的方法主要有：热处理法、机械法、振动法。
热处理法是一种有效的消除残余应力的方法，也是一种广泛的方法。它矿业分为整体热处理和局部热处理。
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机械法是指焊接残余应力也可采用机械拉伸法（预载法）来消除或调整，例如对压力容器可以采用水压试验，也可以在焊缝两侧局部加热到200℃，造成一个温度场,使焊缝区得到拉伸，以减小残余应力。
振动法是泵技术，水泵技术，泵阀技术，水泵CDF，根据整个构件以达到消除应力的目的。
四、焊接变形的控制措施与消除方法
焊接变形决定于结构参数、材料和制作因素等，因此，焊接控制要从这些方面入手。
1.控制焊缝来控制变形
首先，要选择合理的焊缝尺寸。焊缝的大小直接关系到焊接的质量，对于焊接中的变形控制来讲，如果焊缝过大，就会严重影响焊接变形，因此，保证焊接承载能力和焊缝的焊接质量，应该尽量的选择合理的焊缝。
其次，应该安排合理的焊缝位置。对于焊缝位置的选择，应该尽可能的对截面中性轴，或者接近中性轴的位置上安排焊缝。对于对称的焊接结构，焊缝布置应该对称中性轴，对于不对称的焊接结构，采用合理的焊接顺序，均会使得焊接焊缝明显变小。
再次，焊缝坡口形式要选择合理。这对于后期的焊接口变小有很大的必要性。
总之，应该尽量的在焊接规则中，减少焊缝，在焊接设计中，常用筋板来提高钢结构的稳定性和刚度，但是筋板数量太多，焊缝过于密集，产生热量大，焊接过程中就容易变形，因此，应该在保证焊接强度的情况下，尽量的减少不必要的焊缝。
2.操作规范和合理的焊接方法
进行焊接前要了解焊接材料的材质，以及焊接中可能出现的问题，尽可能的选择合适的焊接方式，并在焊接过程中按照规定操作。在保证焊接质量和力学性能的前提下，选用较低的能量，能有效的防止焊接过程中的变形。
3.采用合理的反变形方法
根据已经发生的焊接变形规律，预先把焊件人为的制造成行，使得这个变形与焊接后发生的变形方向相反而且数值大小相等，以达到预防焊接变形的目的。这种方法在实际生产中应用比较广泛。
4.矫正焊接变形的方法
当前矫正焊接变形的方法主要有机械矫正、加热矫正两种方法。机械矫正法是利用外力使得焊接金属产生与焊接变形相反的塑形，使两者相互抵消。加热矫正是利用加热时候产生的塑形变化，使较长的金属冷却后收缩，来达到矫正变形的目的。
5.控制焊接线能量法
焊接线能能量是一个非常重要的参数，对于焊接的变形有很大的影响。在焊接过程中，线能量的提高会导致变形程度的增大，所以在保证焊接质量的情况下，尽量的选择小线能量。
总之，焊接是一种特殊的加工工艺，随着人们生活条件的提高，焊接材料也在不断的发生变化，但是不论材料如何发生变化，最重要的是控制焊接件的焊接变形以用来提高产品的制造精度，使得焊件焊后加工量减少，或者不加工就可以直接应用到产品中。因此，最大化的掌握结构件的焊接变形规律，在焊接工艺中采取措施进行消除和控制，进而保证焊接的质量，笔者就针对已经焊接应力变形提出一些矫正措施，从而提高焊接质量，这对于后期焊接的发展有重要的参考价值。
参考文献
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作者简介
鲁学华、男、（1978.10--）、籍贯：宁夏中宁、学历：中专、现在工作单位：地面工程抢维修中心维修四大队 研究方向：焊接维修
论文作者:鲁学华,马羌,闫云峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/19
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