【正文】 增大，使構(gòu)件扭轉(zhuǎn)。改變焊接次序和方向，把兩條柏鄰的焊縫同時(shí)向同一方向焊接，可以克服這種變形。男緣與腹板之間可能產(chǎn)生縱向焊接錯(cuò)a9這種錯(cuò)邊在如圖2—64中的組合下將引起镕形斷面構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)。在焊后形成螺旋形變形。八、預(yù)防焊接變形納措施焊接殘余變形可以從設(shè)計(jì)和工藝兩個(gè)方面來(lái)解決。設(shè)計(jì)上如果考慮得比較周到，注意減少焊接變形，往往比單純從工藝上來(lái)解決問(wèn)題方便得多。相反地，如果設(shè)計(jì)考慮不周，則往措施外，還必須重視設(shè)計(jì)措施。 (一)設(shè)計(jì)措施 1．合理地選擇焊經(jīng)的尺寸和形式 焊縫尺寸直接關(guān)系列焊接工作量和焊接變形的大小。焊縫尺寸九不但焊接量大，而且焊接變形也久因此，在保證結(jié)構(gòu)的承載能力的條件下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量采用較小的焊縫尺to過(guò)急由于設(shè)計(jì)人員對(duì)焊接了解不夠，對(duì)焊縫信心不足。存在著一種片面地加大焊經(jīng)尺寸的錯(cuò)誤傾向，對(duì)控制焊接變形不利。不合理地加大膽縫尺寸，在角焊縫上表現(xiàn)得更為突出。角焊縫在許多情況下往往受力不大。例如在相當(dāng)多的結(jié)構(gòu)上筋板與腹板間的焊縫，并不承受很大的應(yīng)力，沒(méi)有必要采用大尺寸的焊纏。但并不是說(shuō)焊縫越小越好，這里有一個(gè)工藝上的可能性問(wèn)題。因?yàn)楹附映叽缣〉暮附^，冷卻速度過(guò)大，容易產(chǎn)生一系列焊接缺陷，如裂紋、熱影響區(qū)硬度過(guò)高等等。因此應(yīng)該在保證焊接質(zhì)量的前提下，按著板的厚度來(lái)選取工藝上可能的最小焊給尺寸。下表是對(duì)不同厚度低碳鋼板的最小角焊縫尺寸、可供參考。表中板厚是指兩被焊板中之較厚者。低合金鑰由于對(duì)冷卻速度敏感，在同樣厚度條件下，最小焊腳尺寸應(yīng)該比下表中的數(shù)值更大一些。對(duì)于受力較大的丁字接頭和十字接頭，在保證相同的強(qiáng)度條件下，采用開(kāi)坡口的焊縫可以比一般角焊經(jīng)減少焊縫金屬(見(jiàn)圖2—照 相同承裁朗力的十字接頭圖2—65)對(duì)減少變形有利。對(duì)厚板接頭來(lái)說(shuō)，采用坡口焊縫的經(jīng)濟(jì)意義更大，因?yàn)榻呛缚p的尺寸與焊腳尺寸的平方成正比，用坡口焊縫來(lái)代替角焊縫，可節(jié)省大量人力和物力。這里應(yīng)該注意的是開(kāi)坡口的方法，要因地制良根據(jù)具體情況來(lái)安排。例如箱形梁的上下蓋板較厚，而兩塊側(cè)板較薄，如果采用圖2—66M的接頭形式，焊縫尺寸大，如果采用圖2—666的接頭形式，焊縫尺寸可大大減小。采用圖3—66c的接頭形式，可以進(jìn)一步減小焊縫尺寸。關(guān)于對(duì)接焊縫，不同的坡口形式所需的焊繼分后相差很九選用焊縫金屬少的坡口形式，對(duì)減小變形有利。但是，這里還必須考慮其它因素，例如工件在焊接時(shí)是否可能翻轉(zhuǎn)，如果不能翻轉(zhuǎn)，采用對(duì)稱坡口就會(huì)增加仰焊的工作量，因此必須全面考慮。在薄板結(jié)構(gòu)中，采用接觸點(diǎn)焊可以減少焊接變形。以圖2—67的兩個(gè)薄板結(jié)構(gòu)為例，如果采用接觸點(diǎn)焊來(lái)代替熔化焊，則可以省去焊后校正變形的工序。 2，盡可能減少不必要的焊縫 在焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)該力求焊縫數(shù)量少，避免不必要的焊縫。在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，常常需要采用筋板來(lái)提高板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和剛性。但是為了減輕重量采用薄板，不適當(dāng)?shù)卮罅坎捎媒畎?，反而不?jīng)濟(jì)。因?yàn)檫@樣做不但增加了裝配和焊接工作量，而且因焊接變形大，增加校正工時(shí)。如果適當(dāng)加厚壁抵從而減少了筋板，即使結(jié)構(gòu)的重量合理地選揮筋扳的形狀，適當(dāng)?shù)匕磁沤畎宓奈恢?，也可以減少焊縫，提高筋扳加固的效果。例如圖2—686，采用槽鋼來(lái)加固軸承比圖2—68。的輻射形筋板具有更好的效果，同時(shí)需要的焊縫也比后者少。采用壓型來(lái)提高平板的剛性和穩(wěn)定性，可減少焊接量，從而減少變形。例如貨輪的隔艙咖咖壁，采用圖2—69。的壓型板來(lái)代替用丁字形筋板和平板焊接起來(lái)的隔艙壁(見(jiàn)團(tuán)2—696)，焊接量大大減少，并省去了焊后的校正工作。3．合理地安排焊縫的位置 在設(shè)計(jì)時(shí)，安排焊縫盡可能對(duì)稱于截面中性軸，或者使焊縫接近中性軸，這對(duì)減少梁、往等一類結(jié)構(gòu)的撓曲變形有良好的效果。焊縫對(duì)稱于中性軸，有可能使焊縫所引起的撓曲變形互相抵消。而焊繞接近斷面中性鈉，可以減小焊縫所引起的撓曲。團(tuán)2—70。中的焊續(xù)集中在斷面中性鈾以上，中性釉下面沒(méi)有焊縫，而圖2—70 5中的兩條焊絕對(duì)稱于中性軸，圖2—70‘中的兩條焊縫在截面的中性軸上，因此團(tuán)2—70 6和‘的撓曲變形小于圖2—70 M。圖2—70 d的短筋板焊縫集中在斷面中性袖以上，而圖2—70 e的長(zhǎng)筋板焊縫對(duì)稱于南松勁．價(jià)都戒訪前若為?。?二)工藝措施 在前面已經(jīng)就月進(jìn)行了分橋。現(xiàn)在自生產(chǎn)中預(yù)防變形的3 1．反變形法的方法，事先估計(jì)女方向，然后在裝配D的變形與焊接變形d保持設(shè)計(jì)的要求。6接頭的角變形，可C墊高(見(jiàn)團(tuán)2—71。)因2—66 兩種閑勝壁的形式如(囤2—71J)所示。或者在焊接時(shí)加外力使之向反方向變形，但是這種方法，在Af陳變形的效果較好，遠(yuǎn)離加外力處則較差，易使男板邊緣旦波浪形。前一方法，在大時(shí)可以用輥壓法來(lái)預(yù)彎，效率更高，如圖2—71e所示。在范殼結(jié)構(gòu)上，有時(shí)需在殼體上焊接文承座之類零化焊后殼體往往產(chǎn)生塌陷，影響結(jié)構(gòu)尺寸的精確度。為了防止焊后文承座的塌陷，可以在焊接前將文承座殼壁向外頂出，然后再進(jìn)行焊民見(jiàn)團(tuán)2—725。這樣做不但可以防止殼體變形，而且少焊接內(nèi)應(yīng)力。在焊接梁、柱等細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件時(shí)，如果焊縫不對(duì)稱，焊后構(gòu)件往往發(fā)生較大的撓曲變防這種變形，采用外力將構(gòu)件緊壓在具有足夠剛度的夾具成平臺(tái)上，使它產(chǎn)生一個(gè)反然后進(jìn)行焊接，見(jiàn)固2—73d。亦可以把兩個(gè)構(gòu)件背對(duì)背地固定在一起進(jìn)行焊接見(jiàn)圖2這樣可以在沒(méi)有剛性平臺(tái)時(shí)進(jìn)行反變形，也可取得良好的效果。圖2—736是兩個(gè)由槽 40板組成的構(gòu)件，除采用背對(duì)背的反變形外，當(dāng)構(gòu)件剛度太大，如起重機(jī)箱形梁等，腹板在拼焊時(shí)做成撈撓度的(撓度方向與焊接撓度方向相反)，如圖2—74，然后再進(jìn)行梁的拼焊。2．剛性固定法這個(gè)方法是在沒(méi)有反變形的情況下，將構(gòu)件加以固定來(lái)限制焊接變形。用這種方法來(lái)預(yù)防構(gòu)件的撓曲變形，只能在一定程度上減小這種變形，效果遠(yuǎn)不及反變形。但是利用這種方法來(lái)防止角變形和波浪變形，還是比較好的。例如在焊接法蘭盤(pán)時(shí)，采用剛性固定法，可以有效地減少法蘭盎的角變形，使法蘭盤(pán)面保持乎直。固定還采用了翻轉(zhuǎn)架，對(duì)焊接更為方便。采用上述方法進(jìn)行反變形有困難時(shí)，可以把梁的的方法可以采用直接點(diǎn)固，或緊壓在乎圖2—f5 田性固定法焊接法蘭投合上，或者兩個(gè)法蘭盤(pán)背對(duì)背地固定起來(lái)。見(jiàn)圖2—75I在焊接薄板時(shí)，在焊縫兩例用夾具緊壓固定，見(jiàn)圖2—76，可以防止波浪變形，置應(yīng)該盡量接近焊縫。壓力必須均勻，其大小應(yīng)該隨板厚的增加而增加?？倝毫估算：式中 6——板厚， L——板長(zhǎng)， ，．——材料的屈服極限。保持較高的均勻壓力，一方面可以防止土件的移動(dòng)，另一方面可以伎夾具均勻可靠地導(dǎo)熱．限制工件的高溫區(qū)寬度p從而降低焊后的變形。為了使壓力均勻可以招壓條做成帶撓度的，見(jiàn)圖2—76，或者采用琴銀式多點(diǎn)加壓夾具。當(dāng)路板面積較大時(shí)，可以來(lái)用壓鐵，分別放在焊縫兩側(cè)，見(jiàn)圖2—77，這種方法在船廠比較普遍采用。也可在焊縫兩例點(diǎn)固角鋼，見(jiàn)因2—78。3．合理地選揮焊接方法和規(guī)范 選用線能量較低的焊接方法，可以有效地防止焊接變形。例如采用co：半自動(dòng)焊來(lái)代替氣焊和手工電孤焊，不但效串高，而且可以減少薄板結(jié)構(gòu)的變形。在車(chē)輛生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用。真空電子束焊的焊縫很窄，變形極小，可以用來(lái)焊接精度要求高的機(jī)械加工件，在精加工后直接進(jìn)的焊接，圖2—79為在焊接前經(jīng)過(guò)切削、淬火焊絕不對(duì)稱的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件有時(shí)可以通過(guò)選撓曲變形。例如圖2—80中的構(gòu)件，其焊縫不4到中性軸的距離6I．‘。如果采用相同9將大于焊縫4，兩者不能抵消。焊后出現(xiàn)用小線能量，則完全有可能使上下?lián)锨冃蔚窒?，焊后得到乎直的?gòu)件。如果在焊接時(shí)，沒(méi)有條件采用線能量較小的焊接方法，又不能進(jìn)一步降低規(guī)范，則可采用直接水冷(困2—81)，或采用鋼冷卻塊(圖2—82)來(lái)限制和縮小焊接熱場(chǎng)的分布，達(dá)到減小變形的目的。這里應(yīng)該注意的是，對(duì)焊接淬碩性較高的材料應(yīng)該用。4．選擇合理的裝配焊接順序固2—82 采用鋼冷卻塊防止薄板焊接變形 團(tuán)2—83 帶蓋扳的雙槽鋼焊接梁實(shí)例兩個(gè)例子來(lái)說(shuō)明裝配焊接順序?qū)附訕?gòu)件變形的影響。例1 如圖2—B3所示的焊接梁，是由兩根槽鋼、若干隔板和蓋板組成。槽鋼與蓋板間用消縫l來(lái)連接，隔扳與蓋板及槽鋼間分別用角焊縫2和3來(lái)連接。這個(gè)構(gòu)件可用三種不同裝配焊接順序進(jìn)行生產(chǎn)。第一方案 先把隔板與槽鋼裝配在一起，然后焊接角焊縫3，由于焊縫3的大部分在榴中性軸以下，焊續(xù)的橫向收縮產(chǎn)生上挽度／。再將蓋板與梢綱加隔扳裝配起來(lái)，焊接焊縫，由于焊縫l位于構(gòu)件斷面中性軸以下，焊縫1的縱向收縮引起上撓度／J。最后焊接焊縫，由于焊經(jīng)2也是位于斷面中性抽之下，焊綻2的橫向收縮引起上撓皮／M最終產(chǎn)生上挽形，其數(shù)值為(J14／24／8)。第二方案 先將槽鋼與益板裝配在一起，焊接焊繞1，由于焊縫l在構(gòu)件斷面中性軸以它的縱向收縮引起構(gòu)件產(chǎn)生上挽度／h再裝配隔板，焊接焊縫2，焊經(jīng)2的橫向收縮引上撓度／h最后焊接焊縫3，此時(shí)由于幅銅與蓋扳已形成一個(gè)整體，其中性鈾從槽鋼本身沖心向下移，使焊縫3之大部分處于中性鈾以上，因此焊縫3的橫向收縮引起構(gòu)件下挽，激值為／；。焊后構(gòu)件的最終撓度為(J54／z—／5)。第三方案 先將陰板與蓋板裝配起來(lái)，焊接焊縫2。蓋板在自由狀態(tài)燼接，只能產(chǎn)生描收縮和角變形。若采用壓板將蓋板緊壓在乎臺(tái)上，角變形是可以控制的。此時(shí)由于蓋板漢幅鋼連接，因此它的收縮并不引起撓度，即／s＝o。在此基礎(chǔ)上裝配槽鑰，焊接焊續(xù)艇上撓度／：。再裝配閥板焊接焊縫3，引起下?lián)隙菾2。構(gòu)件的最終撓度為(J‘—J5)。把上面三個(gè)方案作比場(chǎng)可以清楚地看出不同的裝配焊接順序，得出完全不同的結(jié)果。卜方案的挽曲變形最大，第三方案最小，第二方案介于兩者之間。第三方案之所以挽曲變溫小，關(guān)鍍?cè)谟谡泻缚p3的焊接按排在蓋扳與槽鋼焊接之前，這樣就便焊縫2可以自由收而它的橫向收縮力不致加到已具有較大剛度的柏鋼和蓋板的組合體上去。其次招焊續(xù)接安排在梢鋼與蓋板組成一個(gè)整體之后，因?yàn)榘劁摵蜕w板組合體的斷面中性鈾下移，使縫的中心和斷面中性軸的相對(duì)位置起了轉(zhuǎn)化，由第一方案在中性軸以下，轉(zhuǎn)化到中性以上，結(jié)果產(chǎn)生與焊縫15la的撓度方向相反的下?lián)隙龋@樣就進(jìn)一步減少了變形。 田2 大型貯油罐由箱底、罐壁與頂蓋組成。耀底系由許多鋼板拼焊而成，它與罐壁之間南雙面角焊縫連接，見(jiàn)圖2—84。因?yàn)榇颂幨芰^大，所用角焊縫的焊腳尺寸也較大，焊后產(chǎn)生較大的收縮力，如果不采取適當(dāng)?shù)难b配焊接順序，4略易使蹈底產(chǎn)生失穩(wěn)變形，使之離開(kāi)地基向上拱起高達(dá)幾百毫米。解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)貿(mào)在于使罐壁與腮底間環(huán)焊縫的收縮不牽連到罐底的主體，使它能夠比較自由地收縮。根據(jù)這個(gè)原則，把曬底的鋼板分成兩個(gè)部分，第一部分是和罐壁直接連接的達(dá)板。第二部分是不與罐壁連接的中部板。先把中部板焊成一體(圖2—85)，焊接的順序是從中心向兩端先焊接短焊縫，使鋼板聯(lián)成長(zhǎng)條哲不與邊板焊接)。然后再焊接長(zhǎng)條間的焊縫，次序也是由中心向外側(cè)焊接。焊完這一部分后，先把邊板與罐壁接觸部分的焊縫焊好(固2—85之J部)。再焊罐壁與邊板之間的環(huán)焊繼。然后焊邊板之間余下的焊縫。最后焊接邊板與中部板之間的焊組見(jiàn)圖2—86。從上面的兩個(gè)例子可以看出，把結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)胤殖蓛簜€(gè)部件，分別加以裝配焊接，然后再將這些焊好的部件拼焊成一個(gè)整體，可以使那些不對(duì)稱的或收縮力較大的焊繼能自由地收縮，而不影響整體結(jié)構(gòu)，從而控制結(jié)構(gòu)的焊接變形。按照這個(gè)原則，在裝配焊接比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)時(shí)，可把它分成幾個(gè)簡(jiǎn)單的部件，分別裝焊，然后再進(jìn)行總裝焊接。這不但有利于控制焊接變形，而且由于作業(yè)面擴(kuò)大，也為縮短生產(chǎn)用期，提高生產(chǎn)串創(chuàng)造了良好的條件。在造船業(yè)中，分段造船法(圖2—87)和車(chē)輛制造業(yè)中分部件制造車(chē)輛底架氓就是具體的例子。 九、矯正變形的方法矯正的方法可分為兩類。(一)機(jī)械矯正法:利用外力使構(gòu)件產(chǎn)生與焊接變形方向相反的塑性變敗壓機(jī)構(gòu)來(lái)矯正工字形梁的捍接變形的例子。除了采用壓力機(jī)外，還可用錘擊法來(lái)延展焊縫及其周?chē)鷫嚎s塑性交形區(qū)域的金屬，達(dá)到消除焊接變形的目的。這種方法比較簡(jiǎn)單，經(jīng)常用來(lái)歷正不太厚的板結(jié)抵勞動(dòng)強(qiáng)度九表面質(zhì)量不好，是錘擊法的缺點(diǎn)。當(dāng)薄板結(jié)構(gòu)的焊繼比較規(guī)則時(shí)(例如直焊纏或圓周焊纏)，采用輾壓法消除焊接變形效率高，質(zhì)量好，具有很大的優(yōu)越性。這個(gè)方法是利用囚盤(pán)形輻輪來(lái)輾壓焊縫及其兩側(cè)，使之伸長(zhǎng)來(lái)達(dá)到消除變形的目的，見(jiàn)酐輾壓力尸可近似地按下式選定服極限；被鋁壓材料的彈性模量，d—一—報(bào)壓輪直徑；c一一輾壓輪的工作寬度5 (二)火焰加熱矯正法 本法是利用火焰局部加熱時(shí)產(chǎn)生壓縮塑性變形，使校長(zhǎng)的金因在冷卻后收縮，來(lái)達(dá)到矯正變形的目的?；鹧婕訜岱ú捎靡话愕臍夂负竷|不需要專門(mén)的設(shè)備，方法簡(jiǎn)便，比較機(jī)動(dòng)，可以在船舶等巨型結(jié)構(gòu)上進(jìn)行矯正，因此在生產(chǎn)上廣為應(yīng)用?；鹧娉C正的效果好汛關(guān)健在于正確地選擇加熱位置和加熱范圍。下面舉幾個(gè)例子來(lái)說(shuō)明， 例1 圖2叫o。中非對(duì)稱的n形鋼的勞彎，可以來(lái)用在上下蓋板的外彎側(cè)加熱三角形面積的辦法來(lái)矯正。非對(duì)稱工字鋼的上撓變形(圖2—90 6)，可在上蓋板上加熱矩形面積和杠膠板上部加熱三角形面積來(lái)矯正。丁字形接頭的角變形可以采取在翼板背面加熱；(團(tuán)2—90c)。 例2 圖2—91中薄板的失穩(wěn)變形，常常采用點(diǎn)狀加熱來(lái)矯正，加熱點(diǎn)分布在產(chǎn)酌部位。加熱薄板時(shí)，L13于火餡的加熱范圍相對(duì)地比較九容易使薄板進(jìn)一步向外拱(圖2—92。)，從而降低對(duì)加熱點(diǎn)金屬的壓縮作用。在這種情況下，利用外力來(lái)限制薄板的外拱，對(duì)增強(qiáng)金屆的壓縮作用有利。采用多孔板壓住工件，然后通過(guò)小孔對(duì)工件加熱，可以提高矯形的效率(圖2—926)。也可以在進(jìn)行加熱酌同時(shí)，在加熱點(diǎn)周?chē)鷩娝鋮s來(lái)限制火焰加熱的范圍提高對(duì)加熱點(diǎn)的擠壓作用，見(jiàn)圖2—93。但使用上述方法對(duì)具有淬碩傾向的鋼材要慎重?；鹧婢植考訜岵坏梢杂脕?lái)矯正變瓜使構(gòu)件乎宣，也可以反過(guò)來(lái)利用它來(lái)把乎直的鋼板彎曲成各種曲面，這種方法在生產(chǎn)上稱為水火彎板或火焰成形，用這種方法成形各種曲面[圖2—94)，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率瓦成本低質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，已在國(guó)內(nèi)外許多船廠推廣[123。 圖2—91 薄板結(jié)構(gòu)點(diǎn)狀火焰矯形火焰成形基本上采用線狀加熱按照工藝方法的不同可分為三種 (1)不用水冷的火焰加熱成形簡(jiǎn)稱空冷， (2)采用正面跟蹤水冷的火焰加熱成形簡(jiǎn)稱正冷， (3)采用背面跟蹤水冷的火焰加熱成形簡(jiǎn)稱背冷，三種線狀加熱方法具有不問(wèn)的特點(diǎn)：52—3 焊接殘余應(yīng)力前而已經(jīng)討論過(guò)內(nèi)應(yīng)力的一舶概念，以及焊接應(yīng)力的產(chǎn)生