根据焊接变形发展的时序不同,可分为瞬态(过程)焊接变形和残余焊接变形。当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时,焊件中存在的变形称为瞬态焊接变形;当焊接作业完成,温度场回复均匀后,焊件中残存的变形称为残余焊接变形(焊接残余变形)。焊接残余变形又分为面内变形和面外变形。面内变形主要有焊缝纵向收缩、焊缝横向收缩和回转变形,面外变形主要有角变形、弯曲变形、扭曲变形和失稳波浪变形。焊接应力和焊接变形成对孪生、相伴而成,共同存在于焊接构件中。因此,焊接变形与焊接应力一样,分布较为复杂,其大小和分布同样受控于焊接材料、结构类型和尺寸、焊接接头形式、焊接方法和工艺参数、施焊顺序和方向等。焊接残余变形的存在会造成安装偏差和坡口间隙增大,使制造过程困难,影响焊件的质量;同时,焊件中过大的残余应力,也会使其在使用过程中出现应力松弛,带来附加变形,影响焊接尺寸精度,降低结构的承载能力;损害焊接结构的美观。因此,焊接残余变形是焊接设计和制造中必须考虑的问题。
焊前及焊接过程中减小和控制焊接变形的主要方法有:①选择合理的焊接顺序。②尽可能用对称焊缝(如工字形截面)。③采用反变形法。④采用小锤锤击中间焊道。⑤利用工卡具刚性固定。⑥分析回弹常数。⑦采用合理的焊接参数,减小热输入。⑧焊前预热。在实际焊接过程中,还应根据焊接结构特点和变形类型采取具体的防变形措施。
焊后矫正焊接变形的方法主要有:①机械矫正法。采用压力机、矫正机或手工锤击等机械方法产生新的塑性变形,以使原来缩短的部分得以延伸,达到矫正变形的目的。其中多辊平板机利用窄轮碾压焊缝及其两侧使之延伸来消除变形,用于焊缝比较规范的薄壳结构。②火焰矫正法。利用火焰加热时产生的局部压缩塑性变形,使较长的金属在冷却后缩短来消除变形。方法简单,机动灵活,适用面广。在使用时应控制温度和加热位置。对低碳钢和普通低合金钢常采用600~800℃的加热温度。