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摘要：随着我国市场经济的不断发展，机械化水平日益提升，焊接作为我国工业生产与加工产业中的重要工艺，已被广泛应用于各种工件制造的流程之中。变形是现阶段我国焊接型工件发生频率较高的问题之一，尤其是发生在焊接操作的具体部位的变形。焊接变形不仅会造成工件的制造精度失真、破坏其外在形象，而且可能由于结构的不稳定性而影响工件的强度和承重能力，甚至形成安全隐患。因此，应深层次把握焊接变形并于焊接行为正式完成之前采取有效的预防措施，以避免焊接变形。
关键词：焊接变形；形成原因；控制方法
1焊接变形概述
1.1焊接变形定义
焊接变形是指当焊接行为实施过程中金属性工件形成不均衡的温度场域而导致其内应力超出了此金属材料所能承载的上限，焊接部位及相关区域产生的塑性变形现象。而当焊接操作结束后，温度下降至最初的均衡状态，金属工件内就会形成新的内应力，是由于温度下降至均勻状态后残存于金属工件之中的，因此亦可以称作残余应力，由残余应力所导致的焊接变形即为焊接残余变形。
1.2焊接变形的种类
现实生产的过程当中，结构件焊接变形的种类具体有收缩变形、弯曲变形和扭曲变形三类。焊接件会出现何种变形，这同其结构、焊缝地布置、焊接的工艺以及焊接的应力分布等因素密切相关。
（1）收缩变形，是焊接变形的基本变形类型，焊缝的冷却步骤就是焊缝从液态变为固态的固化的过程，固化的过程会造成焊接应力和焊缝体积缩小，进而引起焊后焊接件的外形尺寸缩小。而且收缩变形主要在简单结构的焊接件焊接过程中发生，基于焊缝少、焊缝的方向基本一致的原因，使各条焊缝收缩的方向都基本一致，所以焊后出现收缩变形，使焊件的外形尺寸缩小。
（2）弯曲变形，多条焊缝的内应力和收缩变形相结合就会引发弯曲变形，焊接件外形细长而且横截面上下的尺寸相差较多或者是焊缝分布得不对称多会引发这种弯曲变形，另外焊接件的生产中不合理的焊接次序也会引发弯曲变形。如工程机械的履带架、挖掘机斗杆的焊接，主要出现的是弯曲变形。
（3）扭曲变形，是大型结构件焊接中最突出的焊接变形，由于大型结构件多数是框架式结构，焊缝布置不对称、板件尺寸不均匀、焊缝布置无规律，致使焊缝内应力的方向不一致、大小不均匀，焊件变形的位置与方向难以预测，最终呈现扭曲变形。如挖掘机的铲斗、摊铺机的熨平板，其焊后主要产生的是扭曲变形。
2焊接变形形成的原因
焊接变形不但会对产品的外观和使用造成不利影响，而且过大的变形量还会造成焊件报废，直接造成经济的损失。控制焊接变形的前提条件是一定要找到焊接变形的原因，之后才能针对问题实施相对应的控制方法。焊接变形的原因比较复杂的，主要有焊接应力影响、结构设计和工艺制定的不合理等。
2.1焊接应力
焊接变形的根源就是焊接应力，每条焊缝都会发生一定大小和方向的焊接应力，焊缝的结构越复杂，焊接时产生的焊接应力大小、方向就越难以预测，焊接时易出现不均匀膨胀，焊缝冷却时呈现不均匀收缩，从而产生复杂的焊接应力和焊接变形。
焊接作为船舶制造业的重要组成工艺，是运用加热等方式，将构件通过焊丝不可拆除地连接在一起的加工工艺。由于瞬时高热量，构件在焊接过程中和焊接后将产生相当大的残余应力和变形，不但可能引起焊缝完全断裂，还会使船体结构强度变低。所以，了解焊接残余应力的作用规律，懂得焊接残余应力的消除方法对船舶的设计建造有着重要意义。
2.2结构设计不合理
结构件的设计不合理是焊接件焊接变形的一个主要原因，结构设计中焊缝数量多、焊缝截面大、焊缝位置不对称都会使焊接变形加大。
2.3工艺制定不合理
焊接件尤其是大型结构件生产的重点和难点就是焊接工艺的制定，它不但影响着产品的生产效率，对产品的质量也有着非常重要的影响。焊接工艺中的许多工序都对焊接的变形产生重要的影响，例如选择焊接设备、选定焊接参数、制定焊接顺序、选用工装夹具等工序，所以在制定焊接工艺时都需要认真地考虑，制定一个好的焊接工艺就要将理论和实践知识相结合，才能选定出合理的焊接工艺。
3焊接变形的有效控制方法
3.1设计预防措施
焊接操作的具体方案设计对于焊接结构、焊接过程使用的施工技术、焊接顺序等都具有决定性的影响，因此，焊接操作的设计环节是预防焊接变形发生的重要环节。
（1）根据工件的结构、性质与应用情况等选取恰当的焊缝大小与形式。焊缝的尺寸大小不仅决定着焊接操作的具体任务量，且对于焊接变形亦具有重要影响，焊缝尺寸与焊接操作的具体任务量、焊接变形等存在着正比例关系。由此可以看出，若焊接结构的稳定性和承重性已达到应用要求，结构设计时可不断降低焊缝尺寸。
（2）最大程度上避免不必要的焊缝，降低焊接操作过程中的焊缝数量。在设计焊接结构时，必须采用恰当的筋板，并将其安置在最适合的区域，继而严格控制焊接缝隙的数量，降低发生变形的可能性。
（3）统筹兼顾整个焊接结构，恰当设置焊缝位置，即焊接的缝隙能够与焊接截面的中性轴呈对称状态或无限靠近，有效避免挠曲变形。
3.2工艺预防措施
工艺预防措施，即在焊接操作的具体过程中所采取的各种技术性预防方法，主要包含焊接操作前与焊接操作过程中实施的预防措施。
（1）焊接操作前的预防措施。比较典型且防范效果较佳的预防措施包含预变形法、预拉伸法和刚性固定组装法。预变形法，亦可称之为反变形法，即在焊接操作实施之前根据工件结构和焊接发生部位预估焊接变形可能形成的方向与严重程度，在待焊工件装配时产生与焊接残余变形大小相当、方向相反的预变形量，焊后焊接残余变形抵消了预变形量，最终促使工件恢复到最初的设计要求。预拉伸法通常被应用于薄板平面构件，焊接是在薄板有预张力或预先热膨胀量的情况下进行的，待焊接完成后薄板恢复初始状态，可有效降低残余应力，控制焊接变形。刚性固定组装法，顾名思义，即选取结构形态最为相符的夹具或刚性胎具以准确固定被焊构件，避免其角变形与弯曲变形。
（2）预防措施。①严格控制焊接量，避免焊接残余应力出现。在钢结构材料焊接加工前必须做好充足的准备工作，深入了解和分析钢结构的基本特征，焊缝的尺寸需要进行严格管理，母材不能进行焊缝。②在钢结构焊接中需要合理调整焊接工艺次序，对于不必要的焊接次序需要进行优化调整，如果钢结构的收缩量比较大，那么需要提前焊接，然而继续焊接长直缝，只有遵循先大后小的原则，才能避免残余应力。焊接顺序对焊接残余应力和变形的产生影响较大，在采用不同的焊接顺序时，可改变残余应力的分布规律，控制焊接变形。③在先进的科学技术支撑下，可以不断改善焊接技术，加强应用全新的焊接技术技术人员需选用最恰当的焊接方法、规范参数、焊接顺序及随焊碾压、跟踪激冷等方法。随焊碾压、跟踪激冷等能够有效降低残余应力、减小焊接变形。
（3）焊后去除收缩力
抵消焊缝收缩力问题也是降低焊接变形的关键点。在执行的过程中，利用敲击的方法，可以延长焊缝，令其变薄，进而消除弹性变形的情况。但在实际应用的时候，要注意对于焊缝根部不能进行敲击，否则可能会产生裂纹；还有像盖面焊道部位，也不能直接进行敲击，否则会产生硬化效果，反而增大形变量。
结论：
焊接变形作为我国现阶段工业生产与各金属构件所存在的普遍性问题之一，其危害与影响较为严重。一方面，焊接变形导致工件制造精度失真、破坏其外在形象，另一方面，亦可能影响结构的稳定性、强度和承重能力，甚至形成安全隐患。因此，在焊接结构前应综合考虑，分析可能影响焊接质量与焊接变形的多种因素，针对性地采取预防措施，减小焊接变形发生的可能性。
参考文献：
[1]高晓敏.钢结构焊接变形的控制[J].焊接，2007（7）：75-77.
关键词：焊接变形；形成原因；控制方法
1焊接变形概述
1.1焊接变形定义
焊接变形是指当焊接行为实施过程中金属性工件形成不均衡的温度场域而导致其内应力超出了此金属材料所能承载的上限，焊接部位及相关区域产生的塑性变形现象。而当焊接操作结束后，温度下降至最初的均衡状态，金属工件内就会形成新的内应力，是由于温度下降至均勻状态后残存于金属工件之中的，因此亦可以称作残余应力，由残余应力所导致的焊接变形即为焊接残余变形。
1.2焊接变形的种类
现实生产的过程当中，结构件焊接变形的种类具体有收缩变形、弯曲变形和扭曲变形三类。焊接件会出现何种变形，这同其结构、焊缝地布置、焊接的工艺以及焊接的应力分布等因素密切相关。
（1）收缩变形，是焊接变形的基本变形类型，焊缝的冷却步骤就是焊缝从液态变为固态的固化的过程，固化的过程会造成焊接应力和焊缝体积缩小，进而引起焊后焊接件的外形尺寸缩小。而且收缩变形主要在简单结构的焊接件焊接过程中发生，基于焊缝少、焊缝的方向基本一致的原因，使各条焊缝收缩的方向都基本一致，所以焊后出现收缩变形，使焊件的外形尺寸缩小。
（2）弯曲变形，多条焊缝的内应力和收缩变形相结合就会引发弯曲变形，焊接件外形细长而且横截面上下的尺寸相差较多或者是焊缝分布得不对称多会引发这种弯曲变形，另外焊接件的生产中不合理的焊接次序也会引发弯曲变形。如工程机械的履带架、挖掘机斗杆的焊接，主要出现的是弯曲变形。
（3）扭曲变形，是大型结构件焊接中最突出的焊接变形，由于大型结构件多数是框架式结构，焊缝布置不对称、板件尺寸不均匀、焊缝布置无规律，致使焊缝内应力的方向不一致、大小不均匀，焊件变形的位置与方向难以预测，最终呈现扭曲变形。如挖掘机的铲斗、摊铺机的熨平板，其焊后主要产生的是扭曲变形。
2焊接变形形成的原因
焊接变形不但会对产品的外观和使用造成不利影响，而且过大的变形量还会造成焊件报废，直接造成经济的损失。控制焊接变形的前提条件是一定要找到焊接变形的原因，之后才能针对问题实施相对应的控制方法。焊接变形的原因比较复杂的，主要有焊接应力影响、结构设计和工艺制定的不合理等。
2.1焊接应力
焊接变形的根源就是焊接应力，每条焊缝都会发生一定大小和方向的焊接应力，焊缝的结构越复杂，焊接时产生的焊接应力大小、方向就越难以预测，焊接时易出现不均匀膨胀，焊缝冷却时呈现不均匀收缩，从而产生复杂的焊接应力和焊接变形。
焊接作为船舶制造业的重要组成工艺，是运用加热等方式，将构件通过焊丝不可拆除地连接在一起的加工工艺。由于瞬时高热量，构件在焊接过程中和焊接后将产生相当大的残余应力和变形，不但可能引起焊缝完全断裂，还会使船体结构强度变低。所以，了解焊接残余应力的作用规律，懂得焊接残余应力的消除方法对船舶的设计建造有着重要意义。
2.2结构设计不合理
结构件的设计不合理是焊接件焊接变形的一个主要原因，结构设计中焊缝数量多、焊缝截面大、焊缝位置不对称都会使焊接变形加大。
2.3工艺制定不合理
焊接件尤其是大型结构件生产的重点和难点就是焊接工艺的制定，它不但影响着产品的生产效率，对产品的质量也有着非常重要的影响。焊接工艺中的许多工序都对焊接的变形产生重要的影响，例如选择焊接设备、选定焊接参数、制定焊接顺序、选用工装夹具等工序，所以在制定焊接工艺时都需要认真地考虑，制定一个好的焊接工艺就要将理论和实践知识相结合，才能选定出合理的焊接工艺。
3焊接变形的有效控制方法
3.1设计预防措施
焊接操作的具体方案设计对于焊接结构、焊接过程使用的施工技术、焊接顺序等都具有决定性的影响，因此，焊接操作的设计环节是预防焊接变形发生的重要环节。
（1）根据工件的结构、性质与应用情况等选取恰当的焊缝大小与形式。焊缝的尺寸大小不仅决定着焊接操作的具体任务量，且对于焊接变形亦具有重要影响，焊缝尺寸与焊接操作的具体任务量、焊接变形等存在着正比例关系。由此可以看出，若焊接结构的稳定性和承重性已达到应用要求，结构设计时可不断降低焊缝尺寸。
（2）最大程度上避免不必要的焊缝，降低焊接操作过程中的焊缝数量。在设计焊接结构时，必须采用恰当的筋板，并将其安置在最适合的区域，继而严格控制焊接缝隙的数量，降低发生变形的可能性。
（3）统筹兼顾整个焊接结构，恰当设置焊缝位置，即焊接的缝隙能够与焊接截面的中性轴呈对称状态或无限靠近，有效避免挠曲变形。
3.2工艺预防措施
工艺预防措施，即在焊接操作的具体过程中所采取的各种技术性预防方法，主要包含焊接操作前与焊接操作过程中实施的预防措施。
（1）焊接操作前的预防措施。比较典型且防范效果较佳的预防措施包含预变形法、预拉伸法和刚性固定组装法。预变形法，亦可称之为反变形法，即在焊接操作实施之前根据工件结构和焊接发生部位预估焊接变形可能形成的方向与严重程度，在待焊工件装配时产生与焊接残余变形大小相当、方向相反的预变形量，焊后焊接残余变形抵消了预变形量，最终促使工件恢复到最初的设计要求。预拉伸法通常被应用于薄板平面构件，焊接是在薄板有预张力或预先热膨胀量的情况下进行的，待焊接完成后薄板恢复初始状态，可有效降低残余应力，控制焊接变形。刚性固定组装法，顾名思义，即选取结构形态最为相符的夹具或刚性胎具以准确固定被焊构件，避免其角变形与弯曲变形。
（2）预防措施。①严格控制焊接量，避免焊接残余应力出现。在钢结构材料焊接加工前必须做好充足的准备工作，深入了解和分析钢结构的基本特征，焊缝的尺寸需要进行严格管理，母材不能进行焊缝。②在钢结构焊接中需要合理调整焊接工艺次序，对于不必要的焊接次序需要进行优化调整，如果钢结构的收缩量比较大，那么需要提前焊接，然而继续焊接长直缝，只有遵循先大后小的原则，才能避免残余应力。焊接顺序对焊接残余应力和变形的产生影响较大，在采用不同的焊接顺序时，可改变残余应力的分布规律，控制焊接变形。③在先进的科学技术支撑下，可以不断改善焊接技术，加强应用全新的焊接技术技术人员需选用最恰当的焊接方法、规范参数、焊接顺序及随焊碾压、跟踪激冷等方法。随焊碾压、跟踪激冷等能够有效降低残余应力、减小焊接变形。
（3）焊后去除收缩力
抵消焊缝收缩力问题也是降低焊接变形的关键点。在执行的过程中，利用敲击的方法，可以延长焊缝，令其变薄，进而消除弹性变形的情况。但在实际应用的时候，要注意对于焊缝根部不能进行敲击，否则可能会产生裂纹；还有像盖面焊道部位，也不能直接进行敲击，否则会产生硬化效果，反而增大形变量。
结论：
焊接变形作为我国现阶段工业生产与各金属构件所存在的普遍性问题之一，其危害与影响较为严重。一方面，焊接变形导致工件制造精度失真、破坏其外在形象，另一方面，亦可能影响结构的稳定性、强度和承重能力，甚至形成安全隐患。因此，在焊接结构前应综合考虑，分析可能影响焊接质量与焊接变形的多种因素，针对性地采取预防措施，减小焊接变形发生的可能性。
参考文献：
[1]高晓敏.钢结构焊接变形的控制[J].焊接，2007（7）：75-77.