焊接过程是在高温下进行的，所以焊接引起的工件变形总是存在的。本文主要阐述焊接变形对工件的影响并提出几种减小变形的措施，这些措施通常比较简单，但是不采取这些措施许多焊件达不到质量要求。 　　1   焊接膨胀与收缩 　　问题1：当把一块金属均匀加热到低于其熔点某一温度再逐渐冷却至室温时，尺寸会发生怎样的变化？ 　　答：由于金属在空间上没有受到约束，当温度升高时，金属块在2-3方向上膨胀相同的尺寸，冷却至室温时又恢复到加热前的尺寸。不管其形状如何，只要工件没有受到约束并且连续加热和冷却，当冷却至室温时，都会恢复到原来的尺寸。 　　问题2：当金属在一个方向受到约束时（如夹在刚****钳的钳口间），由室温均匀加热到低于熔点的某一温度再冷却至室温时，其尺寸会发生怎样的变化？ 　　答：温度升高使金属膨胀，体积增大。由于金属两端受固定钳口的约束，水平方向（X方向）不能膨胀，这就增大了Y、Z方向的膨胀尺寸。当尺寸增大到弹性极限以上，超过金属的屈服极限时，将产生塑性残余变形（这时金属被镦粗了）。恢复到室温后，金属在未受限制的方向上尺寸增大而受限制的方向上尺寸减小，这种变形是塑性变形。 　　问题3：在金属和钳口之间安装弹簧构成一维半约束，当加热温度作用在工件上时，其尺寸会发生怎样的变化？ 　　答：一维半约束产生的金属尺寸变化介于无约束和一维全约束之间。加热和冷却的温度循环之后，工件尺寸仍然有变化（未受限方向尺寸增大，受限方向尺寸减小），但变化幅度小于完全约束的情况。 　　2   温度对变形的影响 　　问题4：提高加热温度对工件塑性变形尺寸会产生怎样的影响，为什么？ 　　答：大多数碳钢在温度超过300℃后，强度便迅速下降。达到580℃时，抗拉强度仅为室温时的30%～40%。这时的温度尽管远低于钢的熔点（1480℃），但其强度已被大大降低了。钢在膨胀应力作用下经历的峰值温度越高，产生的变形越大。膨胀率与温度成正比，温度越高膨胀率越大。因此，焊接高温过程对工件性能的影响是很严重的，增大了获得满意焊缝的难度和复杂性。 　　问题5：用焊炬将薄板一侧加热至红热状态会产生怎样的后果？ 　　答：加热前薄板是平直的。加热时受热一侧膨胀并软化，冷至室温后，受热过程中产生的大部分皱褶消失，但在受热一侧却产生了塑性变形。不平衡加热和温度较低部分的拘束导致工件尺寸的变化称为镦粗。若采用水冷喷嘴对工件进行快速冷却，当热量沿工件传导时，可防止未受热一侧的热膨胀，但这种做法会使另一侧的变形更严重。仔细观察会发现，冷却过程中发生的变形在加热过程中是很少出现的。 　　问题6：利用气体火焰切割（OFC）在钢板上切割一局部切口时，工件形状会发生怎样的变化？ 　　答：由于受热不均匀及工件其他部分的约束会发生铰链效应。如果同时切割一对平行切口，切口之间金属的受热膨胀相平衡而几乎没有变形。采用双**割炬便可切割这种切口。 　　问题7：什么是变形？ 　　答：变形是由膨胀和收缩引起的金属形状和尺寸的永久改变。焊接和切割热量是变形的来源。焊接变形是由不平衡加热所产生的残余应力造成的，残余应力不仅能改变工件的形状还能减弱金属的强度。尽管工件没有承受外部载荷，但残余应力作为初始应力作用在工件上仍能降低工件所能承受的总载荷。 　　3　 焊接变形 　　问题8：当沿长直钢板表面单道纵向堆焊时，钢板将会发生怎样变化？ 　　答：堆焊时焊道表面受热膨胀。冷却时焊道填充金属将比相对较冷的钢板表面发生更大程度的收缩，结果使钢板向有焊道的一侧弯曲。 　　问题9：V形坡口对接焊时产生的残余应力和变形是怎样的？ 　　答：沿焊缝轴线方向（纵向）和垂直焊缝轴线方向（横向）都会产生残余应力。由于V形对接接头顶部的填充金属多于根部，所以V形接头顶部的纵向和横向收缩量都更大，这就使工件成碟状或向上弯曲。 　　问题10：T形接头中产生的残余应力及其引起的变形如何？ 　　答：T形接头采用双面角焊缝，焊缝中既有纵向应力又有横向应力。由于两侧角焊缝中的纵向应力相互平衡，所以T形接头的垂直板没有发生变形。 　　4   变形控制 　　问题11：如何消除焊接过程中产生变形的影响？ 　　答：可以采取一些措施减小残余应力对变形的影响，但不可能完全消除焊接变形。 　　问题12：采取何种措施可以降低使对接V形接头发生偏离和变形的影响？ 　　答：装配工件时将工件按变形的反方向轻微点固，利用焊接过程中产生的残余应力将工件拉回到正确位置。 　　问题13：焊接V形接头时如何减小变形的影响？ 　　答：利用约束装置和楔形钢块压紧工件，保持焊接接头始终在合适的位置直到焊缝金属冷却。这种方法不能获得完善的接头，但可以减小焊接变形。 　　问题14：如何通过限制焊接接头的热量输入来减小变形？ 　　答：利用散热垫板可以减小变形。用由钢板或铜板构成的散热垫板平行地夹紧焊缝两侧。焊接时，散热垫板吸收焊缝中的热量，减少了热量向工件其他部位的传导。散热垫板可将变形控制在近缝区，并利用夹紧力消除焊接变形（夹紧力可以防止工件在红热状态下产生焊接变形）。位于工件下面的散热垫板开有槽，可以防止热量通过散热垫板散失掉，使焊缝保持一定的的温度。钨极氩弧焊（GTAW）时槽中可充保护气体。 　　问题15：如何实现焊接工件的精确对正？ 　　答：利用预应力。使用夹紧装置将工件按残余应力的反方向弯曲，然后利用焊缝金属的收缩力将工件拉回到准确位置。夹具或定位装置的使用使这种方法行之有效，通过实验焊缝可测知所需预应力的大小。 　　问题16：如何利用变形力减小焊接变形？ 　　答：在T形接头中采用双面角焊缝或双V形对接焊缝，利用两道或多道焊缝中产生的相等的变形力达到平衡。 　　问题17：如何既降低总的焊接变形应力又使之相互平衡？ 　　答：使用链状断续焊缝或交错断续焊缝。断续焊缝产生的应力不仅相互平衡，而且通过减少焊缝的总长度，可以降低总的残余应力。单道断续焊缝比单道连续焊缝产生的变形还小，况且通常情况下焊缝不需要达到连续焊缝的强度既可满足使用要求。 　　问题18：如何通过重新设计接头形式来减小焊接变形？ 　　答：采用V形接头和角接头的组合形式代替单面角接头以平衡残余应力。 　　问题19：采取何种措施可减小连续长焊缝中的变形？ 　　答：采用分段退焊法。每段焊缝的施焊方向与整条焊缝的增长方向相反；多道焊时，每道焊缝中相邻的分段焊缝的起点和终点位置应不同。 　　5 其他问题　 　　问题20：在连续长焊缝的焊接中，焊缝收缩使用两工件相互靠近而减小了焊缝根部间隙，这该如何处理？ 　　答：在焊缝前方装入楔形块以控制接头间隙。 　　问题21：还有哪些减小焊接变形影响的措施？ 　　答：①预热母材   焊前对母材整体加热可降低母材温度分布不均匀性，减小残余应力和变形。 　　②锤击   锤击焊缝金属（通常使用小空气锤）使工件发生轻微变形并使应力集中重新分布；多道焊时锤击每一条焊道。 　　这种方法效果很好，但依赖于焊接操作者的技术水平和判断能力。锤击的力度和频率较难控制。 　　③消除应力热处理   通过加热炉或电加热线圈将整个工件或焊接区加热到足够高的温度从而消除焊接应力，这种方法在结构钢焊接中经常使用。 ④用钎焊代替熔化焊   钎焊温度比熔化焊低得多，可用在对焊缝强度要求不高的场合。(本文来源：上海通用电焊机股份有限公司)。