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焊接结构的整体变形因构件不同而异,常见的变形有:钢板对接焊接要产生长度缩短、宽度变窄的变形;采用V形坡口时要产生角变形;钢板较薄时,还可能产生波浪变形;对异型钢梁的焊接要产生扭曲变形等。焊接变形的基本形式见图12-1一般来讲,构件焊接后有可能同时产生几种变形。

1.纵向缩短和横向缩短

(1)纵向缩短。焊件在变形后沿着焊缝长度方向的缩短称为纵向缩短,焊缝的纵向收缩变形值随焊缝长度、焊缝熔敷金属截面积的增加而增加,随整个焊件垂直于焊缝的横截面积的增加而减少。同样厚度的焊件,多层多道焊时产生的纵向收缩变形量比单层焊少,对接和角接焊缝的纵向变形收缩率见表12-4

(2)横向缩短。焊件在焊后垂直于焊缝方向发生的收缩叫横向缩短,横向缩短变形量随焊接热输入的提高而增加,随板厚的增加而增加。不同板厚对接焊缝的横向收缩量可参见相关专业手册进行比对,这里不再一一讲述了

2.角变形

角变形是在焊接时由于焊缝区域沿着板材厚度方向不均匀地横向收缩而引起的回转变形,角变形的大小以变形角a进行度量,见图12-2。在堆焊、搭接和T形接头的焊接时,往往也会产生角变形。

焊接角变形不但与焊缝的截面积形状和坡口形式有关,还与焊接操作方法有关。对于同样的板厚和坡口形式,多层焊比单层焊的焊角变形大,焊接层数越多,角变形越大。

3.弯曲变形

弯曲变形主要是由于结构上的焊缝布置不对称或焊件断面形状不对称,焊缝收缩引起的变形。

弯曲变形的大小用挠度f进行度量。挠度f是指焊后焊件的中心轴偏离焊件原中心轴的最大距离,如图12-3所示。

4. 扭曲变形

如果焊缝角变形沿长度方向分布均匀,焊件的纵向有错边,或装配不良,施焊顺序不合理,致使焊缝纵向收缩和横向收缩没有一定的规律,会引起构件的扭曲变形。

5.波浪变形

由于结构刚度小,在焊缝的纵向收缩、横向收缩综合作用下造成较大的压应力而引起的变形为波浪变形薄板容易产生波浪变形,此外当几条焊缝离得很近时,由于角焊缝的角变形连在一起也会形成波浪变形

上述分析说明了焊后焊缝的纵向收缩和横向收缩是引起各种变形和焊接应力的根本原因;同时还说明了焊缝的收缩能否转变成各种形式的变形,还与焊缝在结构中的位置、焊接顺序和反复性以及结构的刚性大小等因素有直接的关系。