焊工（中级）培训资料
一、焊接 的定义 及 分类
1、 焊接定义：通过加热、加压或加热与加压同时进行的方法，加或不加填充材料，消除
金属材料表面不平和氧化膜， 使两金属原子间达到晶格距离， 形成的永久性连接的加工方
法就是焊接。
2、 焊接分类：按焊接方法分为熔化焊、压力焊、钎焊三大类。
①熔化焊：这一类焊接的特点是利用局部加热的方法，将焊件的接合处加热到熔化状态，
互相融合，冷凝后彼此结合在一起。常见的电弧焊、气焊就属于这一类。
②压力焊： 这一类焊接方法的共同特点是， 在焊接时不论对焊件加热与否都施加一定的压
力， 使两个接合面紧密接触， 促进原子间的结合作用， 以获得两个焊件间的牢固连接。 电
阻焊、摩擦焊就属于这一类。
③钎焊： 这一类焊接的特点是采用比母材熔点低的材料做钎料， 将焊件和钎料加热到高于
钎料熔点但低于母材熔化的温度（使母材仍保持为固态） ，利用液态钎料的润湿作用填充
间隙，与母材相互扩散实现与被焊工件连接的一种方法。
常见的焊接方法分类如下表所示：
焊接
熔焊 压焊
气 电 电 等 电 激 电 摩 高 真 爆 超 冷
焊 弧 渣 离 子 光 阻 擦 频 空 炸 声 压
焊 焊 子 束 焊 焊 焊 焊 扩 焊 波 焊
弧 焊 散 焊
焊 焊
手 埋 氩 二 对 点 缝 凸
焊
工 弧 弧 氧 焊 焊 焊
电 焊 焊 化
弧 碳
焊 气
体
保
护
焊
3、常见熔化焊有气焊、手工电弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊；
常见压力焊有电阻焊、摩擦焊。
二、电弧 焊的基 础 知识
1、电弧的产生
焊接电弧是由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与母材间，在气体介
质中产生的强烈而持久的放电现象。它是电弧焊的热源。
2、电弧的实质、电弧与电压的关系、影响电弧稳定的主要因素
a) 电弧的实质：局部气体的导电现象。电弧由阳极区、阴极区和弧柱区组成。
b) 电弧与电压的关系：电弧的长短与电压有密切关系，电弧越长，电压越高，在焊接过
程中，一般使电弧长度约为焊条直径的（0.5―1）倍，此时电压约为 16V―25V。
c) 影响电弧稳定的主要因素：除了操作因素外，影响电弧稳定的主要因素大致可分为以
下几种：电源影响、焊条药皮影响、焊区清洁度和气流影响、磁偏吹的影响。
3、电弧静特性
在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压
变化的关系称为电弧静特性， 一般也称伏—安特性。 其弧长不同， 静 特性曲线的位置也不
同。
4、焊接电源的外特性
在规定范围内，弧焊电源稳态输出电流和输出电压的关系称为焊接电源外特性。电源
外特性有三种形式：即下降特性（陡降、缓降） 、平特性和上升特性。
5、电弧动特性
对于一定弧长的电弧，当电弧电流发生连续地快速变化时，电弧电压与焊接电流瞬时
值之间的关系称为电弧动特性。
6、焊接极性
电弧焊时，直流弧焊机正极部分放出的热量较负极部分高，所以，如果焊件需要的热
量高， 就选用正接法， 反之， 就选用反接法。 所谓直流正接法， 是将焊件接电源正极， 电
极 （焊条、 焊丝等） 接 电源负极的接线法； 反接法是将焊件接电源负极， 电极 （焊条、 焊
丝等）接电源正极的接法。当然，对交流电而言，没有正、反接之说。
三、焊条 基础知 识
1、焊条的分类 焊条是由焊芯和药皮组成的。在手工电弧焊过程中，焊条一方面起传导电流和引燃电
弧的作用； 另一方面又作为填充金属， 与熔化的母材形成焊缝。 焊条按用途可以分为以下
几类：碳钢焊条、低合金钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条（如：A102 焊条） 、
堆焊焊条 （如 D212 焊条） 、 低温钢焊条、 铸铁焊条 （如Z308 焊条） 、 镍及镍合金焊条、 铜
及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条等。
2、碳钢焊条型号表示法
E ×× × ×
焊条药皮类型及采用的焊接电流种类
0、1：全位置
适用的焊接位置 2：平焊、平角焊
4：向下立焊
熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为 MPa
表示焊条
3、焊条的选用原则
选用焊条是焊接准备工作中很重要的一个环节。选用焊条时应遵循以下基本原则：
1） 焊缝金属的使用性能要求 对于钢结构焊件， 在同种钢焊接时， 按与钢材抗拉强度等
强的原则选用焊条； 异种钢焊接时， 按强度较低一侧的钢材选用； 不锈钢焊接时， 要保证
焊缝成分与母材成分相适应， 进而保证焊接接头的特殊性能； 对于承受动载荷的焊缝， 则
要选用熔敷金属具有较高冲击韧度的焊条； 对于承受静载荷的焊缝， 只要选用抗接强度与
母材相当的焊条就可以了。
2） 焊件的形状、 刚度 和焊接位置等因素选用焊条 结构复杂、 刚度大的焊件， 由于焊缝
金属收缩时，产生的应力大，则应选用塑性较好的焊条，在选用时不仅要考虑力学性能，
还要考虑焊接接头形状的影响， 因为， 当焊接 对接焊缝时， 强度和塑性适中的话， 焊接角
焊缝时， 强度就会偏高而塑性就会降低； 对于焊接部位难于清理干净的部件， 选用氧化性
强的，对铁锈、油污等不敏感的酸性焊条，更能保证焊缝的质量。
3 ）焊缝金属的抗裂性 焊件刚度大，母材中碳、硫、磷含量偏高或外界温度偏低时，焊
件易出现裂纹，焊接时最好采用抗裂性能较好的碱性焊条。
4 ）操作工艺性 焊接过程中，电弧应当稳定，飞溅少，焊缝成形美观，脱渣容易，而且
适用于全位置焊接。 为此， 尽量选用酸性焊条， 但是应首先保证焊缝的使用性能和抗裂性的要求。
5 ）设备和施工条件 在没在直流电焊机的情况下，不能选用没有特殊加稳弧剂的低氢型
焊条； 当焊件不能翻转必须进行全位置焊接时， 则应选用能适应各种条件下空间位置焊接
的焊条； 在密闭的容器内进行焊接时， 除考虑加强通风外， 还要尽可能地避免使用低氢型
焊条，因为这种焊条在焊接过程中会产生大量的有害气体和粉末。
6 ）经济合理性 要同样能保证焊缝性能的条件下，应当选用成体较低的焊条。如钛铁矿
型的焊条成本比钛钙型焊条低得多， 在保证使用性能的条件下， 当然应选用钛铁矿型焊条。
四、电阻 点焊基 础 知识
1、 电阻焊的物理本质：电阻焊是靠强电流通过两个被焊工件的接触处产生的电阻热及大
量的塑性变形能并在压力下形成接头的焊接方法。
2、 熔核：在焊件贴合面上熔化金属凝固后形成的金属核。熔核大小以熔核直径来度量，
即垂直于焊点中心的横截面上熔核的宽度。当焊件厚度增加时，熔核直径也应相应增加。
3、 压痕：由于通电加压，在焊件表面上所产生的与电极端部形状相似的凹痕。焊件表面
至凹痕底部的距离，叫压痕深度。
4、 电阻点焊质量要求：1）一个好的焊点，在外观上要求压痕深度浅、平滑呈均匀过渡，
无明显凸肩或局部挤压的表面皱起。2）不允许外表有环状或经向裂纹，表面不得有熔 化
或粘附的铜合金。3 ）从内部看，熔核形成应规则、均匀，熔核直径应满足结构和强度的
要求， 核心内部无贯穿性或超越规定值的裂纹， 核心周围无严重过热组织及不允许的缺陷。
5、 电极头端面尺寸：尺寸增大，接触面增大，电流密度减小，散热效果增强，熔核尺寸
减小，焊点强度降低。
6、 电极压力 的选择 ： 。 1 ） 电极压力 ：电阻 点焊时 通过电极 施加在 焊件上 的压力。2 ） 选
择原则： 随着电极压力的增大， 接触电阻和电流密度减少， 导致发亮、 加热不足， 焊点的
熔核直径减小， 焊点强度下降， 当电极压力相当大时， 甚至不能形成焊点熔核。 因此， 在
一定焊接电流和通电时间下，应有一个适当的电极压力值，才能保证焊点质量。3 ）应根
据焊件的材质和焊接参数来选定电极压力。材料的高温强度越高，所需的电极压力越大，
焊接规范越硬，电极压力越大。
7、 焊接电流和通电时间的选择：1）硬规范：在较短时间内通以较大的焊接电流。2）软
规范：在较长时间内通以较小的焊接电流。3）选择原则：①采用硬规范具有生产率高、
焊点压痕深度浅、电极寿命长、焊件变形小以及能焊接导电性和导热性好的金属等优点。缺点是对通点时间必须精确控制， 否则时间的微小变化都有可能引起加热不足或过烧等缺
陷， 其次， 网络电压的瞬时变化对硬规范影响较大。 在一般情况下， 适用于铝合金、 奥氏
体不锈钢、 低碳钢不等厚度的焊接。 ②采用软规范具有加热平稳、 焊接质量对规范参数波
动的敏感性低、 焊点强度稳定、 温度场分布平缓、 塑性区宽、 在压力的作用下易变形， 可
减少熔核内喷溅、 缩孔和裂纹倾向等优点。 缺点是易造成焊点压痕深、 接头变形大、 表面
质量差； 电极磨损快、 生产效率低、 能耗大。 适用于低合金钢、 可淬硬钢、 耐热合金及钛
合金的焊接。
8、 焊接电流与电极压力的匹配：以不产生喷溅为征。当规范选在临界喷溅时，可获得最
大熔核和最高拉伸载荷，同时，由于降低焊机的机械功率，提高了经济效率。
9、 电阻焊的优、缺点是：接头质量高、辅助工序少、无需填加焊材及文明生产等特点。
但其接头质量的无损检测较困难、设备复杂、维修困难和一次性投资大。
五、常用 碳钢的 分 类及其焊 接
1、碳钢的分类：1）碳素钢按含碳量的多少可分为：低碳钢（ωC ≤0.25% ） 、中碳钢（ω
C=0.25%—0.6% ） 、 高碳钢 （ωC>0.6% ） 三类。 ωC 表示碳的质量分 数。2） 按照钢中有害
元素硫和磷的含量，可将碳素钢分为：普通碳素钢（硫含量ωS ≤0.055% ，磷含量ωP ≤
0.045% ） 、 优质碳素钢 （硫含量ωS ≤0.045% ， 磷含量ωP ≤0.04% ） 、 高级优质碳素钢含硫、
磷及夹杂物最少（硫、磷质量分数均≤0.035% ） 。
2 、 焊接性的概念：材料在限定的施工条件下焊接成规定设计要求的构件，并满足预定服
役要求的能力， 叫焊接性。 焊接性受材料、 焊 接方法、 构件类型及使用要求四个因素的影
响。随着含碳量的增加，碳钢的焊接性逐渐变差。
⑴、低碳钢的焊接工艺
1) 对有烘干要求的焊条，焊前要按规定进行烘干。为防止产生气孔、裂纹等缺陷，焊前
要清除待焊处的油、污、锈、垢。
2) 避免采用深而窄的坡口形式，以免出现夹渣、未焊透等缺陷。
3) 控制热影响区的温度， 不能太高， 其在高温停留的时间不能太长， 阴止造成晶粒粗大。
4) 尽量采用短弧施焊。短弧通常是指电弧长度为焊芯直径的 0.5—1 倍。
5) 多层焊时，每层焊缝金属的厚度不应大于 5mm，最后一层盖面焊缝要连续焊完。
6) 应针对不同的焊接位置采用不同的焊接电流。
⑵、中碳钢的焊接工艺 1) 选用直径较小的焊条，通常为Φ3.2—Φ4mm。
2) 焊接坡口尽量开成 U 型，以减少母材的熔入量。
3) 焊后尽可能缓冷。
4) 焊接过程中，宜采用锤击焊缝的方法减少焊接残余应力。
5) 采用局部预热，坡口两侧加热范围为 150—200mm 。
6) 焊接过程中，宜采取逐步退焊和短段多层焊法。
7) 采用直流反接电源。
8) 在焊条直径相同时，焊接电流比焊接低碳钢时小 10%—15% 。
⑶、高碳钢的焊接
1) 仔细清除焊件待焊处油、污、垢。
2) 采用小电流施焊，焊缝的熔深要浅。
3) 焊接过程中要采用引弧板和引出板。
4) 为防止产生裂纹，可采用隔离焊缝焊法。即先在焊接坡口上用低碳钢焊条堆焊一层，
然后再在堆焊层上进行焊接。
5 ）减少焊接应力，在焊接过程中，可采用锤击焊缝金属的方法减少焊件的残余应力。
3 、碳 当量 概念 ：把 钢中 合 金 元素（包括 碳） 的含 量按 其作 用换 算成 碳的 相当 含量 ，叫碳
当量。它是衡量钢材焊接性的一种参考指标。
钢中的元素除 C 外， 主 要是锰 （Mn）和 硅（Si ） ， 其作用不及 C 强烈 。 低合金结构钢
碳当量的计算公式目前以国际焊接学会 （IIW ） 所推荐的 CE 和日本的国家标准 （JIS ） 所
规定的 Ceq 应用最为广泛。
CE （IIW ）=C+Mn/6+(Cu+Ni)/6+(Cr+Mo+V)/5 ( 国际焊接学会推荐)
Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 ( 日本国标规定)
CE 主要适用于低碳调质钢和低合金结构钢。 随着 CE 值的增加， 钢材的焊接性变差， 当
CE 值大于 0.4 ％—0.6 ％时，冷裂纹的敏感性将增大，焊接时需要采取预热、后热等一系
列工艺措施。CE 、Ceq 均适用于含碳量偏高（C ≥0.18％）的低合 金高强度钢。
六、低合 金结构 钢 的焊接性 及其主 要 焊接工艺
1 、低 合金 结构 钢的 焊接 性 主 要取决于钢 中合 金元 素的 含量 ，及 钢种 强度 级别 。强 度级别
较低的， 如 300-400Mpa 级， 由于钢中合金元素含量较少， 其焊接性良好， 接近于低碳钢。
随着钢中合金元素的增加， 强度级别提高， 钢 的焊接性逐渐变差。 主要表现在： 热影响区淬硬倾向增大、冷裂纹（延迟裂纹）增加、热裂纹增加、粗晶区脆化。
2 、主要工艺措施
1 ）预 热 是防止 产生 裂纹的 主要 措施 ，且 有 助于改 善接 头性 能。 但 会恶化 劳动 条件 ，使
生产工艺复杂化，过高的预热温度会降低接头韧性。
2 ） 焊接热输入的选择 含 C 低的热轧钢， 由于冷裂及淬硬、 脆化等倾向， 焊接热输入可
以对焊接热输入无严格限制； 含碳量偏高的钢种， 为降低淬硬倾向， 焊接热输入可以选择
稍大一点； 对于含 V 、Ni 、Ti 的钢种， 为降低 热影响区粗晶脆化所造成的不利影响， 应选
择较小的焊接热输入。
3 ）后热及焊后热处理 目的是使接头中的氢逸出，防止产生延迟裂纹。
3 、Q345(16Mn) 钢的焊 接工艺
1 ）Q345(16Mn) 钢属于 碳素钢，碳当量 CE 为 0.345-0.491％，所 以焊接性良好。淬硬倾
向比低碳钢稍大，所以在低温或大刚度、大厚度结构上焊接时，需采取适当的预热措施。
焊件厚度/mm 预热温度/ ℃
＜16 不低于-10℃时不预热，-10℃以下预热 100－150℃
16-24
不低于-5 ℃时不预热，-5 ℃以下预热 100－150℃
25-40 不低于 0 ℃时不预热，0 ℃以下预热 100－150℃
＞40 均预热 100－150 ℃
表 2 焊接 Q345（16Mn）钢 的预热温度
2 ）Q345 （16Mn） 钢 几乎可用任何方法进行焊接， 焊条电弧焊应选用 E50 型焊条。 埋弧
焊选用 H08MnA 焊丝配合 HJ431（对接 I 型坡口）或 H10Mn2A 配合 HJ431；厚板深坡
口应选用 H08MnA 配合 HJ431
七、奥氏 体不锈 钢 的焊接。
当钢中 Cr 的质量分 数为 18-25% 、Ni 的质 量分数为 8-20% 时， 便 有稳定奥氏体组织产
生， 这种钢具有良好的耐腐蚀性能， 称为奥氏不锈钢。 奥氏体不锈钢无磁性， 经淬火也不
硬化，并且塑性和焊接性良好，是不锈钢中广泛应用的一种钢。
1 、 奥氏不锈钢的焊接性：如 1Cr18Ni9Ti 、1Cr18Ni11Ti 、0Cr18Ni11Tb 等具有良好
的焊接性， 常用的焊接方法都能焊接。C02 焊 由于强烈的氧化性， 会使不锈钢中的合金元
素大量烧损，因而没有得到推广使用。 2 、 奥氏体不锈钢的焊接方法：常用的有焊条电弧焊、埋弧焊和氩弧焊（包括富氩混
合气体保护焊） 。
3 、 奥氏体不锈钢的焊条电弧焊的工艺特点
1 ） 焊条有酸性钛 钙型（ 如 A102）和碱性低氢 钠型（A107）两大类 ，低氢钠型抗裂
性较高， 但焊缝外表成形不如钛钙型焊条， 抗腐蚀性也较差。 钛钙型具有良好的工艺性能，
可交直流两用，生产中应用普遍。
2 ） 奥氏体不锈钢热导率小、线胀系数大，焊后易产生较大变形，所以宜快速焊。
3 ） 奥氏体 不锈钢的电阻率大，焊接过程中焊条 药皮易发红，所以焊接电流应 比普通
低合金焊条小 10-20% ，同时焊条长度也缩短。
4 ） 坡口面及焊 件 表 面 的清理应采用不锈钢丝刷或铜丝刷 ， 锤击焊缝时宜用铜锤或包
铜的锤，禁止用铁锤锤击。与焊件连接的焊接地线卡头，应采用不锈钢制作。
5 ） 焊前应在坡口面两侧各涂一道 100mm 宽的石灰浆保护层，焊后将烘干的石灰和
溅落物扫除干净。否则会引起点腐蚀，影响不锈钢表面的耐腐蚀性。
6 ） 禁止在焊件表面随意引弧、熄弧或任意焊接临时支架、卡吊兰环等， 必 要时可加
引弧板。
7 ） 接触腐蚀介质的焊缝应尽可能最后焊接，避免焊缝的重复加热，有利于提高与腐
蚀介质接触焊缝的耐蚀性。
8 ） 增加焊接过程中的冷却速度是提高 奥 氏体不锈钢焊件抗蚀性的重要工 艺措施。焊
接时应采用小电流、 窄焊道、 快速焊， 施焊过 程中不宜作横向摆动， 严格控制较低的道间
温度。
9 ） 即使选用酸性焊条，最好也选用直流反接电源，因为此时焊件是负极，温度低、
受热少。
10） 由奥氏体不锈钢制造的压力容器，焊缝表面不得有咬边，因为在咬边处会引起应
力集中，导致应力腐蚀断裂。
11） 奥氏体不锈钢压力容器用水进行液压试验时 ，水中氯离子对容器有腐蚀作用，所
以应严格控制水中氯离子含量不超标。 如工厂水质达不到要求时， 水压试验结束后应立即
将水排除干净。
12） 奥氏体不锈钢压力容器的生产场地应与其它容器分开，地面应铺设胶皮，防止材
料表面碰伤，并且应有专用设备，如卷板机等要单独使用。 4 、奥氏体不锈钢熔化极氩弧焊的工艺特点
1 ）奥氏体不锈钢采用 熔化极氩弧焊时，若使 用纯氩气，会引起一系 列困难：a) 液体金
属的粘度及表面张力较大，易产生气孔，焊缝两侧易产生咬边；b) 电弧阴极斑点不稳定，
会产生阴极漂移现象，焊缝成形很差。
2 ） 保护气体宜采用氧化性混合气体， 即在纯 Ar 中加少量 O 或 CO 气体：a) 厚板推荐
2 2
射流过渡 焊接， 保护气 体成分为 ωAr98 ％+ ωO 2 ％，适用于 平焊和 横焊；b) 薄板推 荐短
2
路过渡焊接，保护气体成分为ωAr97.5％+ ωCO 2.5 ％，适用于全 位置焊接。
2
八、焊接 应力与 变 形
焊接过程是对焊件的局部进行高温加热使其达到熔化状态，随后快速冷结晶而形成焊
缝， 因此在焊接构件中就产生了焊后残余变形应力及金属组织变化。 焊接应力与变形直接
影响焊接结构的制造质量及使用性能， 例如： 焊件尺寸精度、 强度、 刚度、 稳定性以及耐
腐蚀性能等。 焊接应力与变形过大时， 不仅给产品制造工艺增加困难， 而且会导致产品报
废造成巨大的经济损失。
㈠、焊接应力
1 、内应力及焊接应力
在没有外力的作用下，平衡于物体内部的力，称为内应力。常见的内应力有以下几种：
（1） 热应力 又称为温度应力。 是由于不均匀加热及冷却过程中所产生的应力， 它与
加热温度及加热的不均匀程度、焊件的刚度以及热物理性能有关。
（2） 相变应力 金属发生相变时，由于体积发生变化而引起的应。
（3） 装配应力 在装配或安装过程中产生的内应力。
（4） 残余应力 当构件上承受局部载荷或经受不均匀加热时，都会在局部地区产生塑
性应变。当局部外载撤去以后或热源离去，构件温度恢复到原始的均匀状态时，由于
在构件内部发生了不能恢复的塑性变形，因而产生了相应的内应力，即为残余应力。
（5） 瞬时应力 焊接过程中焊件的热应力随时间而变化应力。
此外，在焊接结构中由于自身或外加拘束作用而引起的拘束应力；以及在焊接接头中
扩散氢在显微缺口处聚集而形成的氢致局部应力都称为焊接应力。
按照焊接应力在空间的方向可分为单向、双向、三向应力。薄板对接时，可以认为是
双向应力。大厚度焊件的焊缝、三个方向焊缝的交叉处以及存在裂纹、夹渣等缺陷处
通常出现三向应力。三向应力使材料的塑性降低、易导致脆性断裂，是一种最危险的
应力状态。
2 、焊接残余应力的调节
在焊缝设计及焊接工艺方面采取相应的措施可以调节内应力、降低残余应力的峰值。
采用这些措施可以使内应力分布更为合理， 避免在大面积内产生较大的拉应力， 因此， 有
利于消除焊缝裂纹等缺陷。
（1） 在焊缝的设计方面应量减少焊缝的数量及尺寸，采用填充金属量少的坡口形式。
（2） 焊缝的分布应避免过分集中，焊缝之间应保持足够的距离，尽量避免三轴交叉焊缝。并且不把焊缝布置在工作应力最严重的区域。
（3） 采用刚度小的接头形式，使焊缝能自由收缩。在残余应力的区域内，应当避免几
何不连续性，避免应；力集中。
（4） 采用合理的焊接顺序及方向
① 先焊收缩量大的焊缝，使焊缝能自由收缩。
② 先焊工作时受力较大的焊缝，使内应力合理分布。
③ 拼板时应先焊错开的短焊缝，再焊直通的长焊缝，使焊缝有较大的横向收缩余量。
④ 焊接平面上的焊缝时，应使焊缝的收缩比较自由，尤其是横向收缩更应保证自由。对
接焊缝的焊接方向，应当指向自由端。
（5） 降低接头的刚度：焊接封闭刚度较大的焊缝时，可以采用反变形法来降低接头的
刚度，以减小焊接残余应力。
（6） 锤击焊缝：焊后使用带有小圆弧面的手锤或风枪锤击焊缝，使焊缝得到延展，从
而降低应力。外向锤击应保持均匀、适度、避免因锤击过分而产生裂纹。
（7） 局部加热造成反变形：在结构的适当部位加热，使它产生与焊缝收缩方向相反的
伸长变形。在冷却时，加热区的收缩与焊缝的收缩方向相同，由于焊缝的收缩比较自
由，从而减小了内应力。
3 、焊后消除内应力的方法
（1 ）整体高温回火
（2 ）局部高温回火
（3 ） 机械 拉伸 法： 焊后 以 对 焊接构件加 载， 使具 有较 高拉 伸残 余应 力的 区域 产生 拉伸塑
性变形， 卸载后可使焊接残余应力降低。 加载应力越高， 焊接过程中形成的压缩塑性变形
就被抵消得越多，内应力也就消除得越彻底。
（4 ） 温差拉抻法：在焊缝的两侧用可移动的火焰进行加热并跟踪水冷，因此造就了两
侧高， 而焊缝区低的温度场。 两侧的金属因受热膨胀对温度较低的焊缝区进拉伸， 并且产
生拉伸塑性变形，抵消了部分焊接过程中产生的压缩塑性变形。
（5 ） 振动法：利用振动产生的交变应力来消除部分残余应力。
㈡、焊接变形
1 、焊接变形的种类
（1 ）纵向收缩变形 构件焊后在焊缝方向发生的收缩。
（2 ）横向收缩变形 构件焊后在垂直于焊缝方向的收缩。
（3 ）角变形 焊接以后，构件的平面围绕焊缝发生的角位移。
（4 ） 错边 变形 焊接 过程中 ，由 于两 块板 材 的热膨 胀不 一致 所引 起 的长度 方向 或厚 度方
向上的错边。
（5 ）波浪变形 薄板焊件焊后最容易发生这种失稳变形，形状呈波浪状。 （6 ）挠曲变形 构件焊后所发生的挠曲。可以由横向或纵向变形所引起。
（7 ）螺旋形变形 焊后在结构上出现的扭曲。
2 、焊接变形的控制与矫正
（1 ）改进焊缝设计
①尽量减少焊缝数量， 在设计焊接结构时应当避免不必要的焊缝。 尽量选用型钢、 冲压件
代替焊接件，以减少筋板数量来减少焊接和矫正变形的工作量。
②合理选取焊缝形状及尺寸 对于板厚较大以对接接头应选取 X 型坡口代替 V 型坡口，
以减少熔敷金属总量以减少焊接变形。 对于不需要进行强度计算的 T 形接头， 应尽可能选
取工艺上合理的最小焊角尺寸。 采用断续焊缝比连续焊缝更能减少变形。 当按设计计算确
定 T 形接头角焊缝时， 应采用连续焊缝， 不应采用与之等强度的断续焊缝。 并应采用双面
连续焊缝代替等强度的单面连续焊缝， 以减少焊角尺寸。 对于受力较大的 T 形焊缝和十字
接头， 在保证相同强度的条件下， 应采用开坡口有角焊缝。 这样比一般角焊缝可大大减少
焊缝金属、减少焊接变形。
③ 合理设计结构形式及焊缝位置 设计结构时应考虑焊接工作量最小以及部件总装时的
焊接变形量最小。 对于薄板结构， 应选合适的板厚， 减少骨架间距及焊角尺寸， 以提高结
构的稳定性、 减少波浪变形。 此外， 还应尽量 避免设计曲线形结构， 因为使用平面结构可
使固定状态下的焊接装备比较简单， 易于控制焊接变形。 由于焊缝的横向收缩比纵向收缩
显著， 因此尽量将焊缝布置在平行于要求焊接变形量最小的方向。 焊缝的位置应尽量靠近
截面中心轴，并且尽量对称于该中心轴，以减少结构的弯曲变形。
（2 ）采取工艺措施
①反变形 焊前将焊件装配成具有与焊接变形相反方向的预先反变形。 反变形的大小应与
能抵消焊后的变形为准。这种预制的反变形可以是弹性的、塑性的或弹塑性的。
②刚性固定 将构件加以固定来限制焊接变形。 对于刚度小的结构， 可以采用胎卡或临时
支承等措施， 增加该结构在焊接时的刚度， 以减小焊接变形量。 结构的刚度越大， 利用刚
性固定法控制弯曲变形的效果较差， 而对角变形及波浪变形较为有效。 通常这种方法虽然
可以减少焊接变形，但同时却又增加了焊接应力。
③ 选取合理的焊接方法和焊接参数 选取能量密度比较高的焊接方法，可以减小焊接变
形。 焊接热输入较小时可以减小焊接变形， 但生产效率较低。 采用跳焊、 逐步退焊等措施
可以控制及调节焊接温度场， 减小焊接变形量。 选取不同的焊接参数也可控制和调节弯曲
变形。
④选取合理的装配焊接顺序 构件在装配过程中， 截面的重心位置在不断地变化， 因此影
响焊接变形量。 所以这样的构件， 采用不同的装配焊接顺序， 就有不同的变形量。 通常情
况下， 分布在截面中心线两侧的焊缝， 先焊的一侧焊缝所产生的弯曲变形比后焊一侧所产
生的变形要大。 所以， 确定焊接顺序的原则是： 焊缝少的一侧先焊。 对于截面形状、 焊缝
布置均对称的构件，应当采用对称焊接的施工。
⑤预拉伸法 采用机械有预拉伸、 加热的预拉伸、 或者是机械的与加热的两种方法同时使用的预拉伸， 可以使薄板预先得到拉伸与伸长。 这时在张紧的薄板上装配焊接骨架， 可以
很好地防止波浪变形。
（3 ）焊接变形的矫正
①机械矫正法 采用手工锤击、 压力机等机械方法使构件的材料产生新的塑性变形， 这就
使原来缩短的部分得到延伸， 从而矫正了变形。 对于薄板拼焊件的矫正， 常用多辊平板机；
对于焊缝比较规则的薄壳结构，常采用窄轮辗压焊缝及两侧使之延伸来消除变形。
② 火焰矫正法 火焰加热所产生的局部压缩塑性变形，使较长的金属材料在冷却后缩短
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来消除变形。 使用时应控制加热的温度及位置。 对于低碳钢和普通低合金钢， 常采用 600
0
—800 C 的加热温度。 由于这种方法需要对构件再次加热至高温， 所以对合金钢等材料应
当慎用。
1. 火焰加热矫正有以下三种方法：
a) 点状加热法 多用于薄板结构， 加热点之间的间隔约为 60—90mm， 加热点的直径约≥
0 0
15mm。 加热的温度为 600—800C， 即用水正面跟踪冷却。 但必须注意不能将加热点的
温度加热到 Fe-C 合金 图中的 A 相变点以上，否则会影响材料的韧性；此法通常适用
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于两加强筋之间板面的凹凸较正。
b) 线状加热：一般用于矫正因对接焊缝或角焊缝所引起的角变形，所以这种方法在板厚
方向均匀加热后水跟踪冷却；适用于梁、柱腹板变形的较正。
c) 三角形加热法：这种方法多用于较正弯曲变形，一般在板厚方向都要均匀加热，而且
有外力配合效果更大一些。适用于顶梁旁弯变形的较
1. 利用火焰加热矫正方法的注意事项
a) 加热前应认真分析情况，制定矫正工作方案，确定加热位置与矫正步骤。
b) 认真了解矫正结构的材料性质。 焊接性能好的材料， 火焰矫正后材料的性能变化也小。
对于经过热处理的高强度钢，加热温度不应超过其回火温度。
c) 当采用水冷配合火焰矫正时，应在钢材冷到失去红态时再浇水。
d) 矫正薄板变形若需锤击时，最好采用木锤。
加热用的火焰一般都用中性焰。 |
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