焊接变形和焊接缺陷

1.焊接变形

焊接过程中焊件受到不均匀的局部加热，焊缝及其附近金属的温度场分布极不均匀，局部高温金属受到周围低温部分金属材料的限制无法自由膨胀，因此，冷却后的焊件将会发生纵向（沿焊缝长度方向）和横向（垂直焊缝长度方向）收缩，引起焊接工件变形；与此同时，在工件内部也不可避免地会产生残余应力，从而降低焊接结构的承载能力，并引起进一步的变形甚至产生裂纹。

焊接变形的基本形式如图4－11所示，主要有：尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、翘曲变形等。焊接变形降低了焊接结构的尺寸精度，应当采取措施防止。防止和减少焊接变形的工艺措施主要有反变形法、加裕量法、刚性夹持法，以及选择合理的焊接次序等。如果已经发生了超过允许值的焊接变形，可以采用机械矫正法和火焰加热矫正法来进行矫正。此外，焊前预热和焊后退火处理对于减少焊接应力变形是很有效的方法，同时预热法对于减少焊接变形也很有帮助。

图4－11　焊接变形的基本形式

（a）尺寸收缩；（b）角变形；（c）弯曲变形；（d）扭曲变形；（e）翘曲变形

2.焊接缺陷

由于焊接工艺参数选择不当、操作技术不佳等原因，焊接过程中可能会产生焊接缺陷。焊接缺陷包括外观缺陷与内部缺陷两大类。焊接缺陷将会导致应力集中，使承载能力降低，因此必须采取措施尽量限制焊接缺陷的产生，努力减轻它的不良影响。

图4－12　焊接接头的外观缺陷

焊接接头的外观缺陷如图4－12所示，主要有咬边、焊瘤、烧穿、未焊满等。其中：咬边是指焊缝表面与母材交界处产生的沟槽或凹陷，形成咬边的主要原因有焊接电流太大、电弧太长、操作不当等；焊瘤是指在焊接过程中，熔融金属流溢到焊缝之外未熔化的母材上，冷却后形成的金属瘤。

焊接接头的内部缺陷如图4－13所示，主要有：裂纹、气孔、夹渣、未焊透等。裂纹是在焊缝区或近缝区的焊件内部或表面产生的横向或纵向的微小缝隙，分为冷裂纹和热裂纹。产生裂纹的原因主要是材料（母材或焊接材料）选择不当、焊接工艺不正确等。减少裂纹产生的措施有：合理设计焊接结构，合理安排焊接顺序，以及采取预热、缓冷等等。气孔是焊缝表面或内部出现的微小孔洞，产生气孔的原因有焊条受潮、坡口未彻底清理干净、焊接速度过快、焊接电流不合适等。夹渣指的是残留在焊缝内部的熔渣，产生夹渣的原因为坡口角度过小、焊接电流太小、多层焊时清渣不够干净等。未焊透是指焊接接头的根部未完全熔合的现象，是由于焊接电流太小、焊速过快、坡口角度尺寸不合适等原因造成的。为了保证焊接产品的质量，焊接完工后一般都应根据产品的技术要求进行检验，生产中常用的检验方法有外观检查、着色检查、无损探伤（包括磁粉探伤、射线探伤和超声波探伤）、密封性试验等。

图4－13　焊接接头的内部缺陷