焊接也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料。焊接在现代制造行业中应用是非常普遍的，尤其是砖瓦、水泥等行业，生产线上的很多设备或设备的一部分都是属于粗放型的，采用焊接工艺是设备的重要生产方式，焊接的工时在整个设备的工时中占有很大的比例。而在设备的日产维护、检修过程中，焊接是使用最多、最广泛的方法，例如：锤头、绞刀、搅叶、衬板等的补焊等。

     但是，焊接也存在着一定的缺点，由于熔炼范围小，焊接时局部迅速升温，焊缝区域的温度达1100~1500℃以上（指低碳钢），离焊缝越远的地方温度越低，因此，工件各部分的热胀冷缩的程度相差很大，熔化的金属冷却时收缩，在焊缝内部产生一个力，致使工件发生翘曲变形，甚至拉裂。这个力就是焊接时产生的残余应力。焊接残余应力会对工件产生很大的影响：

（1）对强度的影响。如果在高残余拉应力区中存在严重的缺陷，会使工件的静载强度降低。在循环应力作用下，如果在应力集中处存在着残余拉应力，则会使焊件的疲劳强度降低。

（2）对刚度的影响。焊接残余应力与外载引起的应力相叠加，可能使焊件局部提前产生塑性变形。

（3）对受压焊件稳定性地影响。焊接工件受压时，残余应力与外载所引起的应力相叠加，可能使杆件局部屈服或使杆件局部失稳，杆件的整体稳定性因此而降低。

（4）对加工精度的影响。焊接残余应力的存在对焊件的加工精度有不同程度的影响。焊接的刚度越小，加工量越大，对精度的影响也越大。

（5）对尺寸稳定性的影响。焊接残余应力随时间发生一定的变化，焊件的尺寸也随之变化。

（6）对耐腐蚀性的影响。焊接残余应力和载荷应力一样也能导致应力腐蚀开裂。

尽管焊接变形不可避免，但可以采取某些措施将变形控制在允许的范围内，或者利用变形的特点相互抵消。具体的操作方法有：

(1)尽量减少焊缝的数量，适当选择工件的厚度，减少肋板数量，从而可减少焊接和焊接互变形的校正量；合理安排焊缝的位置，避免焊缝对于集中，以防止裂纹，减小变形，同时，焊缝之间应留有足够的收缩余量。否则，由于热影响区的交叉影响导致变形加剧。焊缝应相对构件中性轴，或靠近中性轴，以减少收缩力矩或弯曲变形，如果困难，则应使较大的焊缝布置在靠近中性轴的一面，较小的焊缝布置在另一面。

(2)选择合理的焊接顺序。尽量使焊缝自由收缩，焊缝较多的结构件时，应先焊接错开的短焊缝，然后再焊直通长焊缝，以防在焊缝交接处产生裂纹。如果焊缝较长，可采用逐步退焊法和跳焊法，使温度分布较均匀。对于焊件焊缝不对称时要先焊接焊缝少的一侧。

（3）反变形法：根据理论计算和时间经验，预先估计结构焊接变形的方向和大小，然后在焊接装配时给予一个方向相反、大小相等的预置变形，以抵消焊接后产生的变形。

（4）选择合理的焊缝尺寸和形式。焊缝尺寸增加，变形随之增大，但是过小的焊缝尺寸将减低结构的承载能力，并使焊接接头的冷却速度加快，热影响区硬度增高，容易产生裂纹等缺陷，因此应该在满足结构承载能力和保证焊接质量的前提下，随着板的厚度来选取最小的焊缝尺寸；厚板采用X型坡口，可减少对焊接接头的角变形，对薄板结构采用接触点焊代替熔化焊缝可以减少变形和焊后校正工作。

（5）对于轴类零件，在进行局部堆焊时，应把圆周分为4~8等份，焊好一段圆弧后，然后焊接对面的一段圆弧，整个圆周交错进行焊接，以便相互抵消应力，而且焊接时每层厚度不要超过2mm，如果焊缝强度不够，可以多焊几次。

（6）焊接时采用刚性固定法：即焊接之前对工件采用外加刚性约束，强制工件不能自由变形：

①焊接法兰时，将两个法兰背对背的进行固定，可以有效地减少角变形。

②对于薄板对接焊时，在四周用压铁，防止薄板焊接后产生波浪型变形。

这种刚性固定法焊接，在外加约束去除后，工件上仍然会残留稍许变形，但相比原来原来要少得多，不过对于焊后易裂的材料要慎用。

（7）散热法：焊接时采用强迫冷却的方法将焊接区域产生的热量散走（例如用喷水冷却），迫使受热面积大大减小，从而大大减小变形的目的。

（8）选择正确的焊接次序。对于比较长的焊缝，可以采用分段反焊；对于圆筒形工件，则应先焊内圆焊缝，再焊外部轴向焊缝，最后焊内部轴向焊缝；需要两面焊补的焊缝，则应在焊件的两面交叉焊接，如果能由两名焊工在两面同时焊接，则更能有效地防止变形。

（9）通过整体高温回火、局部高温回火、保温、随炉冷却的退火热处理方法，此种方法消除应力效果较好，但缺点是成本较高。

（10）采用时效处理法：焊接后的工件放在露天环境里，让其承受风压、日晒、雨淋，至少半年及以上的时间，此种方法可以比较彻底的消除焊接应力，但是需要时间较长，适用于外形尺寸比较大的工件。

（11）敲击法：就是在工件焊接完毕后，沿焊缝周围用小榔头敲击，或者是利用钢丸进行抛打，使金属展开。此种方法也能达到一定的消除应力的目的，同时也比较经济。据测定，利用锤击法可以使残余应力较少1/2~1/4。

所以说，由于焊接内应力的存在，焊接变形是不可避免的。但是我们可以采用各种合适的方法，尽量降低焊接的应力和变形，从而最大限度的保证工件的使用性能。作者：董加祥