焊接变形的产生原因

为简化讨论，我们将板条上的温度区域分为两种，中间为高温区，其温度均匀一致；两边为低温区，其温度也均匀一致。

加热时：如果板条的高温区与低温区是可分离的，高温区将伸长，低温区长度不变，但实际上板条是一个整体，所以板条将整体伸长，此时高温区内产生较大的压缩塑性变形和压缩弹性变形。

冷却时：由于压缩塑性变形不可恢复，所以，如果高温区与低温区是可分离的，高温区应缩短，低温区应恢复原长，但实际上板条是一个整体，所以板条将整体缩短，这就是板条的残余变形，同时在板条内部也产生了残余应力，中间高温区为拉应力，两侧低温区为压应力。

长板条一侧加热（相当于板边堆焊）引起的应力与变形。材质均匀的钢板，在其上边缘快速加热：假设钢板由许多互不相连的窄条组成，则各窄条在加热时将按温度高低而有不同的伸长，但实际上，板条是一整体，各板条之间是互相牵连、互相影响的，上一部分金属因受下一部分金属的阻碍作用而不能自由伸长，因此产生了压缩塑性变形。由于钢板上的温度分布是自上而下逐渐降低，因此，钢板产生了向下的弯曲变形，同时在钢板中部产生拉应力，钢板两侧产生压应力。但实际上钢板是一个整体，上一部分金属要受到下一部分的阻碍而不能自由收缩，所以钢板产生了与加热时相反的残余弯曲变形，同时焊接电缆、焊接铜轮、滚焊轮在钢板中部产生压应力，钢板两侧产生拉应力。

结论：（1）对构件进行不均匀加热，在加热过程中，只要温度高于材料屈服点的温度，构件就会产生压缩塑性变形，冷却后，构件必然有残余应力和残余变形；

（2）通常，焊接过程中焊件的变形方向与焊后焊件的变形方向相反；

（3）焊接加热时，焊缝及其附近区域将产生压缩塑性变形，冷却时压缩塑性变形区要收缩。如果这种收缩能充分进行，则焊接残余变形大，焊接残余应力小；若这种收缩不能充分进行，则焊接残余变形小而焊接残余应力大；

（4）焊接过程中及焊接结束后，焊件中的应力分布都是不均匀的。焊接结束后，焊缝及其附近区域的残余应力通常是拉应力

（5）当焊缝金属冷却，由液态转为固态时，其体积要收缩，由于焊缝金属与母材是紧密联系的，因此，焊缝金属并不能自由收缩，这将引起整个焊件的变形，同时在焊缝中引起残余应力。另外，一条焊缝是逐步形成的，焊缝中先结晶的部分要阻止后结晶部分的收缩，由此也会产生焊接应力与变形。