焊接时为什么会产生变形？

焊接变形是我们在焊接过程中的一个难题，为了保证焊接过程的连续进行，以及保证产品的尺寸精度，需要采用一系列措施来控制变形。甚至对于有些复杂结构件的焊接，还需要事先进行模拟，再来制定合适的工艺。那么，焊接变形到底是怎么产生的呢？首先我们需要明确以下几个概念：

一、焊接应力

物体在受外力作用后，以及在物理、化学或物理化学变化过程中，如温度、金相组织或化学成分等变化时，其内部会产生内力。作用在物体单位截面上的内力叫做应力。应力分为工作应力和内应力。物体由于外力的作用在其单位截面上出现的内力称为工作应力；在无外力作用的情况下而存在于内部的应力称为内应力。

二、变形

物体在外力或温度等因素的作用下，其形状和尺寸发生变化，这种变化称为物体的变形，按照性质不同，可分为弹性变形和塑性变形。当外力去除后，能恢复原状的，称为弹性变形，不能恢复的则称为塑性变形（这个对于后面的解释非常重要）。

三、焊接应力与焊接变形

焊接应力是焊接过程中及焊接结束后，存在于焊件中的内应力。由焊接而引起的焊接电缆、焊接铜轮、滚焊轮、焊件尺寸的改变称为焊接变形。焊接结束后，残留在焊接结构中的应力与变形，称为焊接残余应力和焊接残余变形。造成焊接应力与变形主要是4个方面的原因：1.焊件的不均匀受热；2.焊缝金属的收缩；3.金相组织的变化；4.焊件的刚性和拘束。

（1）不受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形

不受约束的杆件在均匀加热与冷却时，其变形属于自由变形，在杆件加热过程中不会产生任何内应力，冷却后也不会有任何残余应力和残余变形

（2）受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形

受约束杆件的变形属于非自由变形，既存在外观变形，也存在内部变形。此时的应力与变形情况分为两种：

条件一：

如果加热温度较低，没有达到材料的屈服点温度时，材料的变形为弹性变形，加热过程中杆件内部存在压应力的作用；当温度恢复到原始温度时，杆件自由收缩到原来的长度，压应力全部消失，不存在残余变形和残余应力。

条件二：

如果加热温度较高，达到或超过材料的屈服点温度时，则杆件中产生压缩塑性变形，内部变形由弹性变形和塑性变形两部分组成，甚至全部由塑性变形组成。当温度恢复到原始温度时，弹性变形恢复，塑性变形不可恢复，可能出现以下三种情况：

1）如果杆件加热时自由延伸，冷却时限制收缩，那么杆件内既有残余应力又有残余变形。

2）如果杆件加热时不能自由延伸，可以自由收缩，那么杆件中没有残余应力，只有残余变形。

3）拘束，那么杆件中存在残余应力而没有残余变形。

实际焊接中的焊件，与上述的一种情况相似，焊后既有焊接应力存在，又有焊接变形产生。