如何估算焊接残余变形呢？

一、纵向残余变形的估算

细长构件如梁、柱等纵向焊缝所引起的纵向收缩量ΔL取决于焊缝的长度l、截面积F、焊接工艺参数和焊接工艺。在同样的焊接工艺参数下，预热会增加收缩量ΔL，只有在很高温度的整体预热，才能使ΔL减少。单道焊缝的纵向收缩量ΔL可由下式粗略估算。

ΔL＝0.86×10^-6q_vl（mm）

式中 q_v——焊接线能量（J／cm）；

l——焊缝长度（mm）。

式中 U——焊接电压（V）；

J——焊接电流（A）；

η——电弧热效率（焊条电弧焊为0.7～0.8，埋弧焊为0.8～0.9，CO₂焊为0.7）；

v——焊接速度（cm／s）。

对于单道焊缝、多道焊缝也可以采用经验公式估算其纵向收缩量ΔL。

式中 l——焊缝长度（mm）；

δ——板厚（mm）。

对于角焊缝纵向收缩量的经验计算公式为：

式中 A_w——角焊缝截面积（mm²）；

A——焊件截面积（mm²）；

l——角焊缝长度（mm）。

二、横向收缩量的估算

对接接头的横向收缩量ΔB与坡口形式、板厚、焊接线能量、金属料的物理性能等因素有关。一般V形坡口的zSd3比同厚度的X形坡口和双U形坡口对接接头的要大。坡口角度和间隙越大时，ΔB也越大。焊条电弧焊的zk／3值比埋弧焊的大。高能量密度束流焊如电子束焊的ΔB远小于常用的熔化焊。板对接焊缝横向收缩量的经验计算公式为：

式中 δ——板厚（mm）；

A_w——焊缝截面积（mm²）；(www.xing528.com)

b——坡口根部间隙（mm）。

角焊缝的横向收缩量ΔB小于对接接头的横向收缩量。角焊缝横向收缩量计算公式为：

式中 C——系数，单面焊时C＝0.075，双面焊时C＝0.083；

K——焊脚尺寸（mm²）；

δ——翼板厚度（mm）。

三、焊缝纵向收缩引起的弯曲变形

偏离构件截面中性轴的纵向焊缝不仅会引起构件的纵向收缩，还会引起构件的弯曲，如图5-19所示。焊缝纵向收缩造成的挠度f可以按下式估算：

式中 e——焊缝塑性变形中心（一般取焊缝中心）与截面中性轴的距离，mm；

q_v——焊接线能量（J／cm）；

l——构件纵向焊缝长度（mm）；

I——构件截面惯性矩（mm⁴）。

弯曲变形如图5-19所示，可以由焊缝的纵向收缩引起，也可以由焊缝的横向收缩引起。

四、角变形的估算

对接接头的角变形随坡口角度增大而增大。一般多层焊的角变形比单层焊要大，多层多道焊的角变形比多层焊要大。焊接X形坡口，先焊的一面的角变形一般大于后焊一面的角变形。对接接头的角变形相对于单层埋弧自动焊、电渣焊及电子束焊的焊缝都比较小。

T形接头的角变形取决于角焊缝的焊脚尺寸K和板厚δ。如图5-20所示为低碳钢和铝镁合金T型接头的角变形β、δ以及K的关系图，可按该图估算T形接头的角变形。

图5-19 弯曲变形

a）由纵向收缩引起 b）由横向收缩引起

图5-20 T形接头的角变形

a）低碳钢 b）铝镁合金