在现代工业制造中，焊接技术是连接金属部件的重要手段。然而，在焊接过程中，不可避免地会产生焊接应力和焊接变形，这不仅影响产品的外观质量，还可能对结构的安全性和使用寿命造成不利影响。因此，采取有效措施减少和限制焊接应力与变形显得尤为重要。
一、合理设计结构
1. 优化几何形状
在设计阶段，应尽量避免复杂几何形状的使用，选择易于加工且受力均匀的结构形式。例如，采用对称结构可以有效平衡焊接过程中的热输入分布，从而降低局部应力集中。
2. 预留收缩余量
根据材料特性和焊接工艺参数，预先计算并预留一定的收缩余量，以便后续调整和校正变形。
二、控制焊接工艺参数
1. 选择合适的焊接方法
不同的焊接方法（如氩弧焊、埋弧焊等）具有不同的热输入特性。选择适合特定工况的焊接方法有助于减少热量积累，进而减轻应力和变形。
2. 优化焊接顺序
合理安排焊接顺序可以避免因单点过热而导致的整体变形。通常建议从中间向两侧逐步推进，或者采用分段跳焊法来分散热量。
3. 控制焊接速度与电流
提高焊接速度或适当降低电流可以在保证焊接质量的同时减少热输入量，从而减小应力和变形的可能性。
三、实施预热与后热处理
1. 预热操作
对于易产生裂纹倾向的钢材，在焊接前进行预热可以缓解冷却速率，促进内部应力释放，同时提高焊缝区域的韧性。
2. 后热处理
焊接完成后立即进行适当的后热处理（如回火），能够进一步消除残余应力，并改善组织性能。
四、加强外部约束措施
1. 刚性固定法
在焊接时利用夹具或其他装置将待焊件固定牢固，通过施加外部反作用力来抵消焊接过程中产生的拉伸应力。
2. 反变形法
根据经验数据预测可能出现的变形方向，在焊接前人为施加相反方向的小幅度变形，以达到相互抵消的效果。
五、辅助支撑与冷却技术
1. 设置辅助支撑点
在关键部位增设临时支撑结构，帮助维持构件稳定性，防止过度弯曲或扭曲。
2. 采用水冷系统
对于大尺寸厚板焊接作业，可引入循环冷却水系统快速带走多余热量，缩短高温停留时间，减少热影响区范围。
总之，减少和限制焊接应力及变形需要综合考虑多个因素，并结合实际生产条件灵活运用上述策略。只有这样，才能确保最终成品既满足功能需求又具备良好的力学性能。
