本文提出了随焊旋转挤压控制焊接应力与变形的新方法,通过位于焊枪后方一定距离的挤压杆对焊后尚处于较高温度的焊缝及近缝区金属进行旋转挤压处理,将焊缝金属纵向和横向压缩塑性应变充分延展,从而降低残余应力控制变形。自行设计研制了一整套随焊旋转挤压装置,其中包括施焊部分和旋转挤压部分。旋转挤压部分通过机械装置提供挤压力,通过电动机和减速箱提供旋转动力。旋转挤压杆的材料经强度校核后选用W9Mo3Cr4V。对相关控制参数进行了试验后发现当挤压杆端部直径为14mm,挤压力为3000N-3750N,杆枪距为90mm-120mm时变形控制效果比较理想。为了揭示随焊旋转挤压减小焊接残余应力、控制焊接变形的机理,利用有限元软件对随焊旋转挤压过程进行了分析,并通过实验验证了模拟结果的正确性。研究发现随焊旋转挤压作用于焊缝金属,迫使焊缝金属向焊接方向和两侧方向延展,抵消了焊接产生的残余压缩塑性应变,从而改善了焊接残余应力分布,焊缝及近缝区的拉应力明显减少,焊缝中心部位表现为压应力状态。通过研究发现随焊旋转挤压对焊接熔池起到振动搅拌作用,有效地细化焊缝晶粒,打乱晶粒生长位相,减少接头气孔。另外在对较高温度的焊缝金属进行旋转挤压时有类似于“热加工”的作用:焊合气孔和缩孔,打碎枝晶,同时在焊缝及近缝区的上表面形成了一层纤维组织,其中弥散分布有粒状或短条状的第二相质点。另外随焊旋转挤压也很大程度地提高了接头的性能,有效提高接头的强度和硬度,其中抗拉强度提高10%以上。此外随焊旋转挤压也可以改善焊缝表面质量消除焊趾处的应力集中。