在焊接结构件中,需要在焊前预先进行如弯曲变形等成型加工的工件占据了非常大的比例,然而目前针对预变形件焊接的研究较少。本文以Q235和304L预变形薄板焊接为研究对象,结合有限元模拟,研究预变形对钢材的焊接组织和力学性能的影响,对改善石油化工、机械制造等行业的焊接结构件质量,提高我国结构件的焊接制造水准,推动高端装备技术领域的发展具有重要意义。本文首先通过液压折弯试验对钢板进行90。折弯,获得焊前预变形,并利用Forge有限元模拟折弯加工的变形程度分布,应变场结果得到电解刻蚀图纹的验证。根据应变场结果设计了两组焊接组织分别具有不同变形程度的预折弯焊接接头试样,以及一组在变形后经过去应力退火的对比试样,作为本文研究的前提和主要研究对象。然后,利用机器人GMAW焊接试验研究焊接参数对Q235和304L接头焊缝的影响规律,优选了两种材料的合理焊接参数,实现了通过折弯实验设计的预变形焊接接头,得到的焊缝成型良好,无夹杂、咬边、裂纹、气孔等缺陷。对于Q235,焊接速度为4.0mm/s,送丝速度4.2 m/min,电压为23 V；对于304L,焊接速度为3.7 mm/s,送丝速度4.0 m/min,电压为16 V。为分析预变形对焊接组织和性能的影响,本文进一步建立了Q235预变形接头的焊接温度场有限元模型,得到不同焊接区域的热循环曲线,并通过熔池形状和实际热循环曲线进行了验证。通过实验分析了预变形对Q235和304L两种钢材焊接组织和力学性能等的影响。研究发现,对于Q235接头的显微组织,由于折弯变形增大了碳原子的迁移速率,使得L+6相区减小,γ相区变窄,从而导致冷却过程中在相应相区的停留时间变短,减小了熔合区和粗晶区的宽度。对不同焊接区域,预变形程度越大,接头的熔合区尺寸越小,细晶区尺寸越大,而各区域的组织形貌不变。预变形后接头的抗拉强度不低于母材,在熔合区和热影响区的硬度值均高于母材,接头的硬度分布曲线体现了预变形对熔合区和细晶区宽度的影响,与焊接组织尺寸的观察结果一致。对于Q235接头的残余应力,预变形在一定程度上降低了纵向残余拉应力,并增大了焊缝附近的横向残余压应力,但可能会提高热影响区的横向残余拉应力。与无预变形的焊接接头相比,304L接头的显微组织随着预折弯接头熔合区和热影响区预变形程度的增大,熔合区宽度变小,热影响区条状铁素体的体积分数减少,这主要是由于预变形产生的位错与空位促进了溶质元素的扩散,进而促进了焊接冷却过程中6铁素体向奥氏体的转化,使得更少的6铁素体保留在热影响区。此外,在同等条件下,经过预变形的304L焊接接头抗拉强度更大。其中,焊趾处初始预变形程度约30%的接头I强度与母材接近,到达母材抗拉强度的98%。相对于熔合区变形程度较低的接头Ⅱ,接头I的预变形程度更高,一方面减小了熔合区这一薄弱区域的宽度,另一方面使得熔合区硬度提高,因此接头强度更高。