復雜組焊件在焊接過程中的變形問題解決方法探討

摘 要:結構復雜的焊接件零件在焊接過程中容易產生變形，導致尺寸及精度無法保證，造成在機加工過程中加工難度大，加工精度和公差很難達到圖紙要求，而且當焊接件外形尺寸過大時，焊接過程中更易發生變形，影響后續的機械加工。

關鍵詞:復雜組焊件變形新工藝工裝

中圖分類號:U463182+2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0065-01

焊接過程是兩種或兩種以上同種或異種材料通過原子或分子之間的結合和擴散連接成一體的工藝過程。促使原子和分子之間產生結合和擴散的方法是加熱或加壓，或同時加熱又加壓。焊接一般分為熔焊，壓焊和釬焊三大類。

熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動，冷卻后形成連續焊縫而將兩工件連接成為一體。

壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態下實現原子間結合，又稱固態焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊，當電流通過兩工件的連接端時，該處因電阻很大而溫度上升，當加熱至塑性狀態時，在軸向壓力作用下連接成為一體。臺式冷焊機各種壓焊方法的共同特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數壓焊方法如擴散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程，因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素燒損，和有害元素侵入焊縫的問題，從而簡化了焊接過程，也改善了焊接安全衛生條件。同時由于加熱溫度比熔焊低、加熱時間短，因而熱影響區小。

釬焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度，利用液態釬料潤濕工件，填充接口間隙并與工件實現原子間的相互擴散，從而實現焊接的方法。

焊接時形成的連接兩個被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側在焊接時會受到焊接熱作用，而發生組織和性能變化，這一區域被稱為熱影響區。焊接時因工件材料焊接材料、焊接電流等不同，焊后在焊縫和熱影響區可能產生過熱、脆化、淬硬或軟化現象，也使焊件性能下降，惡化焊接性。這就需要調整焊接條件，焊前對焊件接口處預熱、焊時保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質量。另外，焊接是一個局部的迅速加熱和冷卻過程，焊接區由于受到四周工件本體的拘束而不能自由膨脹和收縮，冷卻后在焊件中便產生焊接應力和變形。重要產品焊后都需要消除焊接應力，矯正焊接變形。

雖然現在的焊接技術越趨成熟，但對于結構復雜的焊接件零件在焊接過程中的仍然容易產生變形，導致尺寸及精度無法保證，造成在機加工過程中加工難度大，加工精度和公差很難達到圖紙要求，而且當焊接件外形尺寸過大時，焊接過程中更易發生變形，加工時對加工設備的加工范圍和加工場地要求更為嚴格，同時又受加工周期和加工費用的制約性較大，所以此類問題一直是機械加工行業無法解決的難題。我廠從事產品的開發 ﹑研究以及機械加工多年，在對此類結構復雜件零件的焊接的研發加工過程中，經過多年的摸索及總結以往加工經驗，對解決焊接變形及焊接后的加工，取得了部分經驗，有效的解決了此類結構復雜件零件加工難題。

現以我廠生產的螺旋活套的機座及底座為列；該機座零件長3.5m，寬2.73m，高1.4m;重17.9t。該零件的加工難度大，公差要求嚴，精度高，兩端孔的同心度允許誤差不大于0.1mm，而我廠最大的加工設備也無法滿足該零件的加工要求。根據我廠的實際情況，若外出加工，第一是生產周期短，外協無法保證按時完成。第二是外協加工費用高。根據以上情況，我們將該零件拆開，分為三部分加工。將各部分加工完后再組焊接成為一體。這樣，即利用我廠的加工能力，便于加工，又能滿足加工精度，降低了生產成本，保證了生產周期。但是，最大的難題是如何保證焊接不變形及如何測量組裝精度，這個問題就擺在我們面前。為了解決組裝精度及無法測量組裝精度的問題，我們照裝配精度及裝配要求，設計了工具:工裝軸與工裝套，進行了模擬裝配來檢查組裝精度。該工裝軸經過機悈加工以后，軸的同心度誤差不大于0.02mm，工裝軸與套的間隙控制在0.06～0.10mm之間，使軸在套中能夠轉動，當一旦零件發生變形，兩孔之間的不同心度超出要求，工裝軸就發生別勁，轉動不靈活或根本轉不動，解決了測量組裝精度的問題。

為保證組裝精度，在拆開的三部分零件的加工中，增加了定位基準，并對定位基準進行精加工，全部以一定位基準起尺寸，同時增加了定位鍵，兩端增加了十六個定位鍵，該十六個定位鍵均勻分布在兩端，由定位鍵來保證該零件的組裝精度。并增加了螺栓進行固定．在組裝后該零件的同軸度，平行度均滿足了該機座的精度要求下，再進行焊接。為了解決焊接變形問題，在焊接前采取了相應措施，增加了一些反變行支板支架。在焊接的過程中，采用了二氧化碳保護焊，盡量減少焊接產生的熱量，同時又采取了分中對稱的焊，掌握和控制零件因焊接而產生的熱量，使零件盡量的少變形。并且的過程中在焊接，經常轉動工具套，檢查零件的變形情況，以便控制零件在產生熱量而發生變形。焊接以后，在不拆除工裝的情況下，進行震動時效處理。時效以后再放上一段時間后拆除工裝。經過多次試驗和生產，在機座焊接的過程中，該產生的變形量很小。在組裝焊接后，各種精度均符合圖紙的零件精度要求。在現場的安裝中，完全滿足了生產線的精度要求，并且一次試車成功。

其他類似的焊接件零件在焊接和加工過程中，也可以采用該方法進行，當然，各個零件形狀，尺寸不同，精度要求不同，在加工過程中應根據具體情況靈活應用。由于我廠近幾年大由于我廠近幾年大件焊接產品生產規模相對比較大，焊接件的要求也越來越高，通過多次探索和這幾年大重組焊件的焊接加工，我們設計所的工藝人員已經成功的掌握了這些大重組焊件的拆開為分部件加工，最后再組裝成為整體，進行焊接，并且能夠滿足圖紙的技術精度要求和尺寸要求，滿足部件技術精度要求和裝配尺寸要求。現在這些技術已經在近幾年完成的外貿合同中的很多關鍵零件和部件加工中得到了應用。在保證質量，保證精度的前提下，順利的完成了生產加工任務，節省了大量時間和資金，為后面按時完成產品交貨提供了有利的保障。

隨著我廠的生產發展，其焊接生產日益呈現生產規?；?，零件大，重量重，批量相對變小，形狀變化快，我們對重大焊接件只要做到分段焊接，統一加工基準，定位鍵進行定位，螺栓進行緊固，工裝進行反變形，分中對稱的進行焊接，控制溫度，只要抓住這幾個因素，基本上都能保證質量，保證精度的要求。為保證零件焊接質量，除了焊接材料自身的質量外，還與焊接中的工藝措施密切有關，與焊接工人的焊接技術有關。因此，在進行焊接時，要充分考慮材料的材質，工人的技術水平，采取適當的工藝措施，才能有效地保證焊接質量。具體的問題要具體分析，不能一概而論，根據具體的問題采用合適的焊接方面才能更有效的保證焊接的質量。