焊接變形的控制和預防方案的分析與闡述

劉建佳

摘要：隨著社會經濟的飛速發展，各種大型機械生產也相繼得到了進步與完善，這就導致對大型鋼結構的焊接提出了很高的要求，需要具備科技的生產方案，并能全面掌握大型鋼結構焊接生產時，經常出現的焊接變形情況，針對焊接情況制定出相應的有效控制，使焊接技術更好的為大型鋼結構做出貢獻。本文也會對焊接變形的控制和預防方案進行詳細的闡述和分析。

關鍵詞：焊接變形；預防方案；分析闡述

0 引言

在大型鋼結構的焊接中，最容易出現的誤差就是焊接變形這個難題，因為其受高溫環境的影響較大，會發生熱膨脹現象，當溫度降低后，其又會急劇收縮，焊接余熱大于收縮力度時，就會致使焊接部件出現變形的情況。一旦被焊接的部件出現變形，就會影響其正常的運用，使結構設計的完整性和工藝制造的合理性都會大幅度降低，從而減少工業生產的經濟效益。因此面對這種情況，相關部門必須引進高科技的焊接技術，制定科學的焊接方案，由專業的焊接人員對其進行操作，這樣才能全面的杜絕焊接變形的影響因素。同時還要制定有效的預防措施，一旦出現突發狀況，可以及時的進行補救或調整，為保證焊接質量提供可考的保障。

1 引起焊接變形的影響因素

（一）焊縫分布的影響

通常情況下，在進行焊接設計時，一定要將焊縫合理均勻的分布，否則會出現焊縫密集區和稀疏區的差距。同時還要注意焊縫與構件截面中心軸是否對稱，也可以縮短其與中心軸的距離，這樣就可以最大化減小構件的彎曲變形。切記焊接工藝設計只有在不可避免的情況下才可以進行設計，否則會延長鋼構生產的周期，增加生產成本。

（二） 結構剛度的影響

鋼的結構剛度可直接影響焊接的變形程度，結構剛度越大，則變形幾率越小，反之則越大。而結構剛度既與焊縫的過分集中有關，也與鋼結構的截面形狀和尺寸有關，因為焊縫太過集中會使鋼應力疊加，降低構件的剛度，從而導致焊接變形。同時如果鋼截面面積過小，剛度就會變小，則變形幾率就會越高，反之變形幾率就會減小。

（三）焊接裝配的影響

大型鋼結構要進行點裝后才能對其焊接，因為點裝后會增加鋼構件的剛性，致使焊后變形的幾率也會縮減。而對于那些結構復雜的鋼構，則可把它先分成幾個簡單的部件，然后再對各部件分別進行裝焊，最后再將焊接后的分部件組裝起來進行總裝焊接。焊接過程中一定要按照先里后外、先短后長的拼焊原則實行，這樣既可以促進部分焊件的自由收縮，又可以減小焊件中的應力，使其在不影響整體結構的情況下，有效地控制了焊接變形情況的產生。

（四）焊接順序的影響

在大型鋼構焊接時，還要注意焊接的先后順序，否則也會產生不同程度的變形現象，首先應采用對稱焊接法，減少焊縫的過多或集中，從而導致變形量的增多。其次應先焊焊縫少的一側，避免不對稱構件之間的差距變大，容易出現焊縫變形的情況。

（五）坡口形式的影響

眾所周知，焊縫越長焊接變形的幾率就會越高，進而就會影響鋼構內坡口空間的增大。所以坡口大則變形就越大，坡口小變形就越小。焊接人員在進行鋼構焊接時，一定要結合實際的操作情況，盡量選擇坡口間隙小的焊縫進行焊接。

（六）焊接工藝的影響

在焊接過程中，即使處在同樣的焊件環境下，只要焊接工藝規范不同，則產生的焊接變形也會不盡相同。一般情況下，當層焊、大電流及焊條移動速度較慢，而擺動幅度大的情況下，其所停留的時間也會延長，這就會導致所產生的變形要大一些，而當多層、多道焊及小電流移動速度較快，焊條不擺動的情況下，則產生的變形就會縮小，因此在焊接時一定要按照相應的焊接規范來進行，避免出現焊接變形的現象發生。

2 控制焊接變形的預防方案

（一）焊接前的有效預防

隨著科技的飛速發展，我國焊接技術也有了很大的提升，目前較為常見的預防方法有預拉伸法、預變形法及剛性組裝法三種。其中預拉伸法應用范圍一般都集中在平面薄板的焊接過程中，首先在焊接前，要使薄板的熱膨脹和預張力都達到相應的焊接要求，再進行有效的焊接。其次當焊接完成后，要立即對薄板實行預加熱或預拉伸，這樣就可以降低焊接的余熱溫度，使薄板及時的恢復常態，避免變形的現象發生。預熱薄板的目的主要是為了減小溫度梯度，所以要注意預熱時的溫度控制，因為焊接余熱過高的話就會容易使薄板變形。預變形法是一種與焊接變形方向相反的控制手段，也被稱作反變性法，主要是在焊接過程中，提前預測出焊接的變形方向和大小，并根據預測結果產生相反的變形量，當焊接完成后，焊接余熱力度就會將焊接預變形量抵消，從而使薄板恢復到設計所需的尺寸和形狀。剛性組裝法則是利用剛性較強的胎具或家具，將薄板構件進行固定，然后按照固定模型進行焊接，進而有效的避免了薄板焊接的彎曲和變形效果。

（二）焊接過程中的有效預防

為了杜絕焊接過程中的變形或彎曲的現象，應該遵循嚴格的焊接規范來進行焊接操作，采用科學、合理的焊接方法，按照相應的焊接順序，根據實際的焊接構件情況而定，不同的焊件，所采取的焊接方法也不盡相同，如：隨焊碾壓、兩側加熱、跟蹤激冷等方法。這些焊接方法所產生的線能量也不一樣，應盡量采用線能量最低的焊接方法，有效控制焊接的規范參數，從而減小焊接的塑形壓縮面積，降低變形的幾率。另外在焊接過程中，還要注意焊接部件和組件的劃分情況，要采取先組件后分件、先短件后長件的焊接原則，從而保證焊接的準確性和實效性。同時盡管隨焊碾壓法的操作比較復雜，但是其可以實現優質的焊接效果，是其它方法所不能比擬的。而兩側加熱法則可以對應那些結構較為精細的部件，使焊件的縱向應變、橫向應變及剪切應變合理的分布，進而平衡整體焊件的應變力，減小焊接的余熱溫度。此外通過隨焊激冷法也可以降低焊熱后的殘余應力，使變形幾率得到有效的控制。

（三）焊接后的有效控制

焊接工程完成后，操作人員也不要掉以輕心，因為很多焊件的余熱也會導致其變形或彎曲，所以必須采用科學的矯正方法來禁止這一現象的發生。目前主要的矯正方法有兩種，即機械矯正法和加熱矯正法。前者主要利用沖擊力和機械力較強的矯正設備進行變形的控制，這種矯正方法還包括了焊縫滾壓法、靜力加壓法和錘擊法等措施。后者則是包括整體加熱和局部加熱方法，其中局部加熱法一般都是利用火焰來對焊接的局部位置進行加熱，當焊接部件處于高溫位置時，其自身剛性就會增強，構件壓縮性變形幾率就會縮減。相反處于低溫位置時，焊接部件就會冷卻收縮，將焊后的變形因素所抵消，以最大化實現矯正的目的。通常情況下，火焰加熱的常用工具基本都以氣焰焊炬為主，因為其操作靈活、方便，所以其在實際生產過程中應用的范圍也最為廣泛。此外整體矯正法是對整體焊接部件進行加熱，使整體溫度達到鍛造溫度要求時，再對其進行矯正和調整，這種方法比較適合于面積較大的焊接構件。

3 結束語

綜上所述，焊接技術屬于一種特殊的生產作業，對于技術含量的要求十分之高，所以為了全面保證焊接質量，必須對其采取科學合理的預防方案。在預防過程中一定要分析實際的誘發因素，如：焊接材料、環境等影響因素，根據所分析的結果采取相應的解決措施，按照嚴格的焊接規范和焊接順序進行，從根本上杜絕焊接彎曲或變形的情況發生，從而有效提升我國的焊接技術。

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