環衛車輛薄板件焊接變形的預防與控制

邵澤剛+公茂利

摘 要：隨著城市化的快速發展，城市環保要求越來越高，而環衛車輛的數量也不斷增長。而環衛車輛的結構件通常是應用3-6毫米薄板焊接形成的，但是在焊接過程中十分容易出現焊接變形狀況，會對產品質量造成嚴重影響。本文對焊接過程中出現焊接變形以及生成焊接應力的原因進行分析，并對預防、控制焊接變形的策略進行探討，以有效提升環衛車輛的安全與穩定性。

關鍵詞：環衛車輛；薄板件；焊接變形；預防控制

鋼結構是環衛車輛的整體支架，所以需要對焊接工藝進行重點關注，因為這對環衛車輛的質量以及安全性能有著十分重要的作用。但是在焊接過程中，由于焊件局部溫度會急劇升高，使焊件受損，并出現焊接變形狀況。所以需要采取相應措施對焊接變形進行有效預防與控制，從而為環衛車輛的安全性提供確切保障。

1產生焊接變形與焊接應力的原因

1.1焊縫金屬收縮

對金屬進行焊接就相當于對金屬進行加熱，而焊接之后金屬會逐漸冷卻，并在此過程中由液態轉變為固態，金屬體積會出現明顯變化。但是位于焊接縫中的金屬所處地方較為狹窄，不具備較強的自由伸縮性，所以會出現相應變形狀況。同時焊接縫的局部會出現堵塞情況，導致焊接縫中結晶部分不能在同一時間進行同步收縮，先結晶部分會對后結晶部分產生阻礙作用。從而引起焊接應力與變形的產生。

1.2焊件受熱不均

對鋼結構進行焊接的過程中，由于受到焊接熱源與熱循環的相應影響，焊件會出現受熱不均狀況，進而在焊件上出現不均勻的溫度區域，導致焊件因鋼結構特性出現不均勻的膨脹與收縮，使焊件內部產生焊接應力，并引起焊接變形。在焊接過程中焊件材料、焊接方法、焊接工藝等，會對焊接應力的大小與分布造成相應影響。以焊接應力的作用方向為依據，可以將其劃分為單向力、雙向力與三向應力三種類型。薄板對接焊屬于雙向應力；丁字焊縫、大厚度焊件屬于三向應力，其擁有縱向、橫向與厚度方向所產生的應力。在焊接過程中，三向應力會增強鋼結構的脆性，使其更容易出現斷裂情況，明顯降低材料自身的可塑性，十分容易引起安全隱患。

1.3焊接順序

對鋼結構進行焊接時，必須對焊接操作的順序進行重視，如果不按照正確的操作順序，會對焊接變形造成十分嚴重的影響。并且在日常的焊接工藝使用過程中，眾多實例已經對焊接順序的關鍵進行了充分證明，于鋼結構焊接變形所受影響而言，對焊接變形造成主要影響的因素不是焊接方法，而是在實際焊接過程中對鋼結構的焊接順序。如果在焊接操作過程中對焊接順序進行改變，會對鋼結構造成嚴重影響，使鋼結構的實際應力以及分布情況產生改變，進而導致焊接變形狀況的出現。一旦在焊接過程中運用缺乏恰當、科學依據的焊接順序對鋼結構進行焊接，就會顯著提升鋼結構出現焊接變形的機率。

2預防與控制焊接變形的策略

2.1常用措施

在環衛車輛薄板件焊接過程中，為了對焊接變形進行有效預防與控制，所使用的常規措施包括：第一，盡可能讓焊縫自由的進行收縮，在此過程中焊接順序有著十分重要的作用，所以需要對焊接順序進行合理安排；第二，預熱法是一種對變形進行有效控制，并減小殘余應力的有效措施。在焊接過程中焊件會產生較大溫差，焊件的冷卻速度越快，焊件中殘余應力就越大。所以在焊接中應用預熱法，減小焊件各個部位的溫度差，減緩焊件的冷卻速度，從而通過對焊接應力的消除達到控制焊接變形的目的。可以采用的方法有：（1）熱處理法。包括局部熱處理以及整體熱處理，就是對焊件的局部進行加熱再冷卻，或者是對焊件進行整體加熱再冷卻，從而對殘余應力引起的變形進行消除。熱處理法有著較好的效果以及廣泛的應用；（2）機械法。就是在焊縫冷卻的過程中，迅速地對焊縫進行均勻錘擊，從而讓金屬能夠得到均勻的延伸變形。

2.2定位焊

定位焊可以為焊縫間隙提供確切保障，并對可以對焊接變形進行控制，但是需要對焊點大小以及焊點之間的距離進行充分考慮。對薄板工字梁而言，不合理的定位焊可能讓焊件在焊接前就具備較大的殘余應力。在定位焊過程中通常運用的是CO2氣保焊，端部的焊點與焊件端部的距離為20-30毫米，焊點大小為30-40毫米，焊點之間的距離為200-300毫米，對焊點進行均勻分布，從而為焊縫的均勻受力提供確切保障。同時工字梁較為適于采用船形位置進行焊接，翼板上每間距500-600毫米利用夾具在工位上進行強行固定，以有效控制翼板角的變形。此外，采用船形位置進行焊接，可以顯著提升焊接縫的質量。

2.3有效降低熱量輸入

在焊接過程中，焊縫的大小、長度由設計需求決定，而焊接工藝只能對焊接線的能量變化進行控制。同時焊接線的能量越大，出現的焊接變形就越大，所以有效降低焊接線能量是控制焊接變形的重要手段。分段跳焊是目前最為實用的方法，以盡可能降低焊接線能量的輸入，并且必須運用對稱雙槍焊接，焊縫長度要完全一致，誤差不超過10毫米。

2.4降低焊接拘束度

在焊接過程中，對焊件的約束力越大，生成的焊接應力就越大，從而對鋼結構穩定性產生的影響就越大。所以對焊件進行焊接的過程中，需要盡可能降低對焊接的拘束力。例如：對長構件進行焊接時，先將板條進行拼接，然后再在自由狀態下進行焊接操作，嚴格禁止在組裝過程中進行焊接。同時還需要嚴格遵照施工工藝對板條進行拼接，有利于鋼結構的每個部分自由的進行收縮，有效降低對鋼結構內部的約束力，從而顯著減小殘余應力的產生，以對焊接變形進行有效預防與控制。

3結束語

總而言之，對環衛車輛薄板件進行焊接的過程中，對焊接應力以及變形的控制需要與實際情況進行有效結合，以施工條件、薄板件受力狀況、所選焊接工藝等參數為依據，與相應的焊接措施進行有效結合，以削減焊接應力與焊接變形對鋼結構的影響，從而為鋼結構的整體性、穩定性、安全性提供確切保證。

參考文獻：

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