焊接變形的控制及預防措施探究

張恩宇

摘要：在工業生產的過程中，焊接是一種最為常見的操作內容，但在執行實際生產工作的時候，焊工也常常會面對焊接變形的問題。在進一步的分析中發現，造成焊接形變的問題較為多樣化，要想對這方面的內容進行合理控制及預防，那么需要結合實際情況利用多種焊接變形的實例，研究整體的控制方法，這樣才能取得理想的焊接工藝。文章對焊接變形的控制及預防措施進行了研究。

關鍵詞：焊接變形；控制及預防；措施探究

在焊接過程中，由于焊縫金屬和基礎材料的冷熱循環問題所引發的收縮、膨脹，被稱之為是焊接變形問題。在進行焊接工作的時候，沿著同一邊進行焊接，可能會引發變形超過兩邊交叉焊接，并且由于焊接所引發的冷熱循環中，會對金屬的收縮性造成影響，并導致變形問題的出現，像金屬在受熱過程中，其機械、物理性能都會有所變化，當熱膨脹增大、熱量增大的時候，焊接區域的溫度會升高，進而導致焊接區域鋼板的彈性、曲強度和熱導性能出現降低的情況。

1 焊接變形的主要形式

1焊接變形的形式主要有收縮變形、彎曲變形、扭曲變形、角變形、錯邊變形和波浪變形等幾種，不同變形情況的原因也是不同。收縮變形的內容主要是在焊接過程中，焊縫縱向與橫向的收縮問題所造成的；彎曲變形則是在對焊縫進行布置的過程匯總，出現了不對稱的問題，導致焊縫多的一面產生了較大的收縮量，進而引發工件彎曲；扭曲變形是在焊接過程中，出現了不合理的焊接順序、焊接方向，造成工件發生扭曲，這種情況又被稱之為螺旋形變形；角變形是由于V型坡口對接焊縫的布置存在較大的誤差，導致焊縫上下橫向收縮量均勻程度不足，進而引發變形問題；錯邊變形是由于在焊接過程中，兩塊板材的熱膨脹程度存在著較大的差異性，所以導致長度、厚度的方向上產生了錯邊問題；波浪變形則主要發生在薄板焊接的過程中，由于焊縫帶來的收縮力，導致薄板局部壓應力失去了原先的穩定性，焊后導致構建發生波浪狀的變形問題。

2 焊接變形的主要影響因素

在焊接受熱的過程中，焊接金屬和基材會受到膨脹、收縮等因素的作用，并且焊縫和基材會因為局部的加熱，而出現較大的溫度梯度。在冷卻過程中，焊接金屬在溫度回歸的過程中，其體積會收縮到正常狀態，但是熔化的焊接金屬，則會由于基材所給予的約束力，導致焊縫附近的區域發生彎曲變形的問題，當這些變形超過金屬屈服應力，進行集中釋放后，就會造成材料的永久變形。金屬內部結構會在焊接不均勻的加熱、冷卻情況下，產生一定的內應力，這股力被稱作為是焊接應力，而在焊接應力作用下發生的變形，則又被稱作是焊接變形。

2.1 材料因素

在對金屬進行焊接的過程中，發生變形的一項主要因素就是材料因素。由于一些金屬的化學成分存在著較大的差異性，所以其所造成的焊接程度也截然不同。在調查中了解到，一些材料的碳含量成分較高，在對這些材料進行焊接的時候，比較容易發生變形問題。

2.2 組織設計因素

在對焊接內容進行設計的時候，組織設計因素是影響焊接變形的一個重要問題，盡管在執行焊接任務的時候，由于焊接殘余應力的增加，焊接的變形狀況會相應降低，但是在焊接變形的過程中，工件本身的拘束度也處在一個波動變化的狀態，在焊接過程中，復雜結構自身的拘束作用會占據主導作用，對焊接結構進行設計的時候，如果不注重焊接的拘束設計，那么可能會導致焊機發生不穩定的問題，進而在焊接過程中發生變形。

2.3 工藝因素

在對產品進行焊接操作的時候，發生變形的一些原因，主要來源于焊接技術的問題，像焊接工藝不夠，就容易導致焊接過程中材料發生變形，并且在進一步的調查中了解到，當前一些工業生產，其焊接工藝水平還有待提升，在焊接的時候，傳統焊接工藝很容易導致材料發生變形問題，對于工業生產水平的提升也極為不利。

3 焊接變形的控制及預防措施

在對焊接變形問題進行控制的時候，需要對實際的焊接工藝設計進行考量，結合焊接過程中的冷熱循環問題，展開有效地克服。收縮問題無法消除，但是仍舊可以進行控制及預防，在具體執行的過程中，不妨從以下這幾個方面入手。

3.1 避免過量焊接問題

如果在焊接過程中，在焊接點上使用過多的金屬進行填充，那么勢必會引發材料出現較大的變形。所以工作人員在執行工作前，不妨制定出正確的焊縫尺寸，這樣在降低焊接變形問題的同時，還可以節省焊材，有效提升工作效率。對于填充焊縫的焊接金屬量，工作人員可以將其控制在最小，焊縫整體應該呈現為微凸形、平坦形，過量對金屬進行焊接，不僅不會對強度進行增加，同時還有可能會增加收縮力，增加焊接變形的可能。當然，如果一些焊接過程對于變形問題并未進行有效的說明，那么可以選擇常規化的焊接接頭來執行工作；如果遇到較大的變形情況，可以利用焊接金屬填充來對焊接應力作出適當平衡。

3.2 減少焊道

在進行焊接操作的過程中，利用粗焊絲、少焊道的方法，要比利用細焊絲、多焊道的方法更能降低材料的變形問題。在利用多焊道進行工作的時候，每一條焊道都有可能會引發收縮問題，且會增加焊縫的總收縮量，并且在實際應用的過程中，利用粗焊條進行的少焊道焊接操作，能夠取得更佳的工藝效果。當然，工作人員這里也需要注意一點，那就是利用粗焊絲進行少焊道操作的時候，也需要對材質情況進行切實的把握，像一般的低碳鋼就比較適合運用這類方法進行焊接處理，但是針對那些高碳鋼、不銹鋼，利用細焊絲進行多焊道的操作方能取得相應的焊接成果。

3.3 將焊縫設置在中和軸

在執行焊接工作的時候，為了對焊接變形問題進行控制，工作人員可以借助杠桿作用的原理，利用收縮力將鋼板向外進行拉伸，進而起到對焊件進行調整的目的，確保焊接變形量被控制在最小。還有，將焊縫設置在中和軸的時候，堆成焊接能夠減少工件的焊接變形問題，低抵消部分收縮力。但是在應用過程中需要注意，焊接的結構設計以及整個焊接順序的布置，也應該結合實際情況進行，避免出現不當的操作問題。

3.4 采取逆向分段焊接

逆向分段焊接的操作內容主要就是指在總的焊接方向選擇上，可以采取從左往右的工作順序，而分段焊接的方向，則是要從右往左。對于每個焊段都需要利用分割式的方法進行，受熱部分發生膨脹的時候，分段應該從左端向右端進行焊接，但是如果膨脹沿著鋼板逆向進行擴散，那么這時分段焊接的操作則取決于第一焊段的實際設置情況。高質量的焊縫分段焊接，都是由于前一焊段的剛性約束較小，使材料發生的變形問題得到了良好的控制，逆向分段焊接技術在自動焊接的過程中，受到了較大的制約。

3.5 反變形技術

在進行焊接工作之前，工作人員可以使零件朝著與焊接變形相反的方向進行傾斜、彎曲操作，這樣在后續焊接過程中，如果材料發生形變，那么可以和預置量進行一定的抵消。當然，在針對反變形內容進行預置量設計的時候，其數據內容需要經過縝密的計算和多樣的試驗進行確定。對焊接零件進行預彎、預拱和預置的時候，需要利用到反向的機械力，這是抵消焊接應力的一種簡單方式，在對工件進行預置時，可以產生使工件與焊縫收縮應力相反的變形，焊前的預置變形，與焊后的變形問題相互抵消，進而在工件上達到理想的平面；另一種平衡收縮力的應用方法，則是將同樣的焊接工作進行相對應的放置，并利用器械對其進行夾緊，抵消二者的形變情況，在進行預彎操作的時候，也可以采取這種方法，不過需要注意，楔子需要被放置到合理的位置上。

3.6 焊接順序

在確定焊接順序的時候，需要根據工件的結構形式來進行確定，確保工件結構可以在同一位置上進行收縮。像如果需要在工件中和軸處加工雙面坡口，利用多層焊接時確定工藝的執行順序；而在角焊縫中，可以利用間斷式的焊接操作，這樣可以令上一道焊接的收縮力和下一道焊接的收縮力進行平衡。在對所需要的位置進行固定時，可以采用工裝夾具來增強材料的剛性，盡可能降低焊接變形問題，這種方法主要被應用在小工件的焊接上，外力的介入會增大焊接的應力，所以比較適合那些低碳鋼結構。

3.7 焊后去除收縮力

抵消焊縫收縮力問題也是降低焊接變形的關鍵點。像在執行的過程中，利用敲擊的方法，可以延長焊縫，令其變薄，進而消除彈性變形的情況。但在實際應用的時候，工作人員需要注意，對于焊縫根部不能進行敲擊，否則可能會產生裂紋；還有像蓋面焊道部位，也不能直接進行敲擊，否則會產生硬化效果，反而增大形變量；熱處理的方法也能夠對收縮力進行控制，對工件溫度進行控制，也可以有效預防變形問題。

4 結語

總而言之，針對焊接變形的控制及預防內容，相關工作人員需要給予高度的重視，結合實際情況，從基礎內容入手，切實提升工業焊接質量，為我國社會主義的建設起到一定的推動作用。