淺析焊接結構件焊接變形控制措施

袁學海

摘要：隨著科學技術和生產技術的不斷進步，焊接作為一種實現材料永久性連接的技術方法，在工程建筑、航空和工業機械制造中得到了廣泛的應用。焊接工作者需要具備專業的焊接知識、掌握工藝流程和良好的操作水平，才能保證焊接技術符合標準要求。基于此，本篇文章對焊接結構件焊接變形控制措施進行研究。

關鍵詞：焊接結構;焊接變形;控制措施

引言

隨著社會經濟的快速發展，現代結構材料對焊接質量的要求越來越高。自2002年以來，我國鋼鐵產量一直位居世界首位，而40%～60%的鋼材產品需要經過焊接加工過程。根據國家的“十三五”規劃和“中國制造2025”精神，鋼鐵產業要繼續保持向提升產品質量轉變。焊接技術是制造業的基礎環節，開發出具有自主知識產權、低成本、高效的新型焊接技術，提高焊接生產質量和效率，對推動我國制造業發展具有十分重要的意義。

一、焊接方法及其工藝因素

一般情況下，機械焊接制造過程中常用的焊接方法主要有埋弧自動焊、手工電弧焊、CO2氣體保護焊等幾種。操作人員在焊接作業過程中采用的焊接方法不同，焊接過程中產生的熱量以及焊接完成后鋼結構出現的變形也不同。即便是同一種焊接方法，在實際操作的過程中，也會因為焊接工藝規范的不同，而出現不同的焊接變形問題。操作人員必須在機械焊接作業開始前，制定明確的焊接工藝指導書，同時確保作業現場環境的溫度和濕度符合鋼結構焊接的要求，才能確保鋼結構焊接作業的有序進行。

二、結構焊接熱變形的分析

（一）變形原因分析

眾所周知，焊接變形之所以存在，最根本原因是焊縫及其周圍金屬的熱脹冷縮。在受熱時金屬發生膨脹，因其周圍金屬的壓縮而發生變形，在隨后的冷卻過程中發生收縮，又對其周圍金屬產生壓縮作用，從而在冷卻后，焊件會發生收縮變形。當這種情況作用在平板的焊接結構上，特別是薄板的焊接結構上時，就容易發生失穩變形，即會產生波浪變形或凸凹變形。

（二）焊接結構件制做順序與變形分析

通常情況下，在液壓支架結構的制作工作當中，其中成型主機板和橫板構成了框架，將框架和底板之間進行有效的銜接形成一種背對背的焊接條件，在成型板面和焊接板面之間需要做到充分的銜接，并且需要進行后續的修模和打孔操作。產生焊接形變的主要原因，是因為液壓支架的結構件在成型間隙和焊接過程當中產生的不良收縮問題，同時焊接收縮屬于無法改變的問題，但是在成型過程當中可以通過另一種形式來進行有效的改變。

（三）鋁合金焊接變形形成原因

鎂合金導熱率高、熱膨脹系數大，所以焊縫冷卻速度快，近縫區和母材很容易受到收縮應力的作用而產生較大變形，最終形狀、尺寸發生改變。

（四）H型鋼焊變形分析

以往的施工方法在H型鋼焊接后容易產生翼板的角變形、腹板的旁彎變形，而消除腹板的旁彎變形通常需要火焰加熱進行矯正，而采用雙面雙弧同步CO2氣體保護焊免清根的焊接方法，兩側施焊焊工采用相同的焊接工藝參數，以相同的焊速勻速施焊，可使腹板兩側的焊接應力對等，且受熱均勻，焊接過程中基本消除了腹板的旁彎變形，只需在焊接完畢后矯正翼板的焊接角變形，大幅縮短了矯正周期及減少了火焰加熱對母材性能的破壞。

三、焊接結構件焊接變形控制措施

（一）控制焊接工藝及焊接方法

機械焊接作業過程中采用的技術規定主要包括焊接方法、焊前準備、焊接材料、焊接順序、焊接操作、工藝參數、焊后處理等幾方面的內容。焊接工人必須在焊接作業過程中，確保工藝操作的科學性與合理性，才能達到提高機械焊接質量的目的。另外，操作人員必須在焊接作業過程中，嚴格按照機械焊接的要求控制機械結構的焊接問題，避免結構焊接溫度不符合影響機械結構焊接的質量。

（二）預變形法

在預變形法的使用過程當中，主要是對掩護梁固定的側防護板來進行工作，頂梁固定的位置在進行焊接工作當中，其中在正常焊接工作之后會出現不同程度的形變問題，為了有效防止焊接工作產生不良的形變，在底部構建當中需要將設模板設定一定的工作角度，同時再預留焊接縫當中需要保證收縮量的大小符合工作標準。

（三）焊接工藝要點

①為減少焊接變形，在進行焊接以前，應該使用壓板將濾盤周圍壓到焊接平臺上，并在整個內角焊縫冷卻到室溫之前，不要取下壓板;②由于是角焊縫，焊腳尺寸不大于5mm，采用單層單道焊接，稍作窄幅擺動;③在整個焊接活動中，應該嚴格控制工件的溫度，編程時采用合理的焊接順序，使焊縫位置應確保焊接前手觸碰不發熱。

（四）鋁合金焊接變形防止措施

優化焊縫結構：合理布局焊縫位置，保證每條焊縫都有充足的散熱空間，避免區域內焊縫過于集中;選擇合適的焊縫形狀和尺寸。

（五）預留變形尺寸法

在液壓支架頂梁和底座的焊接工作當中運用比較頻繁，在這兩個部件的主體位置當中，主支撐位置對應的焊接位置必須要預留一定的空間大小，比如在ZY4000支架結構當中，頂梁的支柱位置寬度標準尺寸設定為340mm，同時在拼裝工作當中需要針對主支撐板根部放大1mm，同時需要在傷口放大2～3mm距離，同時使用支撐板來進行固定。在指數位置焊接過程當中需要將側向的支撐板進行去除，同時保證兩個主要支撐柱在焊接過程當中的應力大小分布均勻，在支撐柱的底部位置可以進行二次加工操作。

（六）焊接材料質量控制

考慮到板用于工程機械產品通常存在不同程度的凹陷，皮膚氧化不勻，凹凸不平等現象不好的外觀，但也越明顯與板的厚度的增加，而且有相同的制造商生產批次的不同板外觀質量是不一樣的，所以，從根本上提高產品的外觀質量，企業要求供應商生產實際，標準、全板質量等級報告或認證，并要求質量檢驗人員仔細檢查和驗證外觀質量，以避免工程機械外觀質量選擇不當。

（七）H型鋼免清根焊接技術

避免了單面焊時受熱不均勻而產生的焊接變形。H型鋼部分腹板為δ=6mm以下的薄板，單面焊背部清根時極易出現單面焊接變形過大，矯正難度大，而采用此施工方法，兩側同時焊接，焊接應力兩側均等，有效減小了焊接變形。

（八）對電焊機的電流量進行控制

電焊機能很準確的顯示出電流量，所以在機械焊接的過程之中，電流量的大小對機械焊接的質量起著非常重要的作用。所以，焊接過程中應該分析其控制點，為避免外觀損壞，提高成品的成型標準，應盡量采用模具與模具相結合的方法對板材零件進行切割。為了減少坑的數量，建議使用橡膠錘或銅錘。鐵銹清理完成的工作，堅持沙子，規模、毛刺、掛渣和其他雜質，需要重點從減少和阻止著手提高焊接的質量，這個時候設置合理的焊接參數通過模擬焊接，按焊接操作規范，也要選擇合適的防濺劑和屏蔽技術防止切削面，焊縫交叉位置，如高溫金屬表面結合焊接飛濺。

四、結束語

影響機械焊接變形的因素較多，為了提高機械結構焊接的質量，操作人員必須在現有技術條件下，針對機械結構制造過程中可能出現的焊接變形問題，采取積極有效的應對措施，才能在有效控制焊接變形問題的同時，有效提升機械結構焊接質量。