焊接結(jié)構(gòu)件焊接變形的控制

趙云

摘要：在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中焊接結(jié)構(gòu)件正越來(lái)越受到廣泛的運(yùn)用，對(duì)于焊接本身的尺寸精度和型位公差也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。但是由于焊接的特殊性，焊接變形是無(wú)法避免的，如果焊接嚴(yán)重變形會(huì)直接影響整個(gè)結(jié)構(gòu)件的制作精度和加工效率，同時(shí)焊接變形還會(huì)造成結(jié)構(gòu)件的內(nèi)部壓力，對(duì)整體焊道會(huì)造成撕裂和彎曲的危害，從而弱化整個(gè)結(jié)構(gòu)件的牢固。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)件;焊接;變形;控制

1、前言

焊接結(jié)構(gòu)件制造的技術(shù)在我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域上已經(jīng)是非常成熟的了，長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)有成千上萬(wàn)的焊接工程師為焊接研究出謀劃策，加上黨和政府的大力支持，在人力和物力的投入都是十分巨大的，所以在焊接技術(shù)這一塊，我們?nèi)〉昧孙@著的成就。在本文中將主要圍繞焊接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接工藝因素以及對(duì)焊接變形的控制闡述。

2、焊接變形產(chǎn)生的原理

在我國(guó)，焊接是通過(guò)電弧熱，化學(xué)熱和物理熱等一系列熱能將金屬材料和焊材融化連接在一起，形成焊接構(gòu)件接熔池的過(guò)程。整個(gè)熔池是非常堅(jiān)固而且容易形成焊縫的，焊接的本質(zhì)是一個(gè)冶金過(guò)程。所以當(dāng)焊接熔池體積小時(shí)，它的冷凝速度是很快，因此在焊縫結(jié)構(gòu)容易生產(chǎn)氣孔和裂縫。在結(jié)構(gòu)件焊接的特點(diǎn)使得整個(gè)焊接過(guò)程中，當(dāng)結(jié)構(gòu)件受熱時(shí)，周圍固定不動(dòng)的構(gòu)件無(wú)法充分展開，因而在結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生壓力回籠，導(dǎo)致焊件扭曲變形，這個(gè)變形也被稱為塑性變形[1]。

3、焊接變形的原因和類型

3.1 扭曲變形

焊接的扭曲變形是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)件的焊縫連接處不對(duì)稱、焊接結(jié)構(gòu)件斷面形狀無(wú)法對(duì)稱、焊接后背面焊縫收縮導(dǎo)致的變形，主要是因?yàn)檫@3種原因?qū)е碌模谟械拇蟮暮附咏Y(jié)構(gòu)件焊接過(guò)程中，也有可能會(huì)因?yàn)楹讣蔫側(cè)雽?dǎo)致的扭曲變形[2]。

3.2收縮變形

焊接過(guò)程中如果焊件因?yàn)楦鞣N燃燒的影響，導(dǎo)致提前縮短，這個(gè)現(xiàn)象也被稱為收縮變形，同時(shí)可以分為正面縮短和反面縮短，只要有燃燒產(chǎn)生熱量就會(huì)出現(xiàn)焊接收縮變形，基本無(wú)法避免。

3.3 波浪變形

在焊接板厚度小于6毫米的焊接過(guò)程中，是非常容易出現(xiàn)波浪變形的，整個(gè)焊縫收縮的同時(shí)，內(nèi)部的壓力是同時(shí)向左右兩側(cè)擴(kuò)散，從而形成波浪形狀的變形。

3.4 角度變形

在焊接圓筒、球形的焊接結(jié)構(gòu)件中，容易出現(xiàn)角度變形。由于焊接過(guò)程中，焊接時(shí)沿著焊縫軸線垂直的方向變形，從而會(huì)形成凹凸不同的菱角形狀，一般是由焊縫表面形狀上不對(duì)稱的焊接收縮導(dǎo)致的。

4、控制焊接變形的主要措施

4.1 焊接結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)方面

在焊接過(guò)程中，要盡量避免焊縫的數(shù)量。在上文中提到減少焊縫的數(shù)量有利于減少整體焊接的變形，可以提高焊接結(jié)構(gòu)件的整體強(qiáng)度。但是如果焊接機(jī)械條件有限的情況，又要求結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度高，那么在焊接過(guò)程中產(chǎn)生更多的焊縫就無(wú)法避免了。焊縫出現(xiàn)的數(shù)量少，在焊接中需要的熱量相對(duì)也會(huì)較少一些，可以節(jié)省工時(shí)和焊接材料，可以提高焊接效率[3]。

在焊接的同時(shí)，也要選擇好合適的焊縫尺寸。在整個(gè)焊接過(guò)程中，要優(yōu)先考慮對(duì)接焊縫，因?yàn)閷?duì)接焊縫的受力情況是最好的，出現(xiàn)的變形也較少，一般來(lái)說(shuō)焊縫尺寸越大，里面填充的焊接材料就越多，在焊接時(shí)需要的熱量就越大，同時(shí)也影響焊縫收縮時(shí)的壓力，從而造成的結(jié)果就是焊接變形了，且焊縫數(shù)量多。所以在焊接時(shí)就應(yīng)想好結(jié)構(gòu)件的焊縫尺寸，比如板塊較大而且厚的要考慮用叉型坡口。叉型坡口的焊縫數(shù)量大約是V字坡口的一半。對(duì)于超大板塊要采用U型焊接或者雙U型焊接，減少整體結(jié)構(gòu)件的焊接變形，也使得焊縫數(shù)量減少。

任何焊接都應(yīng)該合理的選擇結(jié)構(gòu)形狀和焊縫的位置。合理的焊縫位置可以減少結(jié)構(gòu)件焊接的變形，焊縫減少也可以減少熱量的輸入。在焊縫整體對(duì)稱和截面中心軸設(shè)計(jì)這里，要盡可能的減少焊接量，選擇合理的一個(gè)厚度位置。

4.2 焊接熱量輸入

一般來(lái)說(shuō)，焊接熱量輸入越多，焊接結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生的變形幾率就越大，所造成的焊縫也就越多。所以在焊接過(guò)程中，盡量使用加熱面積小，焊接能量集中的焊接工藝，通常情況下要用多層焊接來(lái)代替單層焊接，用跳焊和斷續(xù)焊來(lái)代替連續(xù)焊接，可以保證焊接質(zhì)量的同時(shí)，也可以減少焊件的熱量輸入情況，減低能源損耗，并且也可以使得焊接變形的幾率變小，大大提高焊接質(zhì)量[4]。

4.3焊接結(jié)構(gòu)件變形控制

一定要選擇爭(zhēng)取的焊接工藝順序，在焊接過(guò)程中，焊接結(jié)構(gòu)件變形的形狀大小是和其本身的剛性大小乘相反態(tài)勢(shì)的，如果結(jié)構(gòu)件變形大，那么剛性就小，同理反之。但是焊接結(jié)構(gòu)件的剛性不是一開始就逐漸增大的，而是在裝配和焊接的過(guò)程中慢慢變大的，這也使得結(jié)構(gòu)件的整體剛性是要比零部件的剛性大的，所以焊接工程人員在焊接的時(shí)候，焊接工藝的順序應(yīng)該是先完成整體裝配在進(jìn)行焊接。如橋梁的拼接，就是要先裝配后焊接的工藝，拼接后的橋梁鋼筋強(qiáng)度大，剛性較小，可以降低焊接熱量的損耗，并且焊接變形的幾率也較小。

同時(shí)也要考慮到焊接方向的影響，一般先焊接的焊縫容易變形，所以在焊縫同時(shí)也要考慮到變形方向的會(huì)不會(huì)造成結(jié)構(gòu)的剛性產(chǎn)生變化，要優(yōu)先橫向的焊接，再焊接縱向焊接。其次就是剛性固定法。在對(duì)大塊鋼板進(jìn)行焊接時(shí)，因?yàn)楹缚p收縮情況不一，容易出現(xiàn)角度變形和焊口錯(cuò)位，一般情況下用加碼的焊接工藝來(lái)控制焊接后的變形。在筒體和底板焊接的時(shí)候，也容易出現(xiàn)焊口錯(cuò)位，同理也可以采用加碼的焊接工藝來(lái)處理。最后就是反變形法，在焊接工藝中反變形發(fā)，在通過(guò)在焊接錢將焊接裝配上一個(gè)反變形裝置，從而使得焊接后的結(jié)構(gòu)件形成的變形相反，可以達(dá)到一個(gè)抵消變形的效果。

5、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述可得，焊接過(guò)程中，由于焊接結(jié)構(gòu)件的不同，所以在焊接的過(guò)程中要考慮到焊接變形，焊接熱量的影響，同時(shí)也要采取合理的應(yīng)對(duì)方法，比如在焊接變形中可以使用反變形裝置，減少整體結(jié)構(gòu)件的變形幾率，還可以考慮熱量的輸入，減少焊縫的數(shù)量，同時(shí)提高焊接的質(zhì)量，獲得更牢固更加優(yōu)秀的產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1]吳華， 管營(yíng). 焊接結(jié)構(gòu)件焊接變形的控制[J]. 輕松學(xué)電腦， 2020， 000（001）：P.182-182.

[2]張振慶， 周斌， 代智文. 淺談焊接結(jié)構(gòu)件焊接變形的控制[J]. 農(nóng)家科技（下旬刊）， 2020， 000（006）：219.

[3]姜留軍. 淺談鋼結(jié)構(gòu)焊接應(yīng)力、變形的控制[J]. 企業(yè)家天地（理論版）， 2020.

[4]趙晶. 淺析如何有效控制鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形及應(yīng)力[J]. 中國(guó)設(shè)備工程.