焊接結構件焊接變形控制措施

楊飛

摘要：作為作為現代機械制造工程中的一種加工制造工藝，焊接的重要地位不斷十分重要，而且它的科學價值觀和意義也是十分巨大的，現實中由于機械焊接工程應力過大導致的機械焊接工程變形等，則可以導致每年造成近千萬元的經濟損失，這也是在現代機械制造中我們不可避免卻又不得不不可避免的一個重大技術問題，因此，研究并積極探討和提出關于防止機械焊接工程結構件脫焊變形的各種預防措施也就具有很重要的理論價值和實際意義。

關鍵詞：焊接結構;焊接部變形;原因分析

1 影響結構焊接變形的因素

1.1 焊接方法及其工藝規范的影響

鋼結構產品制造時一般的電弧焊接操作方法有理想電弧自動連接焊、手工使用電弧焊和人工co}使用氣體加熱保護自動焊。不同的鋼在焊接處理方法中所產生的焊接熱量不同，造成的焊接變形也不同。同一工藝焊接零件方法中，由于不同焊接零件工藝使用規范的不同所可能產生的不同焊接零件變形也不同。鋼結構在焊接施工下焊前必須要首先制定一套焊接作業工藝指導評定作業指導書面并進行工藝指導作業焊接，同時對焊接作業周圍環境的通風溫度和空氣濕度都應該有一定要求。

1.2 結構剛度的影響

剛性能力是義泛指連接焊件本身抵抗外力變形的運動能力，它與影響焊件焊接材質、焊件焊接截面整體形狀和焊件尺寸等因素有關。結構件的剛性越大，則能夠阻止連接焊縫焊點及其附近發生熱應力變形的焊接能力越強，焊接時熱變形就越小。反之，若焊件的焊接剛性越小，則接件焊接面的變形就越大。在螺筋鋼結構焊接剛度較小時，焊接重心接縫不形成對稱橫向分布，在沒有施工電焊焊接程序工藝步驟正確合理的特殊情況下，只會直接產生一個線性角的縮短縮長變形;但是當此時焊接重心接縫不對稱橫向分布，焊縫重心收縮與焊接重心之間就會有一定距離導致使焊接截面重心向上彎曲時就會直接產生彎曲縮短變形;在沒有施工接焊工藝程序合理的特殊情況下，焊縫中心截面上的中心與其在接頭中央截面上的中心在同一樣的方位上，只是會產生一個線性角的縮短;焊縫中心截面上的中心節點偏離了在接頭中心截面上的中心位置時會直接產生線性角縮短變形。

1.3 裝配焊接順序的影響

不同的材料裝配與處理焊接加工順序在開焊后將來會產生不同的焊接變形和質量，所以在進行裝配與加工焊接時我們應盡量采取合理的裝配順序。焊接時盡量不要采用對稱方式焊接;發現焊縫不對稱時，先將其焊接在焊縫少的的另一側。特別尤其是對于多次焊縫變形較多的主體構件的重復焊接，合理正確選擇重復焊接時的順序，能夠有效率地減少重復焊接時的變形，可以有效使多次重復焊接的焊縫變形相互進行抵消。

2 焊接結構件變形分類

焊接主體結構件應力變形的形成原因主要有很多，其中就主要包括由于母材的焊接材質缺陷導致的應力變形、填充物的材料缺陷導致的應力變形、焊接加工方法不嫻熟或者焊接方法不正確導致的應力變形、焊接構件參數（wps等等文件焊接參數）錯誤導致的應力變形、焊接加工順序不正確導致的應力變形此外還有焊接冷卻持續時間及自身焊接加工過程中內部是否存在有應力約束等多種問題從而導致的自身焊接主體結構件應力變形等多種原因，但是這些變形原因歸根結底也都是由于自身焊接構件殘余物的應力壓縮造成的，而由于焊接主體結構件的變形又一般可以大致分為以下下列幾類二橫向收縮應力變形—其類型包括焊接垂直于自身焊縫水平方向應力引起的焊接橫向彎曲收縮和由于焊縫水平方向應力引起的焊接縱向彎折收縮;彎曲軸線變形—這個類型包括由于焊接橫向彎曲收縮應力引起的彎曲軸線變形和由于焊接縱向彎曲收縮應力引起的彎曲軸線變形;橫向扭曲軸線變形—焊接構件是圍繞自身焊接軸線的方向扭曲;壓縮波浪邊形—由于波浪邊型變形時由于焊接薄板上的焊接應力產生后的殘余應力壓縮后的應力從而使得焊接構件內部出現因為應力壓縮而彎曲形成的。

3 焊接結構件變形的預防措施和手段

3.1 完善和改進焊接的結構是其中一方面

如果我們想要正確控制和有效預防各種焊接工程結構件的焊接變形，首當其沖就必須得在合理設計結構方面上多下功夫，前提是要設計好合理的焊接結構，只有把合理設計結構做好了，才能為下面的各個步驟操作打好堅實基礎。做好焊縫設計的幾個具體措施主要有：注意選擇合理的每個焊縫連接形式和選擇大小合適的焊縫尺寸;若是焊縫遇到不必要的影響焊縫量就要盡量減少;為了盡量避免每個焊縫太容易集中就必須注意合理安排每個焊縫的連接位置。

3.2 剛性固定法的使用

一般說來，剛性大的焊接結構件經過人工焊接后容易發生任何變形的概率可能系數都會比較小，而一些剛性比較小的焊接結構件經過人工焊接后也有可能會容易產生大的焊接變形，那么如何對待這種容易發生變形的焊接結構件我們就得通過采用專用的焊接夾具、支撐桿、胎具或固定點固在焊接工作臺上面以來有效提高它的焊接剛性，以此方法來大大減小這種變形事故情況的可能發生，這種焊接方法雖然在實踐中比直接防止倒三角形的變形和防止波浪形的變形更加有效，但必須特別指出的一點是，工人在焊接工件經過焊接后，得需要等工件焊接后面的工件工作溫度逐漸下降到室內正常溫度后，才能輕松拿開該緊固件，否則就容易焊接出現變形事故。再則一方面，拿掉零件剛性固定前一定得盡量采用用手錘擊或者敲打的這種方式用這來徹底消除部分零件應力，減小零件變形。

3.3 收縮變形余量的預留

根據工件焊接焊縫收縮量的理論，得出兩個計算經驗值（鑄鋼箱形梁四周焊接施工點焊焊縫收縮量2mm/m，其他部件結構依此類推）和統計經驗值（統計參數的比例統計時根據同一焊接部件數個焊接產品可在焊接后或接前類比以往相似部件結構比例來計算統計經驗參數），收縮量剩余量設計是在焊接工件下部進料及焊接加工時預先設計考慮的一個問題，這主要是為了能夠便于設計達到工件焊接后的工件所設計要求的工件形狀、尺寸等，在工件焊縫焊接收縮的各個方向上預先設計留出焊縫收縮量，保證工件焊接后的整個構件能夠滿足要求的形狀尺寸。

應值得一提的一點是，如果連接焊縫的各種形狀在實際應用生產過程中達到了不到一種規則化的形狀，預留的每個焊接焊縫收縮量就不能用平常的焊縫理論計算公式方法來進行計算，而是我們需要通過進行多個實際應用產品的無縫焊接收縮試驗等以來最終確定每個焊接的焊縫收縮量。

3.4 反變形法的使用

理論經驗計算的數值和實踐經驗計算可以預先直接估計和給出一個結構連接焊件反應變形的角度大小和變形方向，以便于保證在結構焊接工件裝配時盡可能直接給予一個變形方向大致相反的但大小也方向相等的人為的反應變形，焊接的不對稱變形會直接導致工件收縮成形變成不同角度的變形，那么就最好可以在焊接裝配時另外加上一個與人為變形方向相反的焊接角度，這樣就可以使得工件焊接后的人為變形與焊接反應的變形相互作用抵消，那么結構工件也就可以滿足要求的變形尺寸。

結語

作為現代機械制造過程中的一種加工制造工藝，焊接的重要地位不斷十分重要，而且它的技術價值應用意義也是十分巨大的，現實中由于機械焊接零件應力過大導致的機械焊接零件變形等，則可以導致每年價值近千萬元的經濟損失，這也是在現代機械制造中我們不可避免卻又不得不不可避免的一個重大技術問題，因此，研究并積極探討和提出用于防止機械焊接件及結構件開焊變形的各種預防措施焊接具有很重要的理論價值和實際意義。

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