金屬結(jié)構(gòu)件組裝及焊接變形控制

沙全柏（中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司遼河熱采機(jī)械制造分公司，遼寧 盤錦 124209）

金屬結(jié)構(gòu)件組裝及焊接變形控制

沙全柏
（中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司遼河熱采機(jī)械制造分公司，遼寧 盤錦 124209）

摘要：金屬結(jié)構(gòu)件是一種用金屬原料做的工藝，包含框架結(jié)構(gòu)的和箱型結(jié)構(gòu)兩種形式。金屬結(jié)構(gòu)件的組裝既需要焊接技術(shù)的支持，也需要生產(chǎn)技術(shù)的支撐。本文中主要介紹了在組裝金屬結(jié)構(gòu)件的過(guò)程中影響變形與應(yīng)力的重要因素，并且針對(duì)在焊接過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的解決辦法，從而完善了金屬結(jié)構(gòu)件的組裝與焊接變形控制。

關(guān)鍵詞：金屬結(jié)構(gòu)件；組裝；焊接；變形控制

金屬結(jié)構(gòu)件是一種用金屬原料做的工藝，包含框架結(jié)構(gòu)的和箱型結(jié)構(gòu)兩種形式。在生產(chǎn)這種結(jié)構(gòu)件的時(shí)候，基本上都是首先利用焊接的技術(shù)對(duì)零部件進(jìn)行鎖定，在此之后組裝各個(gè)部件，但是同時(shí)在生產(chǎn)的過(guò)程中因?yàn)楹附拥膽?yīng)力可能造成金屬結(jié)構(gòu)件的變形，對(duì)其穩(wěn)定性、精細(xì)度等產(chǎn)品性能都會(huì)造成很嚴(yán)重的影響，另外，這種焊接應(yīng)力也會(huì)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)件的形狀、強(qiáng)度等造成影響，這樣就會(huì)加大生產(chǎn)過(guò)后的產(chǎn)品矯正工作，浪費(fèi)人力、物力、財(cái)力。面對(duì)這種現(xiàn)實(shí)情況，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)件組裝及焊接進(jìn)行變形控制非常重要。

一、金屬結(jié)構(gòu)件的組裝過(guò)程

金屬結(jié)構(gòu)件的組裝主要包括三道工序。分別是下料、彎折、組裝。下面我們逐一分析下這三道工序。首先，我們看金屬結(jié)構(gòu)件的下料，金屬結(jié)構(gòu)件的下料是生產(chǎn)過(guò)程中的開始，也是最基礎(chǔ)的工作，因此下料質(zhì)量的好壞直接影響到后面工作進(jìn)行的順利與否，因?yàn)橄铝纤蛟斓慕饘俳Y(jié)構(gòu)件種類很多，尺寸也不一，因此在進(jìn)行下料工作的時(shí)候要注意下料的尺寸與形狀是否和金屬結(jié)構(gòu)件相符，不要浪費(fèi)也不要不夠；其次，看一下金屬結(jié)構(gòu)件的彎折，之所以要進(jìn)行彎折環(huán)節(jié)主要是因?yàn)檫m應(yīng)金屬結(jié)構(gòu)件蓋板的長(zhǎng)度需求，彎折的部分主要是兩端，同時(shí)還要保證兩端的長(zhǎng)度相同。我們一般使用火或者油這兩種物質(zhì)進(jìn)行彎折；最后，就是金屬結(jié)構(gòu)件的組裝，我們應(yīng)該注意的是組裝的時(shí)候應(yīng)該按照金屬結(jié)構(gòu)件所給出的圖紙、組裝要求等來(lái)開展工作，將兩邊的坡口割開，注意清理割渣，然后依據(jù)要求進(jìn)行組裝工作即可。

二、出現(xiàn)焊接應(yīng)力和焊接變形的原因分析

（一）結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)焊接應(yīng)力的原因分析

首先我們需要明確一個(gè)問(wèn)題，那就是焊接應(yīng)力主要有三個(gè)作用方向，分別是橫向、縱向與厚度。下面我們?cè)敿?xì)分析一下這三個(gè)方向的作用力。橫向應(yīng)力是與焊縫軸成90°角的垂直應(yīng)力，縱向應(yīng)力是與焊縫軸平行的應(yīng)力。而金屬結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)各方面應(yīng)力的主要原因就是由于受熱的不均勻，因?yàn)楹附咏饘俳Y(jié)構(gòu)件的時(shí)候，焊接處的溫度會(huì)比周圍的溫度高，這樣金屬結(jié)構(gòu)件的焊接處就會(huì)受熱膨脹，導(dǎo)致體積的變化，從而導(dǎo)致了金屬結(jié)構(gòu)件的變形。在此變形的過(guò)程中，離焊接處比較近的地方主要是受熱力的影響，而最近的地方是受到了壓力的影響。圖1展示的便是出現(xiàn)焊接變形的情況。

（二）結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)焊接應(yīng)力的原因分析

在這部分的分析中，我們還是應(yīng)該明確金屬結(jié)構(gòu)件的變形有局部與整體變形之分。局部變形，顧名思義就是在焊接過(guò)程中出現(xiàn)的局部性的變形，這類型的變形可以很容易矯正，而整體變形是與局部變形相對(duì)應(yīng)的，指的是在結(jié)構(gòu)件的焊接過(guò)程，整個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，在一般情況中整體變形這種比較嚴(yán)重的狀況是不會(huì)出現(xiàn)的。

三、減少焊接過(guò)程中焊接應(yīng)力與焊接變形的方法

（一）確定合理的焊接次序

在同樣的焊接結(jié)構(gòu)中，不同的金屬結(jié)構(gòu)件焊接次序能夠?qū)附討?yīng)力與焊接變形產(chǎn)生不同的影響，因此要減少焊接過(guò)程中的焊接應(yīng)力與焊接變形，需要確定合理的焊接次序。而具體的焊接次序的確定可以依據(jù)下面幾個(gè)原則。其一，先焊接收縮嚴(yán)重的焊縫，后焊接收縮不嚴(yán)重的焊縫，這是因?yàn)樵较群附拥淖枇υ叫?；其二，運(yùn)用對(duì)稱焊接技術(shù)，這是因?yàn)閷?duì)稱焊接大大減少了二次變形的可能，也避免了不均勻受熱情況的發(fā)生，從而能夠有效得控制金屬結(jié)構(gòu)件的整體，不會(huì)出現(xiàn)整體變形的情況；其三，要對(duì)結(jié)構(gòu)比較大的金屬結(jié)構(gòu)件

圖1 底板彎折示意圖分段退焊，這樣做的目的是確保受熱均勻，減少變形的情況出現(xiàn)。

（二）選擇合理的焊接方向

長(zhǎng)度較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)件在焊接中受到比較大的應(yīng)力，其中中段受到的應(yīng)力最大。如果直接進(jìn)行焊接的話容易導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)件的整體變形或者局部變形，因?yàn)檫@樣的話每個(gè)方向的受熱是不均勻的，因此要讓橫向與縱向焊接能夠自由收縮。

（三）盡可能使焊縫的尺寸和數(shù)量減少

我們?cè)谶M(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)件的焊接時(shí)，需要使得焊縫之間保持合適的距離，不能讓其集中在一起，但是如果需要焊接的金屬結(jié)構(gòu)件的尺寸很小的時(shí)候，要盡量的減少焊縫的數(shù)量，因?yàn)楹缚p越多就越有可能造成金屬結(jié)構(gòu)件的局部或者整體變形。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)金屬結(jié)構(gòu)件焊接情況的分析，我們要注意按照其特點(diǎn)，采用相應(yīng)合理的辦法對(duì)金屬結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接，從而減少焊接過(guò)程的有可能出現(xiàn)的局部或者整體變形。

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中圖分類號(hào)：TG404

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