淺談焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響

胡云

摘要：加工不銹鋼構(gòu)件時經(jīng)常用到焊接工藝，不同焊接工藝會嚴重影響到不銹鋼焊接變形。為有效控制不銹鋼焊接變形，文章分析了焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響特征、程度，并提出了優(yōu)化焊接工藝的策略，以期在不銹鋼焊接中制定焊接方案，使焊接出的不銹鋼構(gòu)件更牢固、更美觀。

關(guān)鍵詞：不銹鋼構(gòu)件；焊接變形；焊接工藝；焊接方法；焊接順序 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG441 文章編號：1009-2374（2016）30-0079-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.038

隨著社會的發(fā)展、科技的進步，人們生產(chǎn)生活中用到的不銹鋼構(gòu)件越來越多。在不銹鋼加工中，最為普遍與實用的加工方式就是焊接，由于實際焊接過程中，會有大量熱量產(chǎn)生，冷卻焊縫后，焊接變形通常都比較大，這些變形主要是縱向收縮、橫向收縮、縱向彎曲、角變形等，在生產(chǎn)生活中我們發(fā)現(xiàn)，焊接變形會嚴重影響到不銹鋼加工，不僅會對其美觀造成影響，而且還會對不銹鋼構(gòu)件的使用性能造成嚴重影響，為此我們必須重視研究焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響。

1 焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響分析

1.1 焊接方法

焊條電弧焊、熔化極氣體保護焊、埋弧焊等是我們當前常用的焊接方法。隨著焊接方法的不同，它們影響不銹鋼焊接變形量也不同，很多焊接方法會使不銹鋼焊件出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象，冷卻焊縫后出現(xiàn)變形現(xiàn)象，如在使用焊條電弧焊時，通常不銹鋼焊接的橫向收縮變形會很大。為有效減少這種變形，我們在選擇不銹鋼焊接方法時，應(yīng)根據(jù)不銹鋼構(gòu)件的實際結(jié)構(gòu)與要達到的功能需求，來科學(xué)、合理地選擇焊接方法，選擇的焊接方法應(yīng)具有一定針對性，若在不銹鋼構(gòu)件焊接方法的選擇上，沒有以不銹鋼構(gòu)件的特點為基礎(chǔ)，這樣很容易產(chǎn)生較大焊接變形。此外，在進行不銹鋼構(gòu)件焊接時，構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力也會有很大變化，這種變化也可能引發(fā)構(gòu)件變形，在選擇不銹鋼構(gòu)件焊接方法時，選用的焊接方法最好能把這種構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力變化消除，這樣可使構(gòu)件的焊接變形達到最小。

1.2 焊接順序

焊接順序會嚴重影響到不銹鋼焊接變形，經(jīng)過大量的試驗研究人們發(fā)現(xiàn)，就影響不銹鋼焊接變形的所有因素而言，影響最為顯著的因素就是焊接順序，殘余應(yīng)力分布與應(yīng)力狀態(tài)情況是焊接順序影響不銹鋼焊接變形的兩個主要方面，隨著焊接順序的改變，不銹鋼構(gòu)件殘余應(yīng)力實際分布與實際應(yīng)力狀態(tài)也會改變較大，若選擇的焊接順序不科學(xué)、不合理，焊接變形就會很大。通常在進行不銹鋼焊接時，對構(gòu)件可能產(chǎn)生較大變形的焊縫應(yīng)進行優(yōu)先焊接，若焊接過程中，發(fā)現(xiàn)待焊構(gòu)件焊縫很長，可采用分段焊接方式進行焊接。此外，在確定焊接順序時，所有構(gòu)件的焊接也并不是統(tǒng)一的，尤其是對于大型不銹鋼構(gòu)件的焊接，我們的傳統(tǒng)焊接順序可能會被打破，應(yīng)在對焊接變形問題進行充分考慮的前提下來確定焊接順序與改變焊接順序。

1.3 構(gòu)件定位與固定

對不銹鋼焊接而言，構(gòu)件的定位與固定對焊接變形也會有嚴重影響，在實際操作中最為重要的影響環(huán)節(jié)就是構(gòu)件的定位，固定次之，在進行構(gòu)件定位與固定過程中應(yīng)用相關(guān)測量來輔助，若構(gòu)件在定位與固定時，存在偏差，沒有按操作規(guī)程進行，在夾緊時構(gòu)件很容易出現(xiàn)不均勻受力，以致外力影響焊接出現(xiàn)變形，此外，構(gòu)件定位偏差對構(gòu)件焊接后的使用性能也會造成影響，就以往焊接經(jīng)驗而言，構(gòu)件的很多焊接變形都是由構(gòu)件定位與固定偏差引起的，而要想精確定位與固定構(gòu)件，相關(guān)操作人員應(yīng)具備一定工作經(jīng)驗與業(yè)務(wù)水平，并且要嚴格按規(guī)范作業(yè)。

1.4 焊接參數(shù)

焊接電流、電弧電壓等焊接參數(shù)也會影響到焊接變形，如對于電弧焊，電弧的形成主要是靠兩級短路，形成電弧后會迅速加熱中間空氣，熱作用空氣后會形成電離化現(xiàn)象?；谶@一原理，我們可知焊接實際電流大小，會對焊接溫度產(chǎn)生直接影響，2500℃～3500℃一般為陰級區(qū)溫度，中間弧柱可達5000℃以上的高溫，而焊縫中心點實際溫度通常也在2500℃左右，在進行不銹鋼構(gòu)件焊接時，隨著構(gòu)件的增大，焊接電流也會變大，同時為了使焊件局部受熱更均勻，應(yīng)對焊接電流進行嚴格控制，若焊接電流過小，會對焊接質(zhì)量造成影響，若焊接電流過大，焊接變形很可能會比較嚴重。

2 預(yù)防不銹鋼焊接變形的焊接工藝優(yōu)化措施

2.1 焊前控制

隨著需焊接不銹鋼構(gòu)件的不同，我們所采用的焊前預(yù)防控制變形方法也會不同，剛性固定組裝法、預(yù)防變形法、預(yù)拉伸法等是我們經(jīng)常用到的焊前控制焊接變形方法。預(yù)防變形法通常是依據(jù)待焊構(gòu)件的形狀大小在焊接前預(yù)測焊接可能的變形，要想預(yù)測得更準確，離不開嚴格的測量與科學(xué)評估，尤其是在焊前進行大型不銹鋼焊件變形預(yù)測時，更是如此，通過預(yù)測構(gòu)件變形結(jié)果可有效進行變形控制。在進行焊接前可參照預(yù)測的焊接可能變形結(jié)果，采用反方向調(diào)節(jié)法調(diào)整構(gòu)件，這樣可抵消焊后變形。預(yù)拉伸法通常采用的是先預(yù)熱構(gòu)件，把構(gòu)件的殘余應(yīng)力消除，200℃～400℃為我們通常采用的預(yù)熱溫度，這種不銹鋼焊接變形焊前控制法可將焊件殘余應(yīng)力的50%～90%消除，并且效果顯著。剛性固定組裝法顧名思義就是通過全方位固定焊接構(gòu)件來對焊接變形進行預(yù)防，這樣焊前構(gòu)件變形預(yù)防法需借助特定胎具。

2.2 焊接過程控制

在焊接過程中控制焊接變形，應(yīng)當嚴格選擇焊接方法與焊接工藝參數(shù)，應(yīng)以需焊接構(gòu)件的實際特點為基礎(chǔ)進行焊接方法的選擇。如可把跟蹤激冷、隨焊兩側(cè)加熱、碾壓等方法應(yīng)用于焊接過程，這樣可對焊接變形問題進行更好的控制，采用隨焊兩側(cè)加熱技術(shù)可更加均勻地分布縱向應(yīng)變，使殘余應(yīng)力減小，相對于隨焊兩側(cè)加熱技術(shù)而言，隨焊碾壓應(yīng)有特殊設(shè)備進行輔助，存在較大的應(yīng)用限制。同時在焊接過程中，要想更好地控制焊接變形，還應(yīng)重視焊接人員實際業(yè)務(wù)技能的提高，應(yīng)依據(jù)工藝方案對工藝參數(shù)進行嚴格設(shè)定，嚴禁對焊接工藝參數(shù)進行隨意更改，讓操作者按操作規(guī)程嚴格作業(yè)，此外還應(yīng)定期培訓(xùn)焊接人員，豐富焊接人員的焊接知識，分享焊接人員的實操經(jīng)驗。

2.3 焊后矯正

在完成焊接后，若焊接變形嚴重，應(yīng)進行必要矯正。如對于那些局部熱變形，應(yīng)加熱構(gòu)件變形區(qū)域，這樣可使局部區(qū)域進行壓縮性塑性變形的變化，進而抵消部分焊接變形?；鹧婕訜崾俏覀兺ǔＪ褂玫募訜岱绞剑@種方式在使用過程中有方便、簡單的優(yōu)點，在實際矯正焊接變形中得到了廣泛應(yīng)用。我們也可以用整體加熱法來矯正焊接變形，先整體加熱構(gòu)件，然后做必要的鍛造處理，但這種方法不太適用于大型不銹鋼構(gòu)件焊接變形，具有很多的應(yīng)用限制，同時焊接后進行矯正可能在某種程度上損害不銹鋼構(gòu)件。在實際作業(yè)中應(yīng)慎重選擇矯正方法，應(yīng)盡量在焊接前與焊接過程中控制焊接變形，盡量避免在構(gòu)件焊接成型后再實施矯正，這樣一來容易損害構(gòu)件，二來實施困難，矯正效果也不是很理想。

3 結(jié)語

總之，焊接變形在不銹鋼焊接中普遍存在，對不銹鋼構(gòu)件的實際使用性能與美觀性都造成了嚴重影響，而焊接工藝會從多個方面影響到焊接變形，如焊接方法、順序、構(gòu)件的定位與固定、工藝參數(shù)等，為此我們在進行不銹鋼焊接時，必須采取相應(yīng)措施來優(yōu)化焊接工藝，爭取把焊接變形控制到最小，具體可通過焊前控制、焊中控制與焊后控制來實現(xiàn)，在每個控制過程中，要以構(gòu)件的實際情況為基礎(chǔ)，掌握相應(yīng)的控制技巧，科學(xué)、合理地制定控制方案，對構(gòu)件焊接變形進行全方位控制，只有這樣才能把焊件變形量控制在最小，才能使焊接出的不銹鋼構(gòu)件更牢固、更美觀，才能更好地為我們的生產(chǎn)生活服務(wù)。

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