焊接變形的控制和預(yù)防方案的分析與闡述

劉建佳

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各種大型機(jī)械生產(chǎn)也相繼得到了進(jìn)步與完善，這就導(dǎo)致對(duì)大型鋼結(jié)構(gòu)的焊接提出了很高的要求，需要具備科技的生產(chǎn)方案，并能全面掌握大型鋼結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)的焊接變形情況，針對(duì)焊接情況制定出相應(yīng)的有效控制，使焊接技術(shù)更好的為大型鋼結(jié)構(gòu)做出貢獻(xiàn)。本文也會(huì)對(duì)焊接變形的控制和預(yù)防方案進(jìn)行詳細(xì)的闡述和分析。

關(guān)鍵詞：焊接變形；預(yù)防方案；分析闡述

0 引言

在大型鋼結(jié)構(gòu)的焊接中，最容易出現(xiàn)的誤差就是焊接變形這個(gè)難題，因?yàn)槠涫芨邷丨h(huán)境的影響較大，會(huì)發(fā)生熱膨脹現(xiàn)象，當(dāng)溫度降低后，其又會(huì)急劇收縮，焊接余熱大于收縮力度時(shí)，就會(huì)致使焊接部件出現(xiàn)變形的情況。一旦被焊接的部件出現(xiàn)變形，就會(huì)影響其正常的運(yùn)用，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完整性和工藝制造的合理性都會(huì)大幅度降低，從而減少工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。因此面對(duì)這種情況，相關(guān)部門(mén)必須引進(jìn)高科技的焊接技術(shù)，制定科學(xué)的焊接方案，由專(zhuān)業(yè)的焊接人員對(duì)其進(jìn)行操作，這樣才能全面的杜絕焊接變形的影響因素。同時(shí)還要制定有效的預(yù)防措施，一旦出現(xiàn)突發(fā)狀況，可以及時(shí)的進(jìn)行補(bǔ)救或調(diào)整，為保證焊接質(zhì)量提供可考的保障。

1 引起焊接變形的影響因素

（一）焊縫分布的影響

通常情況下，在進(jìn)行焊接設(shè)計(jì)時(shí)，一定要將焊縫合理均勻的分布，否則會(huì)出現(xiàn)焊縫密集區(qū)和稀疏區(qū)的差距。同時(shí)還要注意焊縫與構(gòu)件截面中心軸是否對(duì)稱(chēng)，也可以縮短其與中心軸的距離，這樣就可以最大化減小構(gòu)件的彎曲變形。切記焊接工藝設(shè)計(jì)只有在不可避免的情況下才可以進(jìn)行設(shè)計(jì)，否則會(huì)延長(zhǎng)鋼構(gòu)生產(chǎn)的周期，增加生產(chǎn)成本。

（二） 結(jié)構(gòu)剛度的影響

鋼的結(jié)構(gòu)剛度可直接影響焊接的變形程度，結(jié)構(gòu)剛度越大，則變形幾率越小，反之則越大。而結(jié)構(gòu)剛度既與焊縫的過(guò)分集中有關(guān)，也與鋼結(jié)構(gòu)的截面形狀和尺寸有關(guān)，因?yàn)楹缚p太過(guò)集中會(huì)使鋼應(yīng)力疊加，降低構(gòu)件的剛度，從而導(dǎo)致焊接變形。同時(shí)如果鋼截面面積過(guò)小，剛度就會(huì)變小，則變形幾率就會(huì)越高，反之變形幾率就會(huì)減小。

（三）焊接裝配的影響

大型鋼結(jié)構(gòu)要進(jìn)行點(diǎn)裝后才能對(duì)其焊接，因?yàn)辄c(diǎn)裝后會(huì)增加鋼構(gòu)件的剛性，致使焊后變形的幾率也會(huì)縮減。而對(duì)于那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋼構(gòu)，則可把它先分成幾個(gè)簡(jiǎn)單的部件，然后再對(duì)各部件分別進(jìn)行裝焊，最后再將焊接后的分部件組裝起來(lái)進(jìn)行總裝焊接。焊接過(guò)程中一定要按照先里后外、先短后長(zhǎng)的拼焊原則實(shí)行，這樣既可以促進(jìn)部分焊件的自由收縮，又可以減小焊件中的應(yīng)力，使其在不影響整體結(jié)構(gòu)的情況下，有效地控制了焊接變形情況的產(chǎn)生。

（四）焊接順序的影響

在大型鋼構(gòu)焊接時(shí)，還要注意焊接的先后順序，否則也會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形現(xiàn)象，首先應(yīng)采用對(duì)稱(chēng)焊接法，減少焊縫的過(guò)多或集中，從而導(dǎo)致變形量的增多。其次應(yīng)先焊焊縫少的一側(cè)，避免不對(duì)稱(chēng)構(gòu)件之間的差距變大，容易出現(xiàn)焊縫變形的情況。

（五）坡口形式的影響

眾所周知，焊縫越長(zhǎng)焊接變形的幾率就會(huì)越高，進(jìn)而就會(huì)影響鋼構(gòu)內(nèi)坡口空間的增大。所以坡口大則變形就越大，坡口小變形就越小。焊接人員在進(jìn)行鋼構(gòu)焊接時(shí)，一定要結(jié)合實(shí)際的操作情況，盡量選擇坡口間隙小的焊縫進(jìn)行焊接。

（六）焊接工藝的影響

在焊接過(guò)程中，即使處在同樣的焊件環(huán)境下，只要焊接工藝規(guī)范不同，則產(chǎn)生的焊接變形也會(huì)不盡相同。一般情況下，當(dāng)層焊、大電流及焊條移動(dòng)速度較慢，而擺動(dòng)幅度大的情況下，其所停留的時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng)，這就會(huì)導(dǎo)致所產(chǎn)生的變形要大一些，而當(dāng)多層、多道焊及小電流移動(dòng)速度較快，焊條不擺動(dòng)的情況下，則產(chǎn)生的變形就會(huì)縮小，因此在焊接時(shí)一定要按照相應(yīng)的焊接規(guī)范來(lái)進(jìn)行，避免出現(xiàn)焊接變形的現(xiàn)象發(fā)生。

2 控制焊接變形的預(yù)防方案

（一）焊接前的有效預(yù)防

隨著科技的飛速發(fā)展，我國(guó)焊接技術(shù)也有了很大的提升，目前較為常見(jiàn)的預(yù)防方法有預(yù)拉伸法、預(yù)變形法及剛性組裝法三種。其中預(yù)拉伸法應(yīng)用范圍一般都集中在平面薄板的焊接過(guò)程中，首先在焊接前，要使薄板的熱膨脹和預(yù)張力都達(dá)到相應(yīng)的焊接要求，再進(jìn)行有效的焊接。其次當(dāng)焊接完成后，要立即對(duì)薄板實(shí)行預(yù)加熱或預(yù)拉伸，這樣就可以降低焊接的余熱溫度，使薄板及時(shí)的恢復(fù)常態(tài)，避免變形的現(xiàn)象發(fā)生。預(yù)熱薄板的目的主要是為了減小溫度梯度，所以要注意預(yù)熱時(shí)的溫度控制，因?yàn)楹附佑酂徇^(guò)高的話(huà)就會(huì)容易使薄板變形。預(yù)變形法是一種與焊接變形方向相反的控制手段，也被稱(chēng)作反變性法，主要是在焊接過(guò)程中，提前預(yù)測(cè)出焊接的變形方向和大小，并根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生相反的變形量，當(dāng)焊接完成后，焊接余熱力度就會(huì)將焊接預(yù)變形量抵消，從而使薄板恢復(fù)到設(shè)計(jì)所需的尺寸和形狀。剛性組裝法則是利用剛性較強(qiáng)的胎具或家具，將薄板構(gòu)件進(jìn)行固定，然后按照固定模型進(jìn)行焊接，進(jìn)而有效的避免了薄板焊接的彎曲和變形效果。

（二）焊接過(guò)程中的有效預(yù)防

為了杜絕焊接過(guò)程中的變形或彎曲的現(xiàn)象，應(yīng)該遵循嚴(yán)格的焊接規(guī)范來(lái)進(jìn)行焊接操作，采用科學(xué)、合理的焊接方法，按照相應(yīng)的焊接順序，根據(jù)實(shí)際的焊接構(gòu)件情況而定，不同的焊件，所采取的焊接方法也不盡相同，如：隨焊碾壓、兩側(cè)加熱、跟蹤激冷等方法。這些焊接方法所產(chǎn)生的線(xiàn)能量也不一樣，應(yīng)盡量采用線(xiàn)能量最低的焊接方法，有效控制焊接的規(guī)范參數(shù)，從而減小焊接的塑形壓縮面積，降低變形的幾率。另外在焊接過(guò)程中，還要注意焊接部件和組件的劃分情況，要采取先組件后分件、先短件后長(zhǎng)件的焊接原則，從而保證焊接的準(zhǔn)確性和實(shí)效性。同時(shí)盡管隨焊碾壓法的操作比較復(fù)雜，但是其可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的焊接效果，是其它方法所不能比擬的。而兩側(cè)加熱法則可以對(duì)應(yīng)那些結(jié)構(gòu)較為精細(xì)的部件，使焊件的縱向應(yīng)變、橫向應(yīng)變及剪切應(yīng)變合理的分布，進(jìn)而平衡整體焊件的應(yīng)變力，減小焊接的余熱溫度。此外通過(guò)隨焊激冷法也可以降低焊熱后的殘余應(yīng)力，使變形幾率得到有效的控制。

（三）焊接后的有效控制

焊接工程完成后，操作人員也不要掉以輕心，因?yàn)楹芏嗪讣挠酂嵋矔?huì)導(dǎo)致其變形或彎曲，所以必須采用科學(xué)的矯正方法來(lái)禁止這一現(xiàn)象的發(fā)生。目前主要的矯正方法有兩種，即機(jī)械矯正法和加熱矯正法。前者主要利用沖擊力和機(jī)械力較強(qiáng)的矯正設(shè)備進(jìn)行變形的控制，這種矯正方法還包括了焊縫滾壓法、靜力加壓法和錘擊法等措施。后者則是包括整體加熱和局部加熱方法，其中局部加熱法一般都是利用火焰來(lái)對(duì)焊接的局部位置進(jìn)行加熱，當(dāng)焊接部件處于高溫位置時(shí)，其自身剛性就會(huì)增強(qiáng)，構(gòu)件壓縮性變形幾率就會(huì)縮減。相反處于低溫位置時(shí)，焊接部件就會(huì)冷卻收縮，將焊后的變形因素所抵消，以最大化實(shí)現(xiàn)矯正的目的。通常情況下，火焰加熱的常用工具基本都以氣焰焊炬為主，因?yàn)槠洳僮黛`活、方便，所以其在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用的范圍也最為廣泛。此外整體矯正法是對(duì)整體焊接部件進(jìn)行加熱，使整體溫度達(dá)到鍛造溫度要求時(shí)，再對(duì)其進(jìn)行矯正和調(diào)整，這種方法比較適合于面積較大的焊接構(gòu)件。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，焊接技術(shù)屬于一種特殊的生產(chǎn)作業(yè)，對(duì)于技術(shù)含量的要求十分之高，所以為了全面保證焊接質(zhì)量，必須對(duì)其采取科學(xué)合理的預(yù)防方案。在預(yù)防過(guò)程中一定要分析實(shí)際的誘發(fā)因素，如：焊接材料、環(huán)境等影響因素，根據(jù)所分析的結(jié)果采取相應(yīng)的解決措施，按照嚴(yán)格的焊接規(guī)范和焊接順序進(jìn)行，從根本上杜絕焊接彎曲或變形的情況發(fā)生，從而有效提升我國(guó)的焊接技術(shù)。

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