談焊接工藝對(duì)不銹鋼焊接變形的影響

馮鎖柱

（沈陽(yáng)江龍機(jī)械制造有限公司）

摘 要：焊接工藝是加工不銹鋼構(gòu)件時(shí)常用到的一種工藝，有些不嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的工藝可能促使銹鋼焊接變形。為了控制這種情況的發(fā)生，本文主要對(duì)此研究分析了不同焊接工藝對(duì)不銹鋼焊接變形的影響特征、程度，同時(shí)提出了優(yōu)化焊接工藝的方法，為了使焊接出的不銹鋼構(gòu)件更牢固、更美觀，本文還提出了不銹鋼焊接中制定焊接方案。

關(guān)鍵詞：不銹鋼構(gòu)件；焊接變形；焊接工藝

1焊接工藝對(duì)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(hù)焊、埋弧焊等是我們當(dāng)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(huì)使不銹鋼焊件出現(xiàn)局部過(guò)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(shí)，通常不銹鋼焊接的橫向收縮變形會(huì)很大。為有效減少這種變形，我們?cè)谶x擇不銹鋼焊接方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)不銹鋼構(gòu)件的實(shí)際結(jié)構(gòu)與要達(dá)到的功能需求，來(lái)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(duì)性，若在不銹鋼構(gòu)件焊接方法的選擇上，沒(méi)有以不銹鋼構(gòu)件的特點(diǎn)為基礎(chǔ)，這樣很容易產(chǎn)生較大焊接變形。此外，在進(jìn)行不銹鋼構(gòu)件焊接時(shí)，構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力也會(huì)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(shí)，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(dá)到最小。

1.2焊接順序

焊接順序會(huì)嚴(yán)重影響到不銹鋼焊接變形，經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)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(gè)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(shí)際分布與實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)也會(huì)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(huì)很大。通常在進(jìn)行不銹鋼焊接時(shí)，對(duì)構(gòu)件可能產(chǎn)生較大變形的焊縫應(yīng)進(jìn)行優(yōu)先焊接，若焊接過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)待焊構(gòu)件焊縫很長(zhǎng)，可采用分段焊接方式進(jìn)行焊接。此外，在確定焊接順序時(shí)，所有構(gòu)件的焊接也并不是統(tǒng)一的，尤其是對(duì)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(huì)被打破，應(yīng)在對(duì)焊接變形問(wèn)題進(jìn)行充分考慮的前提下來(lái)確定焊接順序與改變焊接順序。

1.3構(gòu)件定位與固定

對(duì)不銹鋼焊接而言，構(gòu)件的定位與固定對(duì)焊接變形也會(huì)有嚴(yán)重影響，在實(shí)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(jìn)行構(gòu)件定位與固定過(guò)程中應(yīng)用相關(guān)測(cè)量來(lái)輔助，若構(gòu)件在定位與固定時(shí)，存在偏差，沒(méi)有按操作規(guī)程進(jìn)行，在夾緊時(shí)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(duì)構(gòu)件焊接后的使用性能也會(huì)造成影響，就以往焊接經(jīng)驗(yàn)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(yàn)與業(yè)務(wù)水平，并且要嚴(yán)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(huì)影響到焊接變形，如對(duì)于電弧焊，電弧的形成主要是靠?jī)杉?jí)短路，形成電弧后會(huì)迅速加熱中間空氣，熱作用空氣后會(huì)形成電離化現(xiàn)象。基于這一原理，我們可知焊接實(shí)際電流大小，會(huì)對(duì)焊接溫度產(chǎn)生直接影響，2500℃～3500℃一般為陰級(jí)區(qū)溫度，中間弧柱可達(dá)5000℃以上的高溫，而焊縫中心點(diǎn)實(shí)際溫度通常也在2500℃左右，在進(jìn)行不銹鋼構(gòu)件焊接時(shí)，隨著構(gòu)件的增大，焊接電流也會(huì)變大，同時(shí)為了使焊件局部受熱更均勻，應(yīng)對(duì)焊接電流進(jìn)行嚴(yán)格控制，若焊接電流過(guò)小，會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量造成影響，若焊接電流過(guò)大，焊接變形很可能會(huì)比較嚴(yán)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(huì)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(cè)焊接可能的變形，要想預(yù)測(cè)得更準(zhǔn)確，離不開(kāi)嚴(yán)格的測(cè)量與科學(xué)評(píng)估，尤其是在焊前進(jìn)行大型不銹鋼焊件變形預(yù)測(cè)時(shí)，更是如此，通過(guò)預(yù)測(cè)構(gòu)件變形結(jié)果可有效進(jìn)行變形控制。在進(jìn)行焊接前可參照預(yù)測(cè)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(guò)全方位固定焊接構(gòu)件來(lái)對(duì)焊接變形進(jìn)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(guò)程控制

在焊接過(guò)程中控制焊接變形，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)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(shí)際特點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)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(guò)程，這樣可對(duì)焊接變形問(wèn)題進(jìn)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(duì)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(jìn)行輔助，存在較大的應(yīng)用限制。同時(shí)在焊接過(guò)程中，要想更好地控制焊接變形，還應(yīng)重視焊接人員實(shí)際業(yè)務(wù)技能的提高，應(yīng)依據(jù)工藝方案對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)定，嚴(yán)禁對(duì)焊接工藝參數(shù)進(jìn)行隨意更改，讓操作者按操作規(guī)程嚴(yán)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(shí)，分享焊接人員的實(shí)操經(jīng)驗(yàn)。

2.3焊后矯正

在完成焊接后，若焊接變形嚴(yán)重，應(yīng)進(jìn)行必要矯正。如對(duì)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(jìn)行壓縮性塑性變形的變化，進(jìn)而抵消部分焊接變形?；鹧婕訜崾俏覀兺ǔＪ褂玫募訜岱绞?，這種方式在使用過(guò)程中有方便、簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)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(lái)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(shí)焊接后進(jìn)行矯正可能在某種程度上損害不銹鋼構(gòu)件。在實(shí)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(guò)程中控制焊接變形，盡量避免在構(gòu)件焊接成型后再實(shí)施矯正，這樣一來(lái)容易損害構(gòu)件，二來(lái)實(shí)施困難，矯正效果也不是很理想。

3結(jié)語(yǔ)

總之，焊接變形在不銹鋼焊接中普遍存在，對(duì)不銹鋼構(gòu)件的實(shí)際使用性能與美觀性都造成了嚴(yán)重影響，而焊接工藝會(huì)從多個(gè)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?cè)谶M(jìn)行不銹鋼焊接時(shí)，必須采取相應(yīng)措施來(lái)優(yōu)化焊接工藝，爭(zhēng)取把焊接變形控制到最小，具體可通過(guò)焊前控制、焊中控制與焊后控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，在每個(gè)控制過(guò)程中，要以構(gòu)件的實(shí)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(duì)構(gòu)件焊接變形進(jìn)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)。