橫焊平對接低碳鋼板的焊接變形控制措施探析

張宏偉

(江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院無錫交通分院 船舶工程系，江蘇 無錫 214151)

橫焊平對接低碳鋼板的焊接變形控制措施探析

張宏偉

(江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院無錫交通分院 船舶工程系，江蘇 無錫 214151)

針對低碳鋼板焊條電弧焊橫焊平對接出現(xiàn)的焊接變形問題，結(jié)合本單位實(shí)際情況與要求進(jìn)行初步探索，控制變形的措施主要有：焊前尺寸留余量與坡口精確加工、改變焊接方法、調(diào)整焊接工藝參數(shù)、選用合理的焊接工藝順序、焊后統(tǒng)一矯正。

橫焊；平對接；低碳鋼 ；焊接變形；控制措施

兩塊300×125×12 mm低碳鋼板采用橫焊進(jìn)行平對接，焊縫在焊后檢驗(yàn)合格的前提下，整個被焊件的外形尺寸誤差須控制在±3 mm之內(nèi)。在實(shí)際焊接過程中，若采用多層多道的焊條電弧焊來焊接，焊后工件主要會出現(xiàn)角變形[1]、收縮變形、彎曲變形等問題，具體如圖1所示。其他的焊接變形尺寸相對微小，在允許范圍內(nèi)，在此不做論述。

圖1 300×125×12 mm低碳鋼板焊條電弧焊橫焊平對接的角變形Fig.1 300×125×12 mm low carbon steel electrode arc welding angular distortion of flat butt welding

1 現(xiàn)存問題

目前采用控制低碳鋼板橫焊平對接角變形的方法，焊前主要采用反變形法[2]，但每個焊工的反變形量是根據(jù)自己的焊接情況估計(jì)的，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，誤差較大。焊后主要采用機(jī)械矯正方法[3]，根據(jù)每個產(chǎn)品的變形情況，用鐵錘敲擊焊件的不平處，直至達(dá)到大致水平。最后做焊接變形檢測，但往往尺寸誤差較大，最多時近20%的被焊工件需要返工，批量合格率不理想，生產(chǎn)時間偏長，生產(chǎn)成本偏高。因此，為使被焊工件達(dá)到使用要求，必須控制低碳鋼板橫焊平對接的角變形。

2 橫焊平對接低碳鋼的焊接變形控制措施

2.1 焊前留余量與坡口精確加工[4]

焊前采用機(jī)械切割方法，用車床或數(shù)控車床切割鋼板，尺寸為：300×125×12 mm，嚴(yán)格控制精度，要求尺寸誤差在±0.5 mm范圍內(nèi)。

加工坡口采用機(jī)械切割方法，用車床或數(shù)控車床切割鋼板，坡口角度為30°，嚴(yán)格控制精度，要求角度誤差在±1°范圍內(nèi)。

2.2 焊前反變形

在進(jìn)行兩點(diǎn)定位焊后，由經(jīng)過培訓(xùn)的員工統(tǒng)一對焊件進(jìn)行反變形，采用圖4中的輔助工具與反變形方法，進(jìn)行反變形操作。用錘子向V型坡口相反方向敲擊，并向開V型坡口的相反方向折彎約5°，誤差精確到±1°，具體如圖2所示。

圖2 焊前反變形角度Fig.2 Reverse deformation angle before welding

2.3 改變焊接方法及焊材選用

為降低焊接熱輸入量，減小線能量，減少焊接變形，故采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊來代替焊條電弧焊。相應(yīng)的焊接材料和設(shè)備主要有：焊絲、CO2保護(hù)氣體、焊機(jī)等，其中，焊絲：H08Mn2SiA、直徑為1.2 mm，CO2氣體純度99%，焊機(jī)型號：NBC-350，山大奧太。

2.4 調(diào)整焊接工藝參數(shù)[5]

由于在過去的焊接工藝中，打底焊、填充焊、蓋面焊的焊接參數(shù)不理想，尤其對于打底焊來說，電流過大，變形也較大，因此，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改善，調(diào)整打底焊、填充焊、蓋面焊的焊接工藝參數(shù)，具體如表1所示。

表1 調(diào)整后的焊接工藝參數(shù)表Tab.1 Welding technological parameters after adjustment

采用表1中的參數(shù)焊接多次后，焊件在每層焊完后，變形較以往更易控制，三層焊完后，變形量能較好地與反變形相互抵消。

2.5 合理的焊接工藝順序

在焊接過程中，改進(jìn)焊接工藝，在焊完每一層后進(jìn)行變形控制。遇到變形超出誤差范圍的，采用熱平衡法，用氧乙炔火焰及時加熱焊件突起區(qū)域，加熱路線可以是鋸齒形，也可是點(diǎn)狀，加熱時間由焊接變形程度而定，焊接變形越大，加熱時間則適當(dāng)延長。加熱后，焊件變形中的角變形、彎曲變形大幅減少。

2.6 焊后統(tǒng)一矯正

焊完后，由專門培訓(xùn)的員工統(tǒng)一對焊件進(jìn)行矯正，主要采用手工矯正法和火焰矯正法。首先采用手工矯正法，用鐵錘敲擊焊件邊緣或不平處，消除焊件的不直度，具體方法如圖3所示。然后采用火焰矯正法，利用火焰局部加熱焊件凸起處，加熱路線可以是鋸齒形或點(diǎn)狀，如圖4所示，使焊件產(chǎn)生反向變形，抵消焊接產(chǎn)生的彎曲變形、角變形。

圖3 手工矯正法示意圖Fig.3 Manual correction method

圖4 火焰矯正法示意圖Fig.4 Flame correction method

綜合采用手工矯正法和火焰矯正法后，焊件變形基本消除，達(dá)到產(chǎn)品的生產(chǎn)要求[6]，在±3 mm誤差范圍內(nèi)。焊件成品如圖5所示。

圖5 矯正后焊件成品示意圖Fig.5 Schematic diagram of finished weldment after correction

3 結(jié)語

低碳鋼板焊條電弧焊橫焊平對接的焊接變形控制措施主要有：

A.焊前尺寸留余量與坡口精確加工：焊前尺寸加工必須留有余量。坡口加工采用機(jī)械切割方法，角度誤差控制在±1°范圍內(nèi)。B.改變焊接方法：采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊來代替焊條電弧焊。C.調(diào)整焊接工藝參數(shù)：打底焊電流108 A、電壓18 V；填充焊電流114 A、電壓20 V；蓋面焊電流125 A、電壓22 V。D.合理的焊接工藝順序：改進(jìn)焊接工藝，對每一層進(jìn)行變形控制，若變形超出誤差范圍，立即采用熱平衡法，減少或消除焊接變形。E.焊后統(tǒng)一矯正：焊完后，由專門培訓(xùn)的員工統(tǒng)一對焊件進(jìn)行矯正。

[1] 呂仲，寒巧珍.鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制[J].電焊機(jī)，2011，(08):28-29.

[2] 恩德鵬.淺談焊接變形及其控制方法[J].同煤科技，2010，(02):23-25.

[3] 高磐.焊接變形的控制與矯正[J].科技風(fēng)，2011，(03):159.

[4] 徐在林.焊接坡口加工方法的選擇[J].機(jī)械工人，2001，(12):53-56.

[5] 張柏年.二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊工藝參數(shù)探討[J].機(jī)械制造，1982，(20):37-39.

[6] 戴建樹.焊接生產(chǎn)管理與檢測[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

Analysisofweldingdeformationcontrolmeasuresofhorizontalweldinginflatbuttjointtolowcarbonsteel

ZHANG Hong-wei

(Department of Naval Engineering, Wuxi Traffic Branch, Jiangsu Union Technical Institute, Wuxi 214151, China)

Combining with the actual situation of the unit and the requirements of the preliminary exploration, the deformation control measures are mainly: welding allowance and groove size precision machining, welding method, the adjustment of welding parameters, choosing reasonable welding sequence and welding after the unified correction.

Horizontal welding; Flat butt joint; Low carbon steel; Welding deformation; Control measures

TU758

B

1674-8646(2017)20-0028-02

2017-08-30

張宏偉(1969-)，男，本科，實(shí)驗(yàn)師。