結(jié)構(gòu)件焊接工藝分析及變形探討

趙永　曹希友　劉偉　劉俊　賀成

摘 要：焊接結(jié)構(gòu)操作簡便，耗時(shí)短，還能滿足特定形狀結(jié)構(gòu)件加工的需求。但在焊接零部件的工藝流程中，會(huì)出現(xiàn)殘余應(yīng)力與焊接形狀的改變，本文主要對(duì)結(jié)構(gòu)件焊接工藝流程進(jìn)行分析，探討如何有效使焊接變形減少，提高焊接成品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)件；焊接工藝；焊接變形

在生產(chǎn)中，結(jié)構(gòu)件焊接被企業(yè)廣泛采用，是因?yàn)楹附庸に嚲哂泻臅r(shí)短、生產(chǎn)工藝相對(duì)簡單的優(yōu)點(diǎn)，且不僅能生產(chǎn)簡單的結(jié)構(gòu)件，還能生產(chǎn)復(fù)雜和難度高的結(jié)構(gòu)件。但是，在對(duì)零部件組合焊接的過程中，殘余應(yīng)力和變形等問題將會(huì)不可避免地出現(xiàn)，使產(chǎn)品的質(zhì)量水平降低。因此，為了有效應(yīng)對(duì)上述問題，對(duì)結(jié)構(gòu)件焊接工藝分析及變形探討凸顯重要。

1 結(jié)構(gòu)件焊接工藝的概述

焊接工藝是保證結(jié)構(gòu)件成型和質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，換句話說，結(jié)構(gòu)件的品質(zhì)、形狀是否變形是由焊接加工過程決定的。因此，要想提高企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量，第一個(gè)要注重的就是對(duì)焊接工藝的研究和優(yōu)化。目前，我們通過分析，得知對(duì)結(jié)構(gòu)件成型和質(zhì)量產(chǎn)生主要影響的因素及解決方法如下：

1.1 焊接方法與設(shè)備

在焊接中，焊接設(shè)備與方法直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)。在焊接過程中，結(jié)構(gòu)部件的變形是不可避免的，所以及時(shí)更新焊接設(shè)備和改進(jìn)焊接方法是非常重要的。目前，結(jié)構(gòu)件在焊接過程中有兩種常用方法，分別是工裝定位焊接和反向變形焊接。前者主要是工裝壓迫結(jié)構(gòu)件不朝相反的方向變形，然后按適當(dāng)?shù)捻樞蜻M(jìn)行焊接；后者是在焊接前就強(qiáng)迫結(jié)構(gòu)部件朝向反方向變形，使焊接前后的變形能夠被中和，從而使產(chǎn)品的變形歸零，合乎標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 焊接材料

焊材的性能和化學(xué)組成直接影響零部件焊接的成敗，會(huì)對(duì)成品造成嚴(yán)重的質(zhì)量影響。焊縫金屬的性能不低于母材料的性能，是選材的基本原則，但應(yīng)注意特殊焊接對(duì)材料的焊接性能要求不同。如壓力容器結(jié)構(gòu)件在焊材的選擇上，要把壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、制造過程和環(huán)境等相關(guān)要求考慮進(jìn)去。

2 結(jié)構(gòu)件變形的相關(guān)討論

焊接時(shí)，導(dǎo)致焊縫收縮的原因有不均衡的溫度和焊接溫度的降低等，這些都會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件在焊接過程發(fā)生變形和受力過大。焊接變形不易裝配在后期工作中，以下主要從焊接材料和焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面的進(jìn)行合理選擇，探討變形減少的方法，以更好地控制變形。

2.1 焊接件材料的合理選用

結(jié)構(gòu)件質(zhì)量好壞靠焊接件的使用材料決定。選擇焊材時(shí)，結(jié)構(gòu)件受力的要求是首要考慮的，然后再去考慮設(shè)計(jì)的要求和工作相關(guān)條件。主要有以下幾方面：

2.1.1 選用材料種類盡量要相同

結(jié)構(gòu)件的制作流程是把多個(gè)零部件和構(gòu)件通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ば蚝附釉谝黄?。在焊接過程中，結(jié)構(gòu)件要選擇同樣的材料，這樣不僅有利于采購材料，更能有助于選擇合適的焊接方法和焊材，方便制定焊接工藝流程。為了減少成本，在焊接質(zhì)量得到保障的情況下，必須減少價(jià)值昂貴金屬在實(shí)際生產(chǎn)中的使用，這應(yīng)該綜合考慮到結(jié)構(gòu)部件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及對(duì)成本地調(diào)控。

2.1.2 選用材料的焊接性能要好

材料的強(qiáng)度、質(zhì)量要求和結(jié)構(gòu)件的工作條件等，在選擇結(jié)構(gòu)材料時(shí)都應(yīng)考慮到。在滿足上述要求和進(jìn)行實(shí)際現(xiàn)場考察后，再去考慮適合作業(yè)和性能良好焊接方法的選擇，最后再去考慮材料的成本。

2.2 焊接件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要合理

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是讓焊接件保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及控制形變的關(guān)鍵，同樣影響著焊接件的使用時(shí)間及強(qiáng)度等。從下面幾方面進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化：

2.2.1 減少焊縫的數(shù)量

在生產(chǎn)中，結(jié)構(gòu)件由焊接在一起的多個(gè)零部件構(gòu)成。在結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，零部件的多少?zèng)Q定焊縫的數(shù)量，零部件少，焊縫自然相對(duì)就少。這樣，從根本上就能遏制焊接應(yīng)力的產(chǎn)生，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件的自身強(qiáng)度。

2.2.2 盡量在應(yīng)力較小處分布焊縫

結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載功能決定了構(gòu)件內(nèi)部對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，如果各構(gòu)件的重量和形狀各不相同，那么受到力的大小也不一樣。應(yīng)力產(chǎn)生的大小不僅與結(jié)構(gòu)件焊縫的部位有關(guān)，還與焊接界面的形狀和大小相關(guān)。因此，結(jié)構(gòu)件哪個(gè)部位受力相對(duì)較小，就在哪個(gè)地方布置焊縫，這樣就能分散應(yīng)力，減少變形的發(fā)生。

2.2.3 要選擇合理的接頭形式

焊接接頭性能優(yōu)異，能使焊接結(jié)構(gòu)保持更高的穩(wěn)定可靠性。大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，焊接接頭不僅對(duì)結(jié)構(gòu)部件的性能產(chǎn)生重要的影響，還決定著其應(yīng)用的范圍。

3 結(jié)語

總之，結(jié)構(gòu)件成品的質(zhì)量和性能取決于焊接工藝以及對(duì)變形的預(yù)防和矯正，優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)件成品是客戶的需求和企業(yè)效益提高的保證。結(jié)構(gòu)件的工藝流程，就是把大量零部件焊接起來的過程，工藝復(fù)雜且具有嚴(yán)謹(jǐn)性。我們?cè)诤附咏Y(jié)構(gòu)件時(shí)，要綜合考慮各種影響其應(yīng)力和變形的因素，以便能對(duì)應(yīng)力和變形問題做出合理的進(jìn)一步處理，有效減少二次加工量。對(duì)于結(jié)構(gòu)件已經(jīng)變形的，采取的校正措施要正確，要滿足產(chǎn)品質(zhì)量及安裝要求。

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