金屬結(jié)構(gòu)焊接變形控制與矯正途徑探討

庚柏濤

（大慶石油管理局有限公司裝備制造分公司,黑龍江 大慶 163000）

金屬結(jié)構(gòu)件，就是用金屬為原材料制作成的可組合的標準工件，使用它可以用簡便的安裝方法，完成對工件的裝配工作。在生產(chǎn)金屬結(jié)構(gòu)件時，通常采用焊接技術(shù)對零部件進行固定，然后在進行生產(chǎn)加工，但在焊接過程中，往往會因為許多因素導致焊接變形，對生產(chǎn)造成一定的影響。為此，金屬結(jié)構(gòu)焊接變形的控制和矯正途徑就顯得十分重要。

1 常見的焊接變形的類型

（1）金屬結(jié)構(gòu)的橫向變形和縱向變形。金屬結(jié)構(gòu)的橫向變形和縱向變形可以統(tǒng)稱為收縮變形。橫向變形的原因主要是由于金屬構(gòu)件在加熱過程中，受熱的地方不同，受熱程度不同，然后金屬構(gòu)件在后期的冷卻過程中也會有所不同，因此導致了金屬結(jié)構(gòu)的橫向變形；縱向變形的原因主要是金屬構(gòu)件在冷卻時，金屬板由于受熱程度較大造成的壓縮度較大，同理，冷卻對的收縮度也較大，所以就導致了金屬結(jié)構(gòu)的縱向變形。

（2）金屬結(jié)構(gòu)的角變形和彎曲變形。角變形發(fā)生的部位主要是在焊接的接頭、對接的接頭以及接頭焊縫中。是由于金屬構(gòu)件的金屬板比較厚，而后的金屬板并不能達到均勻受熱的狀態(tài)，會出現(xiàn)一邊熱一邊涼的情況，局部受熱的金屬板受熱的一方溫度高，沒有受熱的金屬板一方溫度較低，因此導致了金屬構(gòu)件收縮不能完全一致，從而使得角度發(fā)生改變，造成了金屬構(gòu)件的角變形；另外，彎曲變形也是金屬構(gòu)件在焊接過程中比較常見的變形類型，這類變形給金屬構(gòu)件帶來的影響非常大，彎曲變形的原因是金屬構(gòu)件在冷卻時出現(xiàn)了收縮，使得金屬構(gòu)件的橫向和縱向收縮均受損，所以發(fā)生了彎曲變形，給金屬構(gòu)件的焊接造成了很大的困擾。

（3）金屬結(jié)構(gòu)的扭曲變形和波浪變形。由于縱向焊接分布極不均勻，焊接順序亂等因素的影響，使得金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了扭曲變形，扭曲變形是焊接變形中一種很復雜的現(xiàn)象，不容易形成，但一旦形成也很難進行矯正；波浪變形是焊接過程中加熱的殘余熱力所導致的，主要出現(xiàn)在比較薄的金屬板上，薄的金屬板受熱和冷卻速度快使得金屬構(gòu)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了相應的變化，金屬板自身無法承受因此造成了波浪變形。

2 金屬結(jié)構(gòu)焊接變形的影響因素

焊接變形可以分為整體變形和局部變形兩部分，整體變形是全部金屬板發(fā)生變形，變形的原因是焊接時受熱區(qū)域的不同引起的。在金屬構(gòu)件焊接過程中，一般不會出現(xiàn)整體變形，否則會很難矯正；局部變形是金屬板某部分區(qū)域發(fā)生變形，局部變形是比較容易矯正的。金屬結(jié)構(gòu)焊接變形的影響因素如下。

（1）焊接時焊縫接觸面積的影響。焊縫接觸面積的大小要在預期的范圍內(nèi)，如果焊縫接觸面積過大，則會導致受熱不均，同時冷卻的收縮性能變差，容易發(fā)生金屬板變形。

（2）焊接時熱輸入的影響。通常情況下，熱輸入較大，受熱的區(qū)域和范圍也就越大，因此冷卻的速度就會變慢，接頭的可塑性就會變差，不管是橫向變形、縱向變形、角變形還是波浪變形都會受到影響。

（3）金屬構(gòu)件的預熱、層間溫度的影響。當預熱和層間溫度過高時，熱輸入就會增大，進而冷卻速度變慢，金屬板就會發(fā)生變形。

（4）焊接方法的影響。在金屬結(jié)構(gòu)焊接過程中，焊接方法的不同會導致焊接變形程度不同，比如使用手工電焊，往往因為人為誤差導致金屬板發(fā)生變形。

（5）焊縫位置的影響。在焊接中，如果焊縫位置在金屬板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中不對稱，就會引起各種變形。

（6）結(jié)構(gòu)形狀的影響。結(jié)構(gòu)形狀的不同，即結(jié)構(gòu)剛性的不同，對于剛性大的構(gòu)件，焊接后變形程度較小，而剛性小的構(gòu)件，焊接后變形程度較大。

（7）焊接規(guī)范的影響。各種金屬構(gòu)件都有其特定的裝配方式，不同的裝配方式會影響結(jié)構(gòu)的變形。

3 金屬結(jié)構(gòu)焊件變形的控制方法

（1）焊接節(jié)點的合理性。就金屬構(gòu)件的焊接而言，焊接節(jié)點的設計是十分重要的，科學合理的焊接節(jié)點可以使整個焊接流程順利進行。為此，在焊接前相關技術(shù)人員應該繪制出圖紙，操作人員根據(jù)圖紙進行焊接，圖紙的設計一定要重視焊接節(jié)點的安排，從而保證整個焊接過程的進行。因此，按照當今的金屬結(jié)構(gòu)焊接來說，焊件中的焊縫數(shù)量和大小不可以過大或者過多，只有這樣才能夠有效保證焊接變形。另外，焊接節(jié)點的承受力一定要符合預定的目標，不可過大，減少焊接接頭與焊縫之間的接觸，從而有效地減少因焊接節(jié)點的不合理而發(fā)生的焊接變形。

（2）焊接順序的有序性。在金屬結(jié)構(gòu)焊接時，發(fā)生焊接變形的主要原因之一是由于焊接順序的錯亂，這是因為焊接順序很大程度上影響了焊接變形的程度，這就需要在焊接時相關操作人員具備豐富的經(jīng)驗，憑借經(jīng)驗來選擇焊接順序，在金屬結(jié)構(gòu)焊接時有序的焊接順序可以矯正和控制焊接變形。當然，不同的金屬結(jié)構(gòu)焊接變形的影響因素也存在著很大的不同，焊件的焊縫不同則需要不同的焊接方式，例如T型金屬結(jié)構(gòu)，在其焊接過程中需要采用尖端焊接的方式，然后在整個焊接過程中橫向焊接，再進行縱向焊接，采用這樣順序的焊接順序就可以有效地保證焊接的正常進行。

（3）焊接方法的有效性。合理有效的焊接方法可以使整個焊接過程事半功倍，選擇一個好的焊接方法可以確保焊接過程中不易發(fā)生變形。近年來，我國金屬結(jié)構(gòu)焊接方法已經(jīng)趨于成熟，焊接方法也很多，要想讓這些焊接方法充分發(fā)揮出最大的效益，還要針對不同的金屬結(jié)構(gòu)進行選擇。

（4）焊接人員的專業(yè)素養(yǎng)。對于金屬焊接來說，焊接人員的專業(yè)程度是至關重要的，在焊接過程當中，如果焊接人員有所懈怠，將會導致整個焊接過程功虧一簣，如果焊接人員操作不到位，出現(xiàn)任何問題，將會影響整個金屬焊接。為此，必須提高焊接人員的專業(yè)技能和承擔意識，必要時，要對焊接人員進行監(jiān)督，嚴格要求焊接人員，設立獎懲制度，促進焊接人員的積極性。

4 矯正金屬結(jié)構(gòu)焊接變形的有效措施

（1）對金屬結(jié)構(gòu)焊接變形進行外力矯正。在對金屬焊接變形進行矯正時，可以利用外部作用力對其進行矯正。詳細來說，就是通過對金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生變形部位施加物理外力的方式，使其金屬結(jié)構(gòu)進行舒展，從而使變形的部位恢復到變形之前的狀態(tài)，從而實現(xiàn)對金屬結(jié)構(gòu)焊接變形的矯正。通常情況下，對于比較小的金屬構(gòu)件，可以利用錘子等工具對變形處進行敲打，從而使焊縫實現(xiàn)延展，從而矯正金屬結(jié)構(gòu)；而大型的金屬構(gòu)件，由于其重量、體積都比較大，所以一般都會使用噸位比較大的壓力機對其進行矯正。但值得注意的是，外力矯正的方式雖然較為簡單，但是其容易造成金屬疲勞，影響金屬的強度，所以外力矯正的方式只能局限于延展性、塑性比較高的金屬材料上。

（2）對金屬結(jié)構(gòu)焊接變形進行加熱矯正。除了外力矯正的方式以外，還可以通過二次加熱的方式對金屬結(jié)構(gòu)焊接變形進行矯正。金屬結(jié)構(gòu)之所以會出現(xiàn)焊接變形，其主要原因就是在焊接期間，金屬結(jié)構(gòu)受熱不均勻造成的。因此，可以通過對金屬結(jié)構(gòu)的二次加熱，提升變形部位的可塑性，從而實現(xiàn)對焊接部位的矯正。但是，在通過二次加熱的方式對金屬結(jié)構(gòu)焊接變形進行矯正時，要根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)的型變量對溫度進行調(diào)節(jié)和把控，因為同一種金屬在不同的溫度下，會產(chǎn)生不同的形態(tài)變化，如果對溫度的把控做都不夠到位，那么金屬結(jié)構(gòu)在二次加熱后就會變都更脆，容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

5 結(jié)語

金屬結(jié)構(gòu)焊接引起的變形危害是非常大的，焊接中由于焊接溫度的變化而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形，會大大影響使用金屬構(gòu)件行業(yè)的發(fā)展，所以，我們應該在發(fā)現(xiàn)焊接變形之前就找出問題所在，進行及時的預防與矯正，從而有效地減少金屬結(jié)構(gòu)焊接變形。