淺談焊接結(jié)構(gòu)件焊接變形的控制

魏苛苛

【摘要】焊接是一項對技術(shù)要求較高的工藝，如果焊接者技術(shù)水平有限的話，焊接時候很容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件的變形，因此，焊接時候，常常需要對焊接變形進(jìn)行控制。本文對焊接變形的控制措施進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】焊接結(jié)構(gòu)? 焊接變形? 分析原因

焊接是一項對技術(shù)要求較高的工藝，如果焊接者技術(shù)水平有限的話，焊接時候很容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件的變形，因此，焊接時候，常常需要對焊接變形進(jìn)行控制。

一、焊接結(jié)構(gòu)件變形分類

焊接結(jié)構(gòu)件變形的原因有很多，其中就包括母材的材質(zhì)導(dǎo)致的變形、填充材料導(dǎo)致的變形、焊接方法不嫻熟或者方法不正確導(dǎo)致的變形、焊接參數(shù)（WPS文件參數(shù)）導(dǎo)致的變形、焊接順序不正確導(dǎo)致的變形還有冷卻時間及焊接過程中是否有約束等問題導(dǎo)致的焊接結(jié)構(gòu)件變形等原因，但是這些原因歸根結(jié)底是由于焊接殘余應(yīng)力造成的。

二、焊接變形的形成及將導(dǎo)致的后果

（1）焊接熱過程是一個十分復(fù)雜的問題，在實施焊接作業(yè)時，焊接工藝選擇的合理性與否，可能導(dǎo)致工件整體受熱不均勻問題突出，從而造成工件內(nèi)部應(yīng)力分布不均勻、工件變形嚴(yán)重，無法正常使用。焊接熱過程的局部性或不均勻性。多數(shù)焊接過程都是進(jìn)行局部加熱的，只有在熱源直接作用下的區(qū)域受到加熱，有熱量輸入，其他區(qū)域則存在熱量損耗。受熱區(qū)域金屬熔化，形成焊接熔池，這種局部加熱正是引起焊接殘余應(yīng)力和焊接變形的根源。焊接熱過程的瞬時性。由于在金屬材料中熱量的傳播速度很快，焊接時必須利用高度集中的熱源。這種熱源可以在極短的時間內(nèi)將大量的熱量由熱源傳遞給工件，這就造成了焊接熱過程的時變性和非穩(wěn)態(tài)特性。焊接熱源的相對運(yùn)動。由于焊接熱源相對于工件的位置不斷發(fā)生變化，這就造成了焊接熱源的不穩(wěn)定性。

（2）工件在沒有外力作用的條件下，存在平衡于物體內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力。在進(jìn)行焊接作業(yè)的工件上，工件受熱后會膨脹，冷卻后會收縮，溫度的變化使工件產(chǎn)生變形，克服這種變形產(chǎn)生了平衡于工件的熱應(yīng)力，這種熱應(yīng)力是由于工件不均勻加熱引起的。在沿著焊縫方向上產(chǎn)生殘余應(yīng)力稱為縱向應(yīng)力;在垂直于焊縫方向產(chǎn)生的殘余應(yīng)力稱之為橫向應(yīng)力，對進(jìn)行施焊的工件而言殘余應(yīng)力的存在對焊接工件產(chǎn)生的影響是多方面的，其中不乏負(fù)面的影響。內(nèi)應(yīng)力對靜載荷的影響。在一般焊接構(gòu)件中，焊接區(qū)的縱向拉伸殘余應(yīng)力峰值較高，對于某些材半來說，可以接近材料的屈服強(qiáng)度。內(nèi)應(yīng)力對剛度的影響。如果構(gòu)件中存在與外載荷力.向一致的內(nèi)應(yīng)力，并巨內(nèi)應(yīng)力的值為材料的屈服強(qiáng)度，則在外載荷作用下的剛度要降低，并且卸載后構(gòu)件的變形不能完全恢復(fù)。在實際生產(chǎn)中，橫向焊縫和火焰校正都有可能在相當(dāng)大的截面上產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力對桿件壓穩(wěn)定性的影響。當(dāng)構(gòu)件承受壓力外載荷時，外加壓力和壓縮內(nèi)應(yīng)力疊加，將使壓應(yīng)力區(qū)內(nèi)的金屬首先達(dá)到屈服強(qiáng)度，屈服區(qū)內(nèi)的應(yīng)力不在增加，則使該區(qū)喪失了進(jìn)一步承受外載荷的能力。

三、焊接結(jié)構(gòu)件變形的預(yù)防措施和手段

（1）完善和改進(jìn)焊接的結(jié)構(gòu)。如果想要控制和預(yù)防焊接結(jié)構(gòu)件的變形，只有把設(shè)計做好了，才能為下面的步驟打好基礎(chǔ)。做好設(shè)計的具體措施有：選擇合理的焊縫形式和大小合適的尺寸;若是遇到不必要的焊縫要盡量減少;為了避免焊縫太集中就必須合理安排焊縫的位置。

（2）剛性固定法的使用。一般說來，剛性大的結(jié)構(gòu)件經(jīng)過焊接后發(fā)生變形的可能都會比較小，而剛性比較小的結(jié)構(gòu)件經(jīng)過焊接后可能會產(chǎn)生大的變形那么對待這種容易變形的結(jié)構(gòu)件就得采用專用的夾具、支撐桿、胎具或點固在工作臺上來提高它的剛性，以此來減小變形情況的發(fā)生，這種方法在實踐中比防止角變形和波浪變形更加有效，但必須指出的是，工人在工件焊接后，得等焊接后工件溫度下降到室內(nèi)溫度后，才能拿開固件，否則就容易出現(xiàn)事故。

（3）收縮變形余量的預(yù)留。根據(jù)焊接收縮理論，得出計算值件謅形梁四周施焊收縮量2mm/m，其他結(jié)構(gòu)依此類推和經(jīng)驗值滲數(shù)的統(tǒng)計時根據(jù)同一部件數(shù)個產(chǎn)品焊接后或類比以往相似結(jié)構(gòu)來統(tǒng)計參數(shù)，收縮余量是在工件下料及加工時預(yù)先考慮的問題，這是為了便于達(dá)到焊接工件所要求的形狀、尺寸等，在焊縫收縮的方向上預(yù)先留出收縮量，保證焊接后的構(gòu)件滿足要求的尺寸。

（4）反變形法的使用。理論計算值和經(jīng)驗可以預(yù)先估計出結(jié)構(gòu)焊件變形的大小和方向，以保證在焊接裝配時能給予一個方向相反大小也相等的人為的變形，焊接的不對稱會導(dǎo)致收縮變成角變形，那么就可以在裝配時加上一個與變形相反的角度，這樣就使得焊接后的變形與反變形相互抵消，那么工件也就滿足要求的尺寸。

四、焊接變形的糾正

糾正焊接變形的方法主要有2種——機(jī)械糾正和火焰加熱糾正，他們實質(zhì)上都是使得焊接結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生新的變形來抵消焊接變形。

（1）機(jī)芯糾正方法。給構(gòu)件施加來自外部的機(jī)械力，使得構(gòu)件產(chǎn)生與原來的焊接變形的方向相反的塑性變形，以便于能夠抵消焊接變形，這樣的方法叫做機(jī)械糾正。而來自外部機(jī)械力的施加則可以通過錘擊、壓力機(jī)及碾壓等方法來實現(xiàn)，但這種方法只適合剛性較小且不太厚的板結(jié)構(gòu)。

（2）火焰加熱的糾正方法。利用火焰加熱時產(chǎn)生的局部壓縮塑性變形使得構(gòu)件較長的部分在冷卻過后縮短以抵消變形，這種方法叫火焰加熱糾正，不過這種方法一般主要適用于各種低碳鋼和大部分的低合金結(jié)構(gòu)鋼，卻不適用于有晶間腐蝕傾向的不銹鋼和淬硬傾向較大的鋼，工作人員在進(jìn)行火焰加熱過程中，也可以同時施加機(jī)械力，這樣可以有效地提高矯正效果，構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點和焊接變形的實際情況決定了是選擇點狀加熱、線狀加熱還是三角形加熱等方式。

五、結(jié)語

焊接變形嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量，如果處置不當(dāng)將會給企業(yè)帶來巨大損失，因此，要加強(qiáng)技術(shù)研究，減少焊接過程中的變形問題，同時還要加大對焊接變形結(jié)構(gòu)件糾正的技術(shù)探索力度，最大限度減少焊接變形帶來的損失。

參考文獻(xiàn)：

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