焊接結構件焊接變形的控制

趙云

摘要：在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)領域中焊接結構件正越來越受到廣泛的運用，對于焊接本身的尺寸精度和型位公差也提出了更高的標準。但是由于焊接的特殊性，焊接變形是無法避免的，如果焊接嚴重變形會直接影響整個結構件的制作精度和加工效率，同時焊接變形還會造成結構件的內部壓力，對整體焊道會造成撕裂和彎曲的危害，從而弱化整個結構件的牢固。

關鍵詞：結構件;焊接;變形;控制

1、前言

焊接結構件制造的技術在我國的工業(yè)領域上已經(jīng)是非常成熟的了，長期以來我國有成千上萬的焊接工程師為焊接研究出謀劃策，加上黨和政府的大力支持，在人力和物力的投入都是十分巨大的，所以在焊接技術這一塊，我們取得了顯著的成就。在本文中將主要圍繞焊接的結構設計、焊接工藝因素以及對焊接變形的控制闡述。

2、焊接變形產(chǎn)生的原理

在我國，焊接是通過電弧熱，化學熱和物理熱等一系列熱能將金屬材料和焊材融化連接在一起，形成焊接構件接熔池的過程。整個熔池是非常堅固而且容易形成焊縫的，焊接的本質是一個冶金過程。所以當焊接熔池體積小時，它的冷凝速度是很快，因此在焊縫結構容易生產(chǎn)氣孔和裂縫。在結構件焊接的特點使得整個焊接過程中，當結構件受熱時，周圍固定不動的構件無法充分展開，因而在結構件產(chǎn)生壓力回籠，導致焊件扭曲變形，這個變形也被稱為塑性變形[1]。

3、焊接變形的原因和類型

3.1 扭曲變形

焊接的扭曲變形是因為結構件的焊縫連接處不對稱、焊接結構件斷面形狀無法對稱、焊接后背面焊縫收縮導致的變形，主要是因為這3種原因導致的，在有的大的焊接結構件焊接過程中，也有可能會因為焊件的鑲入導致的扭曲變形[2]。

3.2收縮變形

焊接過程中如果焊件因為各種燃燒的影響，導致提前縮短，這個現(xiàn)象也被稱為收縮變形，同時可以分為正面縮短和反面縮短，只要有燃燒產(chǎn)生熱量就會出現(xiàn)焊接收縮變形，基本無法避免。

3.3 波浪變形

在焊接板厚度小于6毫米的焊接過程中，是非常容易出現(xiàn)波浪變形的，整個焊縫收縮的同時，內部的壓力是同時向左右兩側擴散，從而形成波浪形狀的變形。

3.4 角度變形

在焊接圓筒、球形的焊接結構件中，容易出現(xiàn)角度變形。由于焊接過程中，焊接時沿著焊縫軸線垂直的方向變形，從而會形成凹凸不同的菱角形狀，一般是由焊縫表面形狀上不對稱的焊接收縮導致的。

4、控制焊接變形的主要措施

4.1 焊接結構件設計方面

在焊接過程中，要盡量避免焊縫的數(shù)量。在上文中提到減少焊縫的數(shù)量有利于減少整體焊接的變形，可以提高焊接結構件的整體強度。但是如果焊接機械條件有限的情況，又要求結構件強度高，那么在焊接過程中產(chǎn)生更多的焊縫就無法避免了。焊縫出現(xiàn)的數(shù)量少，在焊接中需要的熱量相對也會較少一些，可以節(jié)省工時和焊接材料，可以提高焊接效率[3]。

在焊接的同時，也要選擇好合適的焊縫尺寸。在整個焊接過程中，要優(yōu)先考慮對接焊縫，因為對接焊縫的受力情況是最好的，出現(xiàn)的變形也較少，一般來說焊縫尺寸越大，里面填充的焊接材料就越多，在焊接時需要的熱量就越大，同時也影響焊縫收縮時的壓力，從而造成的結果就是焊接變形了，且焊縫數(shù)量多。所以在焊接時就應想好結構件的焊縫尺寸，比如板塊較大而且厚的要考慮用叉型坡口。叉型坡口的焊縫數(shù)量大約是V字坡口的一半。對于超大板塊要采用U型焊接或者雙U型焊接，減少整體結構件的焊接變形，也使得焊縫數(shù)量減少。

任何焊接都應該合理的選擇結構形狀和焊縫的位置。合理的焊縫位置可以減少結構件焊接的變形，焊縫減少也可以減少熱量的輸入。在焊縫整體對稱和截面中心軸設計這里，要盡可能的減少焊接量，選擇合理的一個厚度位置。

4.2 焊接熱量輸入

一般來說，焊接熱量輸入越多，焊接結構件產(chǎn)生的變形幾率就越大，所造成的焊縫也就越多。所以在焊接過程中，盡量使用加熱面積小，焊接能量集中的焊接工藝，通常情況下要用多層焊接來代替單層焊接，用跳焊和斷續(xù)焊來代替連續(xù)焊接，可以保證焊接質量的同時，也可以減少焊件的熱量輸入情況，減低能源損耗，并且也可以使得焊接變形的幾率變小，大大提高焊接質量[4]。

4.3焊接結構件變形控制

一定要選擇爭取的焊接工藝順序，在焊接過程中，焊接結構件變形的形狀大小是和其本身的剛性大小乘相反態(tài)勢的，如果結構件變形大，那么剛性就小，同理反之。但是焊接結構件的剛性不是一開始就逐漸增大的，而是在裝配和焊接的過程中慢慢變大的，這也使得結構件的整體剛性是要比零部件的剛性大的，所以焊接工程人員在焊接的時候，焊接工藝的順序應該是先完成整體裝配在進行焊接。如橋梁的拼接，就是要先裝配后焊接的工藝，拼接后的橋梁鋼筋強度大，剛性較小，可以降低焊接熱量的損耗，并且焊接變形的幾率也較小。

同時也要考慮到焊接方向的影響，一般先焊接的焊縫容易變形，所以在焊縫同時也要考慮到變形方向的會不會造成結構的剛性產(chǎn)生變化，要優(yōu)先橫向的焊接，再焊接縱向焊接。其次就是剛性固定法。在對大塊鋼板進行焊接時，因為焊縫收縮情況不一，容易出現(xiàn)角度變形和焊口錯位，一般情況下用加碼的焊接工藝來控制焊接后的變形。在筒體和底板焊接的時候，也容易出現(xiàn)焊口錯位，同理也可以采用加碼的焊接工藝來處理。最后就是反變形法，在焊接工藝中反變形發(fā)，在通過在焊接錢將焊接裝配上一個反變形裝置，從而使得焊接后的結構件形成的變形相反，可以達到一個抵消變形的效果。

5、結束語

綜上所述可得，焊接過程中，由于焊接結構件的不同，所以在焊接的過程中要考慮到焊接變形，焊接熱量的影響，同時也要采取合理的應對方法，比如在焊接變形中可以使用反變形裝置，減少整體結構件的變形幾率，還可以考慮熱量的輸入，減少焊縫的數(shù)量，同時提高焊接的質量，獲得更牢固更加優(yōu)秀的產(chǎn)品。

參考文獻

[1]吳華， 管營. 焊接結構件焊接變形的控制[J]. 輕松學電腦， 2020， 000（001）：P.182-182.

[2]張振慶， 周斌， 代智文. 淺談焊接結構件焊接變形的控制[J]. 農(nóng)家科技（下旬刊）， 2020， 000（006）：219.

[3]姜留軍. 淺談鋼結構焊接應力、變形的控制[J]. 企業(yè)家天地（理論版）， 2020.

[4]趙晶. 淺析如何有效控制鋼結構的焊接變形及應力[J]. 中國設備工程.