焊接結(jié)構(gòu)件焊接變形控制措施

摘 要：在機(jī)械制造業(yè)進(jìn)行日常的焊接工作時，影響焊接結(jié)構(gòu)將發(fā)生變形的因素很多，因此，在工業(yè)制造中對焊接結(jié)構(gòu)件焊接變形的重視程度越來越高，為了更好的保障工業(yè)生產(chǎn)安全，已經(jīng)發(fā)展成為當(dāng)下必須解決的重要問題?；诖耍疚膶附臃椒捌涔に囈蛩?、結(jié)構(gòu)焊接熱變形以及焊接結(jié)構(gòu)件焊接變形控制措施進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：焊接結(jié)構(gòu);焊接變形;控制措施

[中圖分類號]TG404 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

1 焊接方法及其工藝因素

機(jī)械工程中常用的焊接方法包括以下幾種：埋弧自動焊、手動電弧焊接、二氧化碳保護(hù)焊接等。操作人員在焊接過程中采用的焊接方法不同，在焊接過程中產(chǎn)生的熱量不同，焊接完成后鋼結(jié)構(gòu)變形狀態(tài)也不同。即使采用相同的焊接方式，在實(shí)際工作過程中也會因焊接工藝的不同而產(chǎn)生不同類型的焊接變形問題。也就是說，操作人員應(yīng)在開始機(jī)械焊接前，制定明確的焊接工藝說明，并確保使工作場所的環(huán)境溫度和濕度滿足鋼結(jié)構(gòu)焊接要求，從而保證鋼結(jié)構(gòu)焊接工作能夠順利進(jìn)行.

2 結(jié)構(gòu)焊接熱變形的分析

2.1 變形原因分析

焊接變形的主要是由于焊縫的熱膨脹及其周圍的金屬導(dǎo)致的。在加熱時會出現(xiàn)金屬膨脹、周圍金屬壓縮變形，隨后冷卻過程中收縮和周圍金屬壓縮，又針對冷卻后對焊接件進(jìn)行收縮變形處理。在這種情況下，對板的焊接結(jié)構(gòu)，特別是板的焊接結(jié)構(gòu)的影響是很大的，焊接結(jié)構(gòu)在失去穩(wěn)定性的情況下會產(chǎn)生失穩(wěn)，也就是說，在這種情況下，板的焊接結(jié)構(gòu)會發(fā)生變形，波形變形或凸凹變形。

2.2 焊接結(jié)構(gòu)件制做順序與變形分析

一般在液壓支架結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)中，包括主機(jī)成型板和水平板組成框架，在這種情況下，框架和底板之間的有效連接形成了背面的焊接條件，在成型板與焊接平面之間要做一個完全的銜接，還需要進(jìn)行后續(xù)的維修和穿孔工作。焊接變形產(chǎn)生的主要原因是液壓支架結(jié)構(gòu)件在成形和焊接過程中產(chǎn)生收縮問題，而焊接時的收縮不能改變，但在成型過程中可以用另一種方式來進(jìn)行相應(yīng)的改變。

2.3 鋁合金焊接變形形成原因

鎂合金導(dǎo)熱率高、熱膨脹系數(shù)大，所以焊縫冷卻速度快，近縫區(qū)和母材很容易受到收縮應(yīng)力的作用而產(chǎn)生較大變形，最終形狀、尺寸發(fā)生改變。

2.4 H型鋼焊變形分析

以往應(yīng)用的H型鋼焊接后施工方法容易產(chǎn)生機(jī)翼角變形、壁側(cè)彎曲變形，而為了消除壁側(cè)彎曲變形，通常需要消防加熱進(jìn)行矯治，而采用雙面雙弧同步CO2 氣體保護(hù)焊免清根的焊接方法，焊工在兩側(cè)均勻均勻地接受相同的焊接工藝參數(shù)，確保了壁面兩側(cè)應(yīng)力的相互粘結(jié)，并均勻加熱均勻，在焊接過程中消除了壁面?zhèn)葟澴冃危挥泻附雍蟛判枰拚龣C(jī)翼的角變形.大大縮短了校正周期，減少了加熱過程當(dāng)中針對母材所造成的損傷.

3 焊接結(jié)構(gòu)件焊接變形控制措施

3.1 完善和改進(jìn)焊接的結(jié)構(gòu)

如果要正確控制和有效防止各種焊接結(jié)構(gòu)的焊接件變形，那么首先就需要在合理的設(shè)計(jì)上付出更多的努力，在進(jìn)行焊接之前做出合理的焊接設(shè)計(jì)，只有在一個合理的設(shè)計(jì)如何準(zhǔn)備好，下一步的工作就可以打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。焊縫設(shè)計(jì)的一些具體措施主要包括：注意選擇每個焊縫的合理形狀，選擇合適的焊縫尺寸;如果在不必要的影響下對縫，則應(yīng)盡量減少接縫數(shù)量;為了避免每個焊縫過于集中，必須注意每個焊縫的合理布置。

3.2 剛性固定法的使用

通常來說，剛性大焊接結(jié)構(gòu)零件在進(jìn)行手工焊接之后，出現(xiàn)任何變形的概率都是相對較小的，而一些剛性比較小的焊接結(jié)構(gòu)件經(jīng)過手工焊接也容易產(chǎn)生較大的焊接變形，因此針對這部分焊接結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接時，我們必須采用特殊的焊接夾具。固定在焊接臺上方的固定桿、胎盤或固定點(diǎn)，有效地提高了焊接剛度，從而大大降低了發(fā)生這種變形的可能性。雖然在實(shí)踐中這種焊接方式比直接防止反三角形變形和波形變形更為有效，但特別需要注意的是，工人在進(jìn)行焊接后，應(yīng)等待焊接后工作場所逐漸降低到室內(nèi)正常溫度，便于拔出緊固件，否則容易產(chǎn)生變形問題，另一方面，拿掉零件剛性固定前，也需要盡量進(jìn)行敲擊。

3.3 焊接方法必須合理

在機(jī)械制造過的程當(dāng)中，在焊接零件時選擇正確的焊接方式可以說是非常重要的。如果我們根據(jù)結(jié)構(gòu)焊接件的實(shí)際情況，選擇的焊接方式是線路能量低，可以大大縮小焊接區(qū)的塑性壓縮區(qū)，同時，在焊接過程中，也可以有效地控制焊接結(jié)構(gòu)焊接件的變形?，F(xiàn)階段焊接技術(shù)中有氬弧焊、手持式弧焊和二氧化碳弧焊等方法。因此，在焊接結(jié)構(gòu)件時，如果在工藝上可以實(shí)施三種方法，那么就可以有效地控制焊接結(jié)構(gòu)件的變形。

3.4 減小變形

焊接結(jié)構(gòu)零件焊接時的變形應(yīng)從降低線能開始。通過降低線路能量，可有效防止波形變形、焊接接頭角變形等，減少線性能量控制腳部變形和梯形接頭橫向收縮效果最好。結(jié)構(gòu)件焊接時一般有縱向和橫向焊縫，因此焊接時主要注意波形變形，焊接接頭的角變形等。在一定的線性能量值下，增加面板厚度可以減少收縮變形。然而，在真正的焊接中，必須保證焊接結(jié)構(gòu)的焊接件的焊接。隨著板材厚度的增加，導(dǎo)線能量增加，焊絲和金屬堆焊增加，收縮變形也增加。同時，在實(shí)際進(jìn)行焊接的過程當(dāng)中，很多時候要對焊縫進(jìn)行部分改造，單焊非常難焊透。因此，在設(shè)計(jì)焊接工程時，必須充分考慮板厚因素，做出合理的決策。除此之外，在機(jī)械制造中，為了控制坡口和缺口在根部的影響，生產(chǎn)必須在2毫米平面的專用平臺上進(jìn)行，板材的裁剪尺寸和劃線應(yīng)保證精度.還需要保證在鋼板軋制過程中，鋼板的平均卷軸沿鋼板的軸線和寬度垂直。減小焊接結(jié)構(gòu)焊接件的變形，二是進(jìn)行自由收縮。在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)焊接件時，應(yīng)充分利用焊接后收縮變形與結(jié)構(gòu)反向變形之間的相互抵消。由于變形相互抵消，可以降低焊接件的變形.因此，在焊接過程中進(jìn)行內(nèi)部縱縫焊接，然后進(jìn)行裝配。這樣就可以完全消除零件的應(yīng)力，減少零件的變形.

3.5 對電焊機(jī)的電流量進(jìn)行控制31FCA1A4-F4AE-487D-AA3D-F39C7F92E645

電焊機(jī)可以非常準(zhǔn)確地顯示出當(dāng)前的電耗，因此機(jī)械焊接過程中的電流值對機(jī)械焊接質(zhì)量也發(fā)揮著非常關(guān)鍵性的作用。在焊接的過程當(dāng)中，需要控制點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的分析，避免外觀損壞，提高成品成型標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)盡可能采用模具與模具相結(jié)合的方法切割板材零件。為了更進(jìn)一步減少坑的數(shù)量，也建議采用不橡膠錘或者是銅錘。除銹工作完成之后，堅(jiān)持以砂來去除掉毛刺、掛渣等雜質(zhì)，通過焊接仿真建立合理的焊接參數(shù)，按照焊接操作規(guī)范，并選擇合適的防濺劑和保護(hù)技術(shù)，為了防止切割表面，焊縫交叉位置，如高溫金屬表面結(jié)合焊接飛濺。

3.6 預(yù)留變形尺寸法

在焊接的過程當(dāng)中，液壓支架應(yīng)用是相對來說較為頻繁的。在這兩部分的主要位置，與焊接位置相對應(yīng)的主支撐位置則需要保留一定的空間尺寸，例如說，在ZY4000支架結(jié)構(gòu)中，標(biāo)準(zhǔn)尺寸為340mm的上梁支承寬度，同時，在裝配過程中需要將主支承板的根部位置增大1mm，并且在接口處增加2到3毫米的距離，用支撐板來進(jìn)行固定。在指數(shù)焊接的過程中，也需要移除側(cè)支撐板，同時確保焊接過程中兩個主支承柱之間的應(yīng)力能夠分布均勻，在支承柱的底部位置也能夠進(jìn)行二次處理.

3.7 消除變形

針對焊接已經(jīng)形成了的結(jié)構(gòu)件，也可以采用現(xiàn)代技術(shù)來做出一定的調(diào)整，這樣可以有效底消除焊接的殘余變形。就目前的情況來說，經(jīng)過廣泛的實(shí)踐和理論研究，機(jī)械壓力變形矯直和火焰加熱變形矯直對消除焊接件殘余變形是最為有效的。也正是因?yàn)槿绱?，在焊接操作說明中，對于那些已經(jīng)形成焊接變形的結(jié)構(gòu)件，采用相應(yīng)的消除手段進(jìn)行修復(fù)，提高了結(jié)構(gòu)零件焊接工作的有效性能，降低了焊接過程中由于焊接件質(zhì)量不合格而造成的一系列經(jīng)濟(jì)損失。

3.8 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，這種方法被稱為火焰加熱校正，雖然這種方法通常適用于低碳鋼和大多數(shù)低合金結(jié)構(gòu)，但不適用于易發(fā)生晶間腐蝕的不銹鋼和較硬的鋼材淬火，在火焰加熱過程中，工作人員可以同時施加機(jī)械力，能有效改善矯正效果，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和焊接變形的實(shí)際狀態(tài)決定了嚴(yán)格如何有效選擇點(diǎn)加熱、線加熱或三角加熱.

3.9 收縮變形余量的預(yù)留

按照工件焊接焊縫收縮量的相關(guān)理論，可以得出兩個在計(jì)算經(jīng)方面的驗(yàn)值（鑄鋼箱形梁四周焊接施工點(diǎn)焊焊縫收縮量2mm/m，其他部件結(jié)構(gòu)依此類推）和統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)值（統(tǒng)計(jì)參數(shù)的比例統(tǒng)計(jì)時根據(jù)同一焊接部件數(shù)個焊接產(chǎn)品可在焊接后或接前類比以往相似部件結(jié)構(gòu)比例來計(jì)算統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)），收縮量剩余量設(shè)計(jì)是在焊接工件下部進(jìn)料及焊接加工時預(yù)先設(shè)計(jì)考慮的一個問題，這主要是為了能夠便于設(shè)計(jì)達(dá)到工件焊接后的工件所設(shè)計(jì)要求的工件形狀、尺寸等，在工件焊縫焊接收縮的各個方向上預(yù)先設(shè)計(jì)留出焊縫收縮量，保證工件焊接后的整個構(gòu)件能夠滿足要求的形狀尺寸。應(yīng)值得一提的一點(diǎn)是，如果連接焊縫的各種形狀在實(shí)際應(yīng)用生產(chǎn)過程中達(dá)到了不到一種規(guī)則化的形狀，預(yù)留的每個焊接焊縫收縮量就不能用平常的焊縫理論計(jì)算公式方法來進(jìn)行計(jì)算，而是我們需要通過進(jìn)行多個實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品的無縫焊接收縮試驗(yàn)等以來最終確定每個焊接的焊縫收縮量。

4 結(jié)束語

綜上所述，作為機(jī)械工程當(dāng)中的一項(xiàng)重要的加工技術(shù)，焊接這一技術(shù)也是具有關(guān)鍵性意義的，事實(shí)上，因?yàn)楹附訅毫ο滤霈F(xiàn)的焊接變形，每年都會造成大約千萬元的嚴(yán)重?fù)p失，而這同樣也是在機(jī)械制造當(dāng)中不可避免的一個嚴(yán)重的問題，也正是因?yàn)槿绱?，研究和總結(jié)焊接結(jié)構(gòu)變形的預(yù)防措施是相當(dāng)重要的。

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作者簡介：

郝瑞（1986-），男，民族：漢，籍貫：山西省太原市，學(xué)歷：大學(xué)本科;專業(yè)：金屬材料工程;職稱：工程師;從業(yè)方向：電站焊接，市政管網(wǎng)等工程。31FCA1A4-F4AE-487D-AA3D-F39C7F92E645