試論控制焊接變形在鋼結(jié)構(gòu)制作中的作用

楊華 吳同軍 韓松林

摘要：隨著材料學的進步與發(fā)展，現(xiàn)代制作工藝更加青睞于鋼結(jié)構(gòu)所帶來的高強度與高剛度。但是在鋼結(jié)構(gòu)制作工程中難免會由于焊接工藝不良導致其發(fā)生形變，從而影響鋼結(jié)構(gòu)的外觀與質(zhì)量，故本文主要總結(jié)控制鋼結(jié)構(gòu)制作過程中焊接變形的方法，并強調(diào)其作用。

關(guān)鍵詞：焊接變形;鋼結(jié)構(gòu);控制方法;作用

引言：

鋼結(jié)構(gòu)制作離不開鋼材之間的連接，而為了保證鋼材的連接強度，有關(guān)方面通常會采用焊接形式來實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性與美觀性。但是由于焊接工藝自身需要伴隨較高的作業(yè)溫度，因此會在一定程度上影響鋼材的原有物性，從而在焊接后導致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)相應(yīng)的焊接變形。為了解決這一問題，有關(guān)人員建立了成熟的控制焊接變形的方法，故本文對其方法進行總結(jié)并討論其作用。

1.控制鋼結(jié)構(gòu)制作過程中焊接變形的方法

1.1規(guī)范焊接順序

對于規(guī)范焊接順序這一方法而言，通常針對于構(gòu)造較為復雜的鋼結(jié)構(gòu)制作。一般情況下，人們在初次接觸鋼結(jié)構(gòu)焊接時，常規(guī)思路通常為按照生活習慣對鋼結(jié)構(gòu)以橫縱貫穿的順序進行焊接。但是鋼結(jié)構(gòu)焊接不同于普通結(jié)構(gòu)的拼接，最大差異在于焊接的連接方式會在作業(yè)過程中產(chǎn)生大量的溫度變化，若未能按照規(guī)定順序進行焊接，會導致鋼結(jié)構(gòu)成品在完成時出現(xiàn)較大的形變累積，嚴重影響成品質(zhì)量。為此，有關(guān)人員應(yīng)該摒棄焊接方向上的常規(guī)思路，以優(yōu)先處理小型結(jié)構(gòu)、滯后處理復雜大型結(jié)構(gòu)的順序進行焊接，從而盡量較小每個環(huán)節(jié)帶來的形變積累，并在大型結(jié)構(gòu)拼接過程中予以矯正，最后保證鋼結(jié)構(gòu)形變最小化[1]。

1.2設(shè)計強度較高的焊接節(jié)點

在進行鋼結(jié)構(gòu)施工之前，一定需要有關(guān)人員對整體的鋼結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，并規(guī)范對應(yīng)的焊接節(jié)點，為了更加有效的減少焊接所帶來的變形問題，設(shè)計人員一定要充分考慮鋼材的自身結(jié)構(gòu)，將強度較高的位置設(shè)定成焊接節(jié)點，并保證鋼結(jié)構(gòu)整體的美觀性。這不僅需要設(shè)計人員具有一定的審美高度，同時還需要設(shè)計人員對于鋼材的型號、物性具有非常深的了解，才能在設(shè)計上盡量規(guī)避焊接的變形風險，增加鋼結(jié)構(gòu)的實用性。例如，在進行橋梁相關(guān)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，大梁與承重柱的焊接節(jié)點設(shè)計位置通常接近截面中軸位置，這樣不僅能夠保證整體構(gòu)造的美觀性，同時還能使焊接節(jié)點處于材料強度最大的位置，即便其發(fā)生微觀上的形變，對于其他位置所能產(chǎn)生的影響也通常較小。

1.3借助固定夾具進行焊接

焊接夾具對于焊接工藝而言一直都是較為有效的輔助工具。在鋼結(jié)構(gòu)的實際焊接過程中，由于個別鋼材的體積較大、結(jié)構(gòu)較為復雜、焊接點較為深入等原因，需要借助機械系統(tǒng)幫助焊接人員或焊接機器人對鋼材進行固定。而經(jīng)過設(shè)計的焊接夾具不僅能完美契合鋼材形狀，還能在焊接過程中控制鋼材的穩(wěn)定性，使焊縫或焊點在整個連接過程中不會出現(xiàn)松動問題，為焊接提供更優(yōu)的作業(yè)空間。同時隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，當下很多焊接夾具具有相對完善的降溫功能，其主要作用是保證鋼材在焊接過程中能夠迅速得到降溫，從而減少鋼材由于溫度變化而引起的收縮及應(yīng)力變形，使鋼結(jié)構(gòu)制作盡量還原設(shè)計尺寸[2]。

1.4反變形法

所謂反變形法，即是通過運用鋼材在焊接中固有的形變趨勢，來滿足人們對于鋼結(jié)構(gòu)的最終要求。該方式對于整個鋼材焊接的發(fā)展起到了一定的推進作用，同時也在一定程度上說明有關(guān)技術(shù)人員對于鋼材焊接變形的深入了解，因此只有充分了解鋼材焊接的變形量與變形趨勢，才能將原本不受控制的焊接變形化為己用，是一種非常聰明的焊接方式。

而有關(guān)人員在利用鋼材焊接的反變形法時，需要注意以下內(nèi)容：第一、先以焊接變形方向的反方向為基礎(chǔ)來進行變形;第二，注意在焊接的基礎(chǔ)上直接彌補預(yù)先變形和轉(zhuǎn)接變形，這樣才能夠更好地提升焊接的質(zhì)量;第三，焊接技術(shù)人員可以在分析大型鋼結(jié)構(gòu)要求的基礎(chǔ)上選擇合適的焊接材料，再直接選擇合適的焊接材料的規(guī)格。上述內(nèi)容說明，在進行焊接反變形的過程中，需要鋼結(jié)構(gòu)制作的本身設(shè)計能夠滿足利用反變形的條件，同時也要注意鋼材型號、物性在焊接過程中所產(chǎn)生的影響，只有這樣才能幫助有關(guān)人員更好的利用該方法實現(xiàn)最終焊接目的。

此外，對于反變形的應(yīng)用，有關(guān)人員也要掌握一定的數(shù)據(jù)收集技巧，在材料變形數(shù)據(jù)不夠精準的情況下，需要學會控制變量的方式對材料的實際變形情況進行記錄，并將收集的結(jié)果應(yīng)用到實際焊接作用過程中。而在收集數(shù)據(jù)時，一定要針對作業(yè)的環(huán)境溫度、焊接位置、焊接時間等參數(shù)進行詳細記錄，并保證實際焊接過程中與實驗條件一致。

2.控制焊接變形在鋼結(jié)構(gòu)制作中的作用

通過對于鋼結(jié)構(gòu)制作中控制焊接變形的方法介紹，可知為有效解決鋼結(jié)構(gòu)的變形問題，有關(guān)人員不惜開發(fā)多種控制辦法，來減少鋼材在焊接過程中所發(fā)生的必然形變。這說明，焊接變形對于鋼結(jié)構(gòu)制作的影響是較為巨大的，而控制焊接變形不僅能夠有效幫助鋼結(jié)構(gòu)制作滿足預(yù)期設(shè)計要求，提升其美觀性與結(jié)構(gòu)強度，還能有效促進工業(yè)過程中，鋼結(jié)構(gòu)制作對于上下流程的銜接，極大程度上增強工業(yè)企業(yè)的工作效率，從而更好的推動整個行業(yè)的發(fā)展與進步[3]。此外，控制焊接變形還能為鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作提供良好的數(shù)據(jù)支持，當設(shè)計人員充分掌握鋼材焊接變形時，對于整體設(shè)計尺寸的把控將會更為精準，從而提升設(shè)計效率，降低設(shè)計成本。

3.結(jié)束語

綜上所述，對于控制焊接變形對于鋼結(jié)構(gòu)制作能夠產(chǎn)生非常有益的促進作用，有關(guān)人員要正確認識到這一點，并不斷優(yōu)化控制焊接變形的方法，為鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)的進步而不斷努力。

參考文獻

[1]王旭.波形鋼腹板梁全熔透焊縫高效焊接方法的應(yīng)用及變形控制[J].焊接技術(shù)，2021，50（08）：86-91.

[2]孫陳晨，姜金泉.設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)制造難點及控制要點[J].建筑施工，2021，43（08）：1527-1529.

[3]趙興剛.鋼結(jié)構(gòu)制作中防止焊接變形的實踐分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2021，11（19）：95-97.