鋁合金構(gòu)件焊接變形研究及焊接工藝優(yōu)化探討

周桂芬

（湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院，湖南 長沙 412001）

1 焊接變形原因及主要類型

（1）變形原因。導致鋁合金構(gòu)件焊接變形的主要原因如下。第一，因焊弧熱而熔化成池狀的母材部分也就是常說的“熔池”，它的大小和形狀對焊接工藝的效果具有比較明顯的影響作用，當熔池的尺寸過大時，它將導出較多的參與熱量，這種熱量作用于焊接部位，會導致該部位出現(xiàn)嚴重的變形問題；第二，在進行金屬構(gòu)件焊接的過程中，需要交替使用熱加工和冷加工，熱加工的主要工作目的是為了實現(xiàn)對焊接部位的軟化，實現(xiàn)鋁合金構(gòu)件與焊接部位的融合，而冷加工的主要工作目的是要完成冷卻、定型工作，通過冷卻加工是焊接部位迅速凝固，防止出現(xiàn)嚴重的變形問題，但是目前在進行冷熱加工的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些不符合操作流程的現(xiàn)象，不規(guī)范的操作行為不僅會影響冷、熱加工的效果，也會造成焊接構(gòu)件變形的問題；第三，焊接過程中焊接構(gòu)件在單位時間內(nèi)所能夠傳遞的熱量，也是引發(fā)焊接變形問題的主要原因，當熱量的傳導效率過大時，就會加大焊接部位母材的熔化速度，不僅不易焊接成功，也會導致后期出現(xiàn)嚴重的焊接變形問題；第四，焊接過程中對于熱量均勻性的把握，對于鋁合金構(gòu)建在焊接之后是否發(fā)生變形具有重要的影響作用。如果不同部位的受熱不均勻，鋁合金構(gòu)件就會根據(jù)所感受到的熱量發(fā)生相應的反應，產(chǎn)生變形問題。

（2）變形分類。專業(yè)的焊接工作人員通常將常見的焊接變形分為瞬間變形和殘余變形兩種。瞬間變形是指在焊接過程中的瞬間受到了能量較大的熱傳導，致使鋁合金構(gòu)件或者母材部位在很短的時間內(nèi)發(fā)生變形。瞬間變形可以分為面內(nèi)移位變形、面外移位變形以及相變組織變形。

圖1 鋁合金構(gòu)件焊接過程中需要用到的精密構(gòu)件

2 優(yōu)化鋁合金焊接工藝的措施

（1）制定合理的焊接設計方案。隨著裝備制造行業(yè)工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來，焊接工程技術(shù)的種類越來越多，可供選擇的焊接技術(shù)也越來越多，因此在工藝設計環(huán)節(jié)，技術(shù)人員需要根據(jù)接縫的實際情況選擇最恰當?shù)暮附蛹夹g(shù)。在技術(shù)方案得到確定之后，焊接人員需要對鋁合金構(gòu)建的尺寸、規(guī)格、形狀等進行細致的規(guī)劃和說明，構(gòu)件與母材之間的縫隙越小越好，現(xiàn)在縫隙偏大的情況下，工作人員應該對鋁合金構(gòu)件的布局進行反復的研究分析，將所需焊接的縫隙數(shù)量控制在最低的范圍之內(nèi)，這可以將瞬時變形和殘余變形對整體焊接工作的不良影響降到最低。焊接技術(shù)的不合理使用不僅浪費時間，也會對鋁合金構(gòu)建造成破壞，抬高焊接成本，因此很多焊接技術(shù)人員會在進行實際的焊接工作之前先進行模擬焊接，這種方式有效的提高了焊接施工的準確性，在目前的焊接工作中應用比較普遍，并值得被進一步的應用與推廣。

（2）提高焊接技能。焊接技術(shù)人員要不斷提高焊接技藝，從焊接施工的準備階段開始，防止焊接過程中出現(xiàn)瞬間變形以及焊接結(jié)束之后的殘余變形。在焊接工作的準備階段，焊接技術(shù)人員需要對鋁合金構(gòu)件的具體規(guī)格體以及工程技術(shù)的執(zhí)行標準進行反復的確認。在準備開始進行時，焊接人員可以通過拉伸的方式，對鋁合金構(gòu)件的質(zhì)量進行評估，確定質(zhì)量合格后，采用適當?shù)墓潭ù胧?，進行鋁合金構(gòu)件的拼接工作，為接下來的焊接工作進行準備。焊接時，技術(shù)人員一定要按照事先參照的焊接工作標準進行焊接作業(yè)，盡量保持各個部位受熱均勻，這樣就可以將焊接縫出現(xiàn)瞬間變形的風險降到最低。焊接技術(shù)之后，由于其仍存在殘余變形的風險，工作人員需要對鋁合金構(gòu)建進行水平測試，如果焊接部位存在殘余變形的風險，工作人員就要及時的采取補救措施，比如很多技術(shù)人員會采用熱加工的方式對殘余變形部位進行焊接矯正，也有焊接人員采用特定的機械進行變形矯正。

（3）加強焊接技術(shù)研究。鋁合金構(gòu)件的焊接變形問題是裝備制造行業(yè)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，相關(guān)技術(shù)人員對其進行了較多的技術(shù)研究，并取得了良好的實踐成果，如采用模擬實驗的方式對焊接工藝的合理性進行測定，就具有良好的技術(shù)效果。因為通過實驗模擬，焊接人員可以對焊接部位可以承受的熱量值、焊接縫隙的尺寸以及發(fā)生瞬間或者殘余變形的可能性進行全面的掌握。值得注意的是，在進行焊接的過程中，焊絲的直徑參數(shù)、焊絲的成分以及焊絲的表面質(zhì)量等都對焊接工作所能傳導的熱量具有直接的影響，焊接過程還需要對焊絲的各項指標進行嚴格的控制。

3 結(jié)語

在對鋁合金焊接發(fā)生變形的原因進行分析時，需要對焊接的前中后期的相關(guān)工作進行充分的考量和分析，并在此基礎(chǔ)上制定出具有針對性的焊接技術(shù)優(yōu)化措施，為裝備制造的整體質(zhì)量提供良好的保障。