淺談金屬結(jié)構(gòu)制作中的焊接質(zhì)量控制

李志廣 洪斌

摘 要：金屬結(jié)構(gòu)件主要包括框架式與箱形式兩種形式的構(gòu)件。金屬結(jié)構(gòu)件在生產(chǎn)的過程中，通常都是用焊接的方法對(duì)零件進(jìn)行定位的，然后將工件進(jìn)行組裝，這就是生產(chǎn)組裝結(jié)構(gòu)件。但是，金屬結(jié)構(gòu)件在進(jìn)行生產(chǎn)組裝的過程中，由于焊接中的焊接應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)件焊接變形，從而對(duì)結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、加工精度造成了嚴(yán)重的影響。另外，焊接變形還會(huì)導(dǎo)致焊接件的形狀、尺寸發(fā)生變形，在焊接完成之后還要對(duì)變形產(chǎn)品進(jìn)行一系列的矯正工作，不僅嚴(yán)重影響工作的進(jìn)度，還會(huì)導(dǎo)致新問題的出現(xiàn)。因此，只有控制好焊接應(yīng)力與變形，才能提高金屬結(jié)構(gòu)件的整體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：金屬結(jié)構(gòu);質(zhì)量控制;焊接

前言

在金屬結(jié)構(gòu)制作中，焊接是應(yīng)用最為普遍的一種工藝技術(shù)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的需求也逐漸增加，使得金屬結(jié)構(gòu)制作中的焊接質(zhì)量控制工作也越來越重要。在金屬結(jié)構(gòu)焊接整個(gè)過程中，包括的質(zhì)量控制內(nèi)容主要分為焊接前的質(zhì)量控制，焊接過程中的質(zhì)量控制以及焊接后的質(zhì)量控制。從焊接質(zhì)量控制成本方面來看，焊接前和焊接過程中的質(zhì)量控制幾乎沒有成本;從焊接質(zhì)量控制的效果而言，焊接前和焊接過程中的質(zhì)量控制屬于預(yù)防性控制，可以使焊縫的合格率有效提高。因此，相關(guān)人員應(yīng)該將工作重點(diǎn)放在這兩個(gè)內(nèi)容上。

一、金屬結(jié)構(gòu)制作中焊接質(zhì)量控制影響因素

1.1 焊接材料的因素

金屬結(jié)構(gòu)制作中，在進(jìn)行焊接施工作業(yè)時(shí)，焊接的質(zhì)量直接會(huì)受到焊接材料的影響。因此，為了使焊接產(chǎn)品的質(zhì)量得到有效保證，相關(guān)人員在進(jìn)行焊接材料的采購工作時(shí)，必須嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)部門提出的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采購。

1.2 焊接人員的因素

金屬結(jié)構(gòu)制作中，在進(jìn)行焊接施工作業(yè)時(shí)，不同的焊接方法對(duì)人的依賴程度也會(huì)有所不同，比如，對(duì)于以手工焊接為主的焊件，金屬結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量將會(huì)直接受到焊接人員的工作態(tài)度及技術(shù)水平的影響，就算是自動(dòng)化焊接設(shè)備，也需要在人的輔助下進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)的焊接工作[1]。因此，如果焊接人員不嚴(yán)格按照金屬結(jié)構(gòu)焊接的相關(guān)要求進(jìn)行操作，粗心大意，那么必然會(huì)焊接產(chǎn)品的質(zhì)量埋下嚴(yán)重隱患。

1.3 焊接施工環(huán)境的因素

金屬結(jié)構(gòu)制作中，在進(jìn)行焊接施工作業(yè)時(shí)，通常由于焊接操作在室外進(jìn)行，因此，在一定程度上，外界的自然條件會(huì)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量造成影響。

二、減少金屬結(jié)構(gòu)件焊接應(yīng)力和焊接變形的措施

2.1 設(shè)計(jì)合理的裝配、焊接順序

金屬結(jié)構(gòu)件的裝配、焊接順利也會(huì)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)件焊接應(yīng)力與焊接變形產(chǎn)生影響。焊接結(jié)構(gòu)一樣的情況下，如果裝配與焊接的順序不一樣，導(dǎo)致的焊接變形也不一樣。因此，設(shè)計(jì)合理的裝配與焊接順序就要根據(jù)以下的原則進(jìn)行。

2.1.1 收縮量比較大的焊縫必須先焊，收縮量小的留在最后焊。因?yàn)橄群傅氖湛s阻力會(huì)比較小，所以焊接應(yīng)力也比較小。

2.1.2 選用對(duì)稱焊接的方法。通過對(duì)稱焊接可以減少焊接之后的再次變形情況。對(duì)稱焊接是可以同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)件施焊的，由于側(cè)導(dǎo)板比較長(zhǎng)，一般在焊接時(shí)需要兩個(gè)人或兩個(gè)人以上對(duì)其焊接，只有多人同時(shí)焊接，才可以對(duì)所焊的焊縫之間的溫度相互制約，避免了溫度的不均勻分布，有效控制結(jié)構(gòu)的整體變形。

2.1.3 在焊接的過程中，如果遇到比較大型的結(jié)構(gòu)件，還是要選取對(duì)稱焊接的方法，將結(jié)構(gòu)件進(jìn)行分段，逐段退焊，確保焊縫溫度均勻分布，減少結(jié)構(gòu)件的變形現(xiàn)象。

2.2 焊接方向的選擇

在焊接的過程中，比較長(zhǎng)的金屬結(jié)構(gòu)件，其橫向受力分布在末端，從而產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。由于中段所受到的壓應(yīng)力比較大，再加上焊縫較長(zhǎng)，因此，采用直通焊接的方法就會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生較大的應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)大面積的變形。出現(xiàn)大面積的變形不僅是因?yàn)樵诤附拥倪^程中，焊縫方向的溫度分布不均而引起的，更多的原因是因?yàn)樵诶鋮s的過程中不注意先后順序以及在膨脹收縮過程中的約束壓力不同造成的。因此，在焊接的過程中，要保證焊縫的橫向與縱向焊接可以進(jìn)行自由收縮。另外，在有交叉焊縫接頭的對(duì)接平面上，要采用收縮量最大的焊縫進(jìn)行焊接，同時(shí)還要確保焊接順序在采用交叉點(diǎn)時(shí)不易出現(xiàn)變形。

2.3 盡量減少焊縫的數(shù)量與尺寸

2.3.1 在金屬結(jié)構(gòu)件焊接的過程中，要求各個(gè)焊縫之間保持一定的距離，避免焊縫集中在一小部分。

2.3.2 在金屬結(jié)構(gòu)件焊接的過程中，如果金屬結(jié)構(gòu)件的尺寸比較小，在焊接結(jié)束之后可以通過采用物理熱處理的方法消除焊接應(yīng)力，熱處理的溫度通常在600℃左右，經(jīng)過保溫之后再進(jìn)行冷卻。

2.4 改善焊接變形的方法

2.4.1 采取錘擊焊縫法進(jìn)行焊接。也就是通過有圓弧的工具進(jìn)行錘擊焊縫，促進(jìn)焊縫的延展方向，從而降低結(jié)構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力，錘擊時(shí)要保持力量適度均勻，為了防止結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，在錘擊的過程中，要控制好力量，通常情況下，結(jié)構(gòu)件的底面與背面不需要進(jìn)行錘擊。

2.4.2 加熱減應(yīng)力法。也就是在焊接過程中，通過對(duì)焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行部位的適當(dāng)加熱，使焊縫得以延伸，加熱區(qū)在溫度的影響下，焊縫逐漸伸長(zhǎng)，并帶動(dòng)焊接部位延伸，使結(jié)構(gòu)件在相反的焊縫方向處變形。當(dāng)加熱區(qū)開始冷卻時(shí)開始收縮，導(dǎo)致焊縫的收縮也比較自由，因此，結(jié)構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力減少。

2.4.3 反變形法。在焊接過程中，反變形法是應(yīng)用比較廣的，它是建立在焊接之前設(shè)計(jì)好焊接變形的方向與大小的。在裝配的過程中，預(yù)先加入相反的變形，導(dǎo)致在焊接時(shí)產(chǎn)生變形，從而起到抵消變形的作用。

2.4.4 剛性固定法。剛性固定法是在結(jié)構(gòu)件沒有發(fā)生反變形作用下，將結(jié)構(gòu)件進(jìn)行固定，防止結(jié)構(gòu)件焊接變形。

3.矯正的方法

金屬結(jié)構(gòu)件的變形主要包括扭曲變形與拱形變形。如果在同一結(jié)構(gòu)件中同時(shí)出現(xiàn)這兩種變形，在進(jìn)行矯正時(shí)要先對(duì)扭曲變形進(jìn)行矯正，通過對(duì)結(jié)構(gòu)件局部加熱或壓力機(jī)矯正。

三、結(jié)語

綜上所述，金屬結(jié)構(gòu)制作中的焊接施工作業(yè)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，在金屬結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量、焊接嚴(yán)密度及焊接效率發(fā)面都有非常嚴(yán)格的要求。因此，在金屬結(jié)構(gòu)制作中，相關(guān)焊接人員必須重視金屬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制，只有嚴(yán)格控制好焊接產(chǎn)品的質(zhì)量，才能夠有效提升焊接產(chǎn)品的合格率，最大限度降低焊接產(chǎn)品的返修和返工的機(jī)率。所以，相關(guān)人員在進(jìn)行焊接施工的管理工作時(shí)，必須對(duì)這些方面的內(nèi)容予以高度重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]張合理.對(duì)水利工程建設(shè)中金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備質(zhì)量管理的若干思考[J].科協(xié)論壇（下半月），2013，52（07）：53-54.