橫焊平對(duì)接低碳鋼板的焊接變形控制措施探析

劉承濤 趙克磊 江昆

摘要：伴隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)大力發(fā)展，社會(huì)在不斷地進(jìn)步，海洋工程也備受人們的重視。進(jìn)行海洋工程裝備制造的過(guò)程中，焊接作為加工制造工藝中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，焊接在實(shí)際的應(yīng)用中起著重要的作用，被廣泛地應(yīng)用，同時(shí)它還有很多優(yōu)勢(shì)，但進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接的過(guò)程中容易出現(xiàn)變相的問(wèn)題。本文將結(jié)合實(shí)際情況對(duì)焊接工藝及焊接變形的預(yù)處理進(jìn)行詳細(xì)分析，以期為今后開展的相關(guān)工作提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：焊接工藝；焊接變形；預(yù)處理

引言

隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，由于具有良好的使用性能，的應(yīng)用范圍也逐步增多。加工工藝中，焊接工藝是最為常見(jiàn)的，在焊接中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，散去后構(gòu)件可能會(huì)出現(xiàn)變形現(xiàn)象，在當(dāng)前我國(guó)焊接工作中無(wú)論是操作技術(shù)還是機(jī)械設(shè)備，相比較國(guó)外而言都較為滯后，所以極可能出現(xiàn)變形現(xiàn)象，會(huì)對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生一定的影響，也會(huì)影響使用性能。所以必須有效避免這一現(xiàn)象，找準(zhǔn)構(gòu)件變形的具體原因，才能夠找到最為合理的解決方法。

1、焊接相關(guān)概述分析

對(duì)于加工工藝而言，其是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的重要加工方式。而焊接作為加工的重要組成部分，在不銹鋼加工中占據(jù)十分關(guān)鍵的地位。由于焊接工藝的投入成本相對(duì)較少，加之該工藝可以適用于相對(duì)惡劣的焊接環(huán)境中，所以被業(yè)內(nèi)人士廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和加工中。焊接主要是通過(guò)對(duì)局部部件的加熱和冷卻，使其完成相應(yīng)的焊接工裝。需要注意的是，一旦部件加熱過(guò)程中無(wú)法確保其均勻受熱，此時(shí)需要進(jìn)行有效的處理，包括材料和結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面，以防止不均勻膨脹問(wèn)題的出現(xiàn)。對(duì)于出現(xiàn)不均勻膨脹的現(xiàn)象，主要是變形應(yīng)力存在的影響，對(duì)于焊接中的變形應(yīng)力而言，其主要包括以下幾個(gè)方面，即橫向收縮變形、縱向收縮變形、彎曲變形以及波浪變形等，需要業(yè)內(nèi)人士給予足夠的重視。

2、焊接工藝對(duì)焊接變形的影響因素

2.1 焊接方法

當(dāng)前我國(guó)工業(yè)發(fā)展過(guò)程中，焊接的方法主要有電弧焊、氬弧焊與保護(hù)焊等等。方法對(duì)于焊接產(chǎn)生的變形影響也大有不同，主要原因在于在焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，是導(dǎo)致構(gòu)件產(chǎn)生變形的重要因素，要想有效避免焊接方法產(chǎn)生的變形，就必須結(jié)合構(gòu)件的功能，科學(xué)合理的選擇具體焊接方式。合理的焊接方式能夠有效避免此類問(wèn)題的發(fā)生，在焊接過(guò)程中，由于構(gòu)件出現(xiàn)應(yīng)力變化也會(huì)產(chǎn)生變形現(xiàn)象，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)上述方法有效避免。

2.2 焊接順序

焊接操作中應(yīng)當(dāng)重視焊接操作順序，如果難以根據(jù)順序進(jìn)行操作，會(huì)對(duì)焊接產(chǎn)生極為嚴(yán)重的變形影響。在日常生活中材料的應(yīng)用范圍廣泛，根據(jù)大部分案例都能夠證明焊接順序的重要意義。例如對(duì)焊接變形的影響而言，主要原因在于改變了焊接順序。例如前后操作出現(xiàn)顛倒現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著構(gòu)件，由于分布狀態(tài)和應(yīng)力發(fā)生改變，所以出現(xiàn)了焊接變形現(xiàn)象。或者是焊接順序依據(jù)不夠科學(xué)合理，在焊接過(guò)程中焊接變形現(xiàn)象的概率也會(huì)進(jìn)一步加大，焊接操作過(guò)程中必須有效了解的功能與需求，可能會(huì)發(fā)生焊接變形的部位進(jìn)行有效的焊接操作，例如構(gòu)件如果有縫隙必須馬上開始焊接，如果縫隙在焊接前出現(xiàn)，重視焊接過(guò)程中的縫隙處理工作通過(guò)分段進(jìn)行了解構(gòu)件的焊接順序，才能夠有效控制焊接變形現(xiàn)象。雖然部分不銹鋼并不是共同焊接的，在超構(gòu)件焊接過(guò)程中，由于難度較大是難以根據(jù)相關(guān)順序進(jìn)行焊接，所以必須要考慮焊接過(guò)程中出現(xiàn)的變形情況，才能夠有效明確焊接順序。

2.3 焊接過(guò)程

鋼構(gòu)件固定與定位也會(huì)對(duì)變形產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，焊接工作過(guò)程中定位是最重要的，固定則在第二重要位置。如果固定與定位位置出現(xiàn)偏差，并未根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)操作及可能會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件的部分受力不勻產(chǎn)生現(xiàn)象，但是如果兩個(gè)步驟均出現(xiàn)誤差構(gòu)建也難以使用，會(huì)產(chǎn)生極為嚴(yán)重的影響。根據(jù)當(dāng)前行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，我們能夠看出由于固定和定位產(chǎn)生的焊接變形現(xiàn)象極為嚴(yán)重，問(wèn)題的原因在于部分操作人員出現(xiàn)操作失誤，焊接經(jīng)驗(yàn)不足，并未根據(jù)相關(guān)的操作流程進(jìn)行工作。

2.4 焊接參數(shù)

這些參數(shù)影響主要體現(xiàn)在電流與電弧電壓中，應(yīng)當(dāng)確保焊接方法與順序，但是卻不能有效固定變形數(shù)值，所以在構(gòu)件焊接過(guò)程中，焊接電流與構(gòu)件大小有著密切的關(guān)系，如果構(gòu)件越大，就應(yīng)當(dāng)應(yīng)用較大的電流，為了進(jìn)一步減少局部受熱現(xiàn)象，必須嚴(yán)格控制電流，將電流控制在合理的范圍內(nèi)。

2.5 焊接速度影響研究

對(duì)于焊接而言，通常使用的方法是激光焊接，而激光焊接速度對(duì)于構(gòu)件變形問(wèn)題影響較大，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一，當(dāng)激光焊接速度較慢時(shí)，會(huì)導(dǎo)致熔池溫度的影響造成金屬融化過(guò)大，最終形成不同的凹陷，影響到產(chǎn)品的質(zhì)量；第二，當(dāng)激光焊接速度較快時(shí)，由于溫度過(guò)高使得金屬液態(tài)無(wú)法正常重構(gòu)，最終出現(xiàn)變形問(wèn)題。另外，對(duì)于激光焊接而言，容易受到空氣的污染，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在實(shí)際的焊接過(guò)程中，相關(guān)人員要在控制好焊接速度的前提下，在產(chǎn)品表面增加焊接氣體保護(hù)層，確保激光焊接中不會(huì)讓產(chǎn)品受到空氣的污染，最終確保焊接的高效進(jìn)行。

3、應(yīng)對(duì)焊接變形的預(yù)處理措施

預(yù)處理主要是為了最大程度上減少焊接變形問(wèn)題而針對(duì)型材進(jìn)行處理，通過(guò)采取這種方式來(lái)避免焊接過(guò)程中可能產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形情況 [3]。在這一過(guò)程中，焊接技術(shù)人員首先需要完成的是金屬表面的清潔工作。由于型材會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間暴露在外界環(huán)境中，而在這一過(guò)程中金屬表面會(huì)附著諸多油污、銹蝕、氧化皮、灰塵等，會(huì)在一定程度上影響到焊接質(zhì)量，因此焊接技術(shù)人員需要將這些附著在型材表面的物質(zhì)進(jìn)行去除，以避免出現(xiàn)夾渣、氣孔等焊接缺陷，而金屬表面的耐腐蝕性也可以進(jìn)一步提升，從而在最大程度上規(guī)避焊接問(wèn)題。在型材預(yù)處理環(huán)節(jié)，主要是可以通過(guò)化學(xué)、機(jī)械處理兩種方式，如機(jī)械酸洗、噴丸法、人工打磨等。其次，為了避免出現(xiàn)焊接變形問(wèn)題，焊接技術(shù)人員還應(yīng)該對(duì)焊接方向進(jìn)行合理布置，可以采用逆向分段焊接法、中間向兩側(cè)分段退焊法，以此來(lái)減少殘余變形出現(xiàn)的可能性。在此基礎(chǔ)上，焊接技術(shù)人員還應(yīng)該合理安排焊接順序，在構(gòu)建數(shù)量、間隔相互較大的情況下，可以采用跳焊法，使得熱量分布更為平均，達(dá)到減少結(jié)構(gòu)焊接變形的目的。最后，剛性固定。由于焊接變形是在焊接過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，因此應(yīng)在事前就充分做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，通過(guò)采取外加剛性拘束的方式，來(lái)防止在焊接過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的自由變形情況。這種固定方式大致可以被分為兩種：第一種是利用薄板型焊件固定在剛性平臺(tái)上，在焊接完成以后進(jìn)行拆除；第二種是臨時(shí)支撐增加的拘束，在一些較為容易變形的焊接部位，增加一些支撐或者拉桿，讓這些支撐結(jié)構(gòu)對(duì)于產(chǎn)生一定的支撐作用，從而增加易變形處的剛度，進(jìn)而有效減少在焊接過(guò)程中可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)變形情況。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在今后發(fā)展的過(guò)程中儼然已經(jīng)成為現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)加工過(guò)程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，需要做出進(jìn)一步完善，只有這樣才可以在最大程度上保證結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量。因此在今后施工的過(guò)程中，技術(shù)人員必須要掌握正確的焊接工藝，同時(shí)充分了解結(jié)構(gòu)變形的主要類型，然后根據(jù)工程的實(shí)際情況，對(duì)各種不同種類材料的預(yù)處理工作，從而實(shí)現(xiàn)焊接變形的有效控制，保證工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司）