焊接結(jié)構(gòu)件焊接變形控制措施

楊飛

摘要：作為作為現(xiàn)代機械制造工程中的一種加工制造工藝，焊接的重要地位不斷十分重要，而且它的科學(xué)價值觀和意義也是十分巨大的，現(xiàn)實中由于機械焊接工程應(yīng)力過大導(dǎo)致的機械焊接工程變形等，則可以導(dǎo)致每年造成近千萬元的經(jīng)濟損失，這也是在現(xiàn)代機械制造中我們不可避免卻又不得不不可避免的一個重大技術(shù)問題，因此，研究并積極探討和提出關(guān)于防止機械焊接工程結(jié)構(gòu)件脫焊變形的各種預(yù)防措施也就具有很重要的理論價值和實際意義。

關(guān)鍵詞：焊接結(jié)構(gòu);焊接部變形;原因分析

1 影響結(jié)構(gòu)焊接變形的因素

1.1 焊接方法及其工藝規(guī)范的影響

鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品制造時一般的電弧焊接操作方法有理想電弧自動連接焊、手工使用電弧焊和人工co}使用氣體加熱保護(hù)自動焊。不同的鋼在焊接處理方法中所產(chǎn)生的焊接熱量不同，造成的焊接變形也不同。同一工藝焊接零件方法中，由于不同焊接零件工藝使用規(guī)范的不同所可能產(chǎn)生的不同焊接零件變形也不同。鋼結(jié)構(gòu)在焊接施工下焊前必須要首先制定一套焊接作業(yè)工藝指導(dǎo)評定作業(yè)指導(dǎo)書面并進(jìn)行工藝指導(dǎo)作業(yè)焊接，同時對焊接作業(yè)周圍環(huán)境的通風(fēng)溫度和空氣濕度都應(yīng)該有一定要求。

1.2 結(jié)構(gòu)剛度的影響

剛性能力是義泛指連接焊件本身抵抗外力變形的運動能力，它與影響焊件焊接材質(zhì)、焊件焊接截面整體形狀和焊件尺寸等因素有關(guān)。結(jié)構(gòu)件的剛性越大，則能夠阻止連接焊縫焊點及其附近發(fā)生熱應(yīng)力變形的焊接能力越強，焊接時熱變形就越小。反之，若焊件的焊接剛性越小，則接件焊接面的變形就越大。在螺筋鋼結(jié)構(gòu)焊接剛度較小時，焊接重心接縫不形成對稱橫向分布，在沒有施工電焊焊接程序工藝步驟正確合理的特殊情況下，只會直接產(chǎn)生一個線性角的縮短縮長變形;但是當(dāng)此時焊接重心接縫不對稱橫向分布，焊縫重心收縮與焊接重心之間就會有一定距離導(dǎo)致使焊接截面重心向上彎曲時就會直接產(chǎn)生彎曲縮短變形;在沒有施工接焊工藝程序合理的特殊情況下，焊縫中心截面上的中心與其在接頭中央截面上的中心在同一樣的方位上，只是會產(chǎn)生一個線性角的縮短;焊縫中心截面上的中心節(jié)點偏離了在接頭中心截面上的中心位置時會直接產(chǎn)生線性角縮短變形。

1.3 裝配焊接順序的影響

不同的材料裝配與處理焊接加工順序在開焊后將來會產(chǎn)生不同的焊接變形和質(zhì)量，所以在進(jìn)行裝配與加工焊接時我們應(yīng)盡量采取合理的裝配順序。焊接時盡量不要采用對稱方式焊接;發(fā)現(xiàn)焊縫不對稱時，先將其焊接在焊縫少的的另一側(cè)。特別尤其是對于多次焊縫變形較多的主體構(gòu)件的重復(fù)焊接，合理正確選擇重復(fù)焊接時的順序，能夠有效率地減少重復(fù)焊接時的變形，可以有效使多次重復(fù)焊接的焊縫變形相互進(jìn)行抵消。

2 焊接結(jié)構(gòu)件變形分類

焊接主體結(jié)構(gòu)件應(yīng)力變形的形成原因主要有很多，其中就主要包括由于母材的焊接材質(zhì)缺陷導(dǎo)致的應(yīng)力變形、填充物的材料缺陷導(dǎo)致的應(yīng)力變形、焊接加工方法不嫻熟或者焊接方法不正確導(dǎo)致的應(yīng)力變形、焊接構(gòu)件參數(shù)（wps等等文件焊接參數(shù)）錯誤導(dǎo)致的應(yīng)力變形、焊接加工順序不正確導(dǎo)致的應(yīng)力變形此外還有焊接冷卻持續(xù)時間及自身焊接加工過程中內(nèi)部是否存在有應(yīng)力約束等多種問題從而導(dǎo)致的自身焊接主體結(jié)構(gòu)件應(yīng)力變形等多種原因，但是這些變形原因歸根結(jié)底也都是由于自身焊接構(gòu)件殘余物的應(yīng)力壓縮造成的，而由于焊接主體結(jié)構(gòu)件的變形又一般可以大致分為以下下列幾類二橫向收縮應(yīng)力變形—其類型包括焊接垂直于自身焊縫水平方向應(yīng)力引起的焊接橫向彎曲收縮和由于焊縫水平方向應(yīng)力引起的焊接縱向彎折收縮;彎曲軸線變形—這個類型包括由于焊接橫向彎曲收縮應(yīng)力引起的彎曲軸線變形和由于焊接縱向彎曲收縮應(yīng)力引起的彎曲軸線變形;橫向扭曲軸線變形—焊接構(gòu)件是圍繞自身焊接軸線的方向扭曲;壓縮波浪邊形—由于波浪邊型變形時由于焊接薄板上的焊接應(yīng)力產(chǎn)生后的殘余應(yīng)力壓縮后的應(yīng)力從而使得焊接構(gòu)件內(nèi)部出現(xiàn)因為應(yīng)力壓縮而彎曲形成的。

3 焊接結(jié)構(gòu)件變形的預(yù)防措施和手段

3.1 完善和改進(jìn)焊接的結(jié)構(gòu)是其中一方面

如果我們想要正確控制和有效預(yù)防各種焊接工程結(jié)構(gòu)件的焊接變形，首當(dāng)其沖就必須得在合理設(shè)計結(jié)構(gòu)方面上多下功夫，前提是要設(shè)計好合理的焊接結(jié)構(gòu)，只有把合理設(shè)計結(jié)構(gòu)做好了，才能為下面的各個步驟操作打好堅實基礎(chǔ)。做好焊縫設(shè)計的幾個具體措施主要有：注意選擇合理的每個焊縫連接形式和選擇大小合適的焊縫尺寸;若是焊縫遇到不必要的影響焊縫量就要盡量減少;為了盡量避免每個焊縫太容易集中就必須注意合理安排每個焊縫的連接位置。

3.2 剛性固定法的使用

一般說來，剛性大的焊接結(jié)構(gòu)件經(jīng)過人工焊接后容易發(fā)生任何變形的概率可能系數(shù)都會比較小，而一些剛性比較小的焊接結(jié)構(gòu)件經(jīng)過人工焊接后也有可能會容易產(chǎn)生大的焊接變形，那么如何對待這種容易發(fā)生變形的焊接結(jié)構(gòu)件我們就得通過采用專用的焊接夾具、支撐桿、胎具或固定點固在焊接工作臺上面以來有效提高它的焊接剛性，以此方法來大大減小這種變形事故情況的可能發(fā)生，這種焊接方法雖然在實踐中比直接防止倒三角形的變形和防止波浪形的變形更加有效，但必須特別指出的一點是，工人在焊接工件經(jīng)過焊接后，得需要等工件焊接后面的工件工作溫度逐漸下降到室內(nèi)正常溫度后，才能輕松拿開該緊固件，否則就容易焊接出現(xiàn)變形事故。再則一方面，拿掉零件剛性固定前一定得盡量采用用手錘擊或者敲打的這種方式用這來徹底消除部分零件應(yīng)力，減小零件變形。

3.3 收縮變形余量的預(yù)留

根據(jù)工件焊接焊縫收縮量的理論，得出兩個計算經(jīng)驗值（鑄鋼箱形梁四周焊接施工點焊焊縫收縮量2mm/m，其他部件結(jié)構(gòu)依此類推）和統(tǒng)計經(jīng)驗值（統(tǒng)計參數(shù)的比例統(tǒng)計時根據(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)比例來計算統(tǒng)計經(jīng)驗參數(shù)），收縮量剩余量設(shè)計是在焊接工件下部進(jìn)料及焊接加工時預(yù)先設(shè)計考慮的一個問題，這主要是為了能夠便于設(shè)計達(dá)到工件焊接后的工件所設(shè)計要求的工件形狀、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)值得一提的一點是，如果連接焊縫的各種形狀在實際應(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算公式方法來進(jìn)行計算，而是我們需要通過進(jìn)行多個實際應(yīng)用產(chǎn)品的無縫焊接收縮試驗等以來最終確定每個焊接的焊縫收縮量。

3.4 反變形法的使用

理論經(jīng)驗計算的數(shù)值和實踐經(jīng)驗計算可以預(yù)先直接估計和給出一個結(jié)構(gòu)連接焊件反應(yīng)變形的角度大小和變形方向，以便于保證在結(jié)構(gòu)焊接工件裝配時盡可能直接給予一個變形方向大致相反的但大小也方向相等的人為的反應(yīng)變形，焊接的不對稱變形會直接導(dǎo)致工件收縮成形變成不同角度的變形，那么就最好可以在焊接裝配時另外加上一個與人為變形方向相反的焊接角度，這樣就可以使得工件焊接后的人為變形與焊接反應(yīng)的變形相互作用抵消，那么結(jié)構(gòu)工件也就可以滿足要求的變形尺寸。

結(jié)語

作為現(xiàn)代機械制造過程中的一種加工制造工藝，焊接的重要地位不斷十分重要，而且它的技術(shù)價值應(yīng)用意義也是十分巨大的，現(xiàn)實中由于機械焊接零件應(yīng)力過大導(dǎo)致的機械焊接零件變形等，則可以導(dǎo)致每年價值近千萬元的經(jīng)濟損失，這也是在現(xiàn)代機械制造中我們不可避免卻又不得不不可避免的一個重大技術(shù)問題，因此，研究并積極探討和提出用于防止機械焊接件及結(jié)構(gòu)件開焊變形的各種預(yù)防措施焊接具有很重要的理論價值和實際意義。

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