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(guò)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(guò)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(wèn)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(lái)越重要。在金屬結(jié)構(gòu)焊接整個(gè)過(guò)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(guò)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(lái)看，焊接前和焊接過(guò)程中的質(zhì)量控制幾乎沒(méi)有成本;從焊接質(zhì)量控制的效果而言，焊接前和焊接過(guò)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(gòu)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(gòu)。

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(guò)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(guò)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(guò)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^(guò)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(guò)程中不注意先后順序以及在膨脹收縮過(guò)程中的約束壓力不同造成的。因此，在焊接的過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程中，通過(guò)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(kāi)始冷卻時(shí)開(kāi)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(guò)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(guò)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(méi)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(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)件局部加熱或壓力機(jī)矯正。

三、結(jié)語(yǔ)

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.