金屬結構件組裝及焊接變形控制

潘立勝

摘要：在工程中，會存在大量焊接結構產生形變的狀況，這種現象非常不利于對的建造以及對工程精確度的掌控，嚴重影響到了建造工程的整體質量。因為通過對焊接工作中對焊接部分產生形變的主要原因和影響焊接形變所產生各種不利因素進行了相應分析，并且綜合性考慮到了在建造過程中的每個環節中的工作特性，分析得出了建造在不同的施工階段有效降低對焊接部分的結構設計的具體施工工藝，以此來滿足對的建造工程的高質量、實用性以及經濟性的良好需求。

關鍵詞：焊接變形；控制方法；形成原因

引言

在焊接過程中，由于焊縫金屬和基礎材料的冷熱循環問題所引發的收縮、膨脹，被稱之為是焊接變形問題。在進行焊接工作的時候，沿著同一邊進行焊接，可能會引發變形超過兩邊交叉焊接，并且由于焊接所引發的冷熱循環中，會對金屬的收縮性造成影響，并導致變形問題的出現，像金屬在受熱過程中，其機械、物理性能都會有所變化，當熱膨脹增大、熱量增大的時候，焊接區域的溫度會升高，進而導致焊接區域鋼板的彈性、曲強度和熱導性能出現降低的情況。

1、焊接變形的主要形式

焊接變形的形式主要有收縮變形、彎曲變形、扭曲變形、角變形、錯邊變形和波浪變形等幾種，不同變形情況的原因也是不同。收縮變形的內容主要是在焊接過程中，焊縫縱向與橫向的收縮問題所造成的；彎曲變形則是在對焊縫進行布置的過程匯總，出現了不對稱的問題，導致焊縫多的一面產生了較大的收縮量，進而引發工件彎曲；扭曲變形是在焊接過程中，出現了不合理的焊接順序、焊接方向，造成工件發生扭曲，這種情況又被稱之為螺旋形變形；角變形是由于v型坡口對接焊縫的布置存在較大的誤差，導致焊縫上下橫向收縮量均勻程度不足，進而引發變形問題；錯邊變形是由于在焊接過程中，兩塊板材的熱膨脹程度存在著較大的差異性，所以導致長度、厚度的方向上產生了錯邊問題；波浪變形則主要發生在薄板焊接的過程中，由于焊縫帶來的收縮力，導致薄板局部壓應力失去了原先的穩定性，焊后導致構建發生波浪狀的變形問題。

2、焊接變形的主要影響因素

2.1材料因素

在對金屬進行焊接的過程中，發生變形的一項主要因素就是材料因素。由于一些金屬的化學成分存在著較大的差異性，所以其所造成的焊接程度也截然不同。在調查中了解到，一些材料的碳含量成分較高，在對這些材料進行焊接的時候，比較容易發生變形問題。

2.2組織設計因素

在對焊接內容進行設計的時候，組織設計因素是影響焊接變形的一個重要問題，盡管在執行焊接任務的時候，由于焊接殘余應力的增加，焊接的變形狀況會相應降低，但是在焊接變形的過程中，工件本身的拘束度也處在一個波動變化的狀態，在焊接過程中，復雜結構自身的拘束作用會占據主導作用，對焊接結構進行設計的時候，如果不注重焊接的拘束設計，那么可能會導致焊機發生不穩定的問題，進而在焊接過程中發生變形。

2.3工藝因素

在對產品進行焊接操作的時候，發生變形的一些原因，主要來源于焊接技術的問題，像焊接工藝不夠，就容易導致焊接過程中材料發生變形，并且在進一步的調查中了解到，當前一些工業生產，其焊接工藝水平還有待提升，在焊接的時候，傳統焊接工藝很容易導致材料發生變形問題，對于工業生產水平的提升也極為不利。

3、防止焊接發生變形的措施

3.1從源頭進行控制，做好預防工作

焊接變形具有一定必然性，只要進行焊接便會產生變形和應力。基于此，要想將變形控制在理想范圍內，就應從根源進行把控，即合理設置焊接結構，選擇合適的焊接工件，減少焊縫的出現。比如，通過選用型鋼、鍛件以及沖壓件替換焊接件。此外，還應重視對相關筋板、肋板的形狀、數量以及位置進行合理優化，避免出現過多的焊縫和變形，導致校正的工作量增大。其次，應重視焊接尺寸的設計。我們都知道，焊縫的寬度和深度直接影響著變形度，其寬度越寬、深度越深，在經過受熱和冷卻后將會發生變形越嚴重。因此，在保證產品性能達到相關標準的情況下盡量將焊縫的數量和尺寸控制到最低，在設計時盡可能選擇焊腳及坡口尺寸較小的，對于焊縫的橫截面積和熔敷金屬量也應控制到最小，這樣才能減少焊接變形量。最后，重視焊縫位置的合理設計。眾所周知，焊縫的橫向收縮量相較于縱向收縮量來說較大，所以在設計時應結合焊縫的這一性質，使焊縫布置盡量與要求焊接的變形量的最小方向保持平行，保證其與焊件的截面中心線或軸線成對稱關系，嚴格避免設計曲線結構的現象，這樣才能有效減少梁、柱等主要支撐結構發生變形的現象，保證建筑的質量。

3.2從過程進行控制，保證焊接工藝

焊接工藝對焊接變形有著舉足輕重的影響。把握好焊接工藝，采取一系列改進措施是保證焊接質量的必經之路。在實際操作中，應嚴格按照焊接程序進行，這樣才能有效控制焊接變形和內應力，提高焊接質量。這就要求在進行焊接的過程中，做好各項關于焊接的準備工作：首先，可以采用反變形方式，在進行焊接工作時，通過人為改變焊接的變形量大小、方向，形成變形量相近，方向相反的預變形量，再通過焊后收縮使預變形量消失，進而使焊接件的形狀和尺寸達到需求標準。這種方式主要應用在對機械設備外殼的焊接工程上，可以有效防止外殼塌陷；其次，可以采用預拉伸方式，采用相關的機械設備將焊件進行拉伸、延長，然后在通過張緊的鋼板對構件進行焊接，完成后再將預拉伸部位去除，讓鋼板回到最初狀態；另外，還可以采用剛性固定法，即利用夾具或剛性胎具固定住被焊工件，進而使焊接殘余應力降低，控制變形。但是剛性固定法會導致焊接接頭中的焊接應力大大增加，所以在容易裂開的材料中不建議使用這種方式；最后，對于不同的工件結構選用合適的焊接方式。對于焊縫位置和構面對稱的焊接結構，首先將其進行整體裝配，然后在依照焊接順序開展工作，反之，則采用分焊的方式，之后再將其組合焊接到一起，控制變形。此外，還應結合實際情況，合理的采用焊接方法、工藝參數以及焊接順序，依照先短后長的焊接方式進行焊縫焊接，盡量采用多層焊的焊接方式，對焊接殘余應力和焊接變形起到一定控制作用。

3.3從收尾進行控制，做好焊后矯正工作

焊接變形出現后，只能通過后期矯正將變形度降到最低或者消除變形。焊后矯正工作主要包括兩種方式：一種是機械矯正。機械矯正指的是通過手工錘擊、壓力機、多輥平板機等機械設備對焊件。值得注意的是，手工錘擊矯正的勞動強度較大，操作起來有一定難度，但其不需要設備，可以用于矯正薄板變形；壓力機、多輥平面機等設備工作效率較高，適合用在較大型的焊接矯正工作當中。第二種是加熱矯正。即針對焊件需要矯正的部位通過氧乙炔火焰加熱，使其發生形變，使金屬長度在冷卻后得以收縮，進而達到矯形的目的。

結束語

通過對焊接變形的形成原因以及大堆焊縫產生形變問題的控制手段的分析，可以看到焊接接頭產生形變的狀況對焊接接口處的穩定性以及的整體質量產生了較大的影響，造成了部件的實際強度和韌性大大降低，并且出現焊接變形的情況對有效控制制造的精確度產生了不良的影響，進而對整體的工程產生不穩定性的影響，所以說做好焊縫形變的問題對我國制造業的發展起到了保障性作用。