環(huán)衛(wèi)車(chē)輛薄板件焊接變形的預(yù)防與控制

邵澤剛+公茂利

摘 要：隨著城市化的快速發(fā)展，城市環(huán)保要求越來(lái)越高，而環(huán)衛(wèi)車(chē)輛的數(shù)量也不斷增長(zhǎng)。而環(huán)衛(wèi)車(chē)輛的結(jié)構(gòu)件通常是應(yīng)用3-6毫米薄板焊接形成的，但是在焊接過(guò)程中十分容易出現(xiàn)焊接變形狀況，會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。本文對(duì)焊接過(guò)程中出現(xiàn)焊接變形以及生成焊接應(yīng)力的原因進(jìn)行分析，并對(duì)預(yù)防、控制焊接變形的策略進(jìn)行探討，以有效提升環(huán)衛(wèi)車(chē)輛的安全與穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：環(huán)衛(wèi)車(chē)輛；薄板件；焊接變形；預(yù)防控制

鋼結(jié)構(gòu)是環(huán)衛(wèi)車(chē)輛的整體支架，所以需要對(duì)焊接工藝進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，因?yàn)檫@對(duì)環(huán)衛(wèi)車(chē)輛的質(zhì)量以及安全性能有著十分重要的作用。但是在焊接過(guò)程中，由于焊件局部溫度會(huì)急劇升高，使焊件受損，并出現(xiàn)焊接變形狀況。所以需要采取相應(yīng)措施對(duì)焊接變形進(jìn)行有效預(yù)防與控制，從而為環(huán)衛(wèi)車(chē)輛的安全性提供確切保障。

1產(chǎn)生焊接變形與焊接應(yīng)力的原因

1.1焊縫金屬收縮

對(duì)金屬進(jìn)行焊接就相當(dāng)于對(duì)金屬進(jìn)行加熱，而焊接之后金屬會(huì)逐漸冷卻，并在此過(guò)程中由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，金屬體積會(huì)出現(xiàn)明顯變化。但是位于焊接縫中的金屬所處地方較為狹窄，不具備較強(qiáng)的自由伸縮性，所以會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)變形狀況。同時(shí)焊接縫的局部會(huì)出現(xiàn)堵塞情況，導(dǎo)致焊接縫中結(jié)晶部分不能在同一時(shí)間進(jìn)行同步收縮，先結(jié)晶部分會(huì)對(duì)后結(jié)晶部分產(chǎn)生阻礙作用。從而引起焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生。

1.2焊件受熱不均

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接的過(guò)程中，由于受到焊接熱源與熱循環(huán)的相應(yīng)影響，焊件會(huì)出現(xiàn)受熱不均狀況，進(jìn)而在焊件上出現(xiàn)不均勻的溫度區(qū)域，導(dǎo)致焊件因鋼結(jié)構(gòu)特性出現(xiàn)不均勻的膨脹與收縮，使焊件內(nèi)部產(chǎn)生焊接應(yīng)力，并引起焊接變形。在焊接過(guò)程中焊件材料、焊接方法、焊接工藝等，會(huì)對(duì)焊接應(yīng)力的大小與分布造成相應(yīng)影響。以焊接應(yīng)力的作用方向?yàn)橐罁?jù)，可以將其劃分為單向力、雙向力與三向應(yīng)力三種類(lèi)型。薄板對(duì)接焊屬于雙向應(yīng)力；丁字焊縫、大厚度焊件屬于三向應(yīng)力，其擁有縱向、橫向與厚度方向所產(chǎn)生的應(yīng)力。在焊接過(guò)程中，三向應(yīng)力會(huì)增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的脆性，使其更容易出現(xiàn)斷裂情況，明顯降低材料自身的可塑性，十分容易引起安全隱患。

1.3焊接順序

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接時(shí)，必須對(duì)焊接操作的順序進(jìn)行重視，如果不按照正確的操作順序，會(huì)對(duì)焊接變形造成十分嚴(yán)重的影響。并且在日常的焊接工藝使用過(guò)程中，眾多實(shí)例已經(jīng)對(duì)焊接順序的關(guān)鍵進(jìn)行了充分證明，于鋼結(jié)構(gòu)焊接變形所受影響而言，對(duì)焊接變形造成主要影響的因素不是焊接方法，而是在實(shí)際焊接過(guò)程中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接順序。如果在焊接操作過(guò)程中對(duì)焊接順序進(jìn)行改變，會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重影響，使鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力以及分布情況產(chǎn)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致焊接變形狀況的出現(xiàn)。一旦在焊接過(guò)程中運(yùn)用缺乏恰當(dāng)、科學(xué)依據(jù)的焊接順序?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接，就會(huì)顯著提升鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)焊接變形的機(jī)率。

2預(yù)防與控制焊接變形的策略

2.1常用措施

在環(huán)衛(wèi)車(chē)輛薄板件焊接過(guò)程中，為了對(duì)焊接變形進(jìn)行有效預(yù)防與控制，所使用的常規(guī)措施包括：第一，盡可能讓焊縫自由的進(jìn)行收縮，在此過(guò)程中焊接順序有著十分重要的作用，所以需要對(duì)焊接順序進(jìn)行合理安排；第二，預(yù)熱法是一種對(duì)變形進(jìn)行有效控制，并減小殘余應(yīng)力的有效措施。在焊接過(guò)程中焊件會(huì)產(chǎn)生較大溫差，焊件的冷卻速度越快，焊件中殘余應(yīng)力就越大。所以在焊接中應(yīng)用預(yù)熱法，減小焊件各個(gè)部位的溫度差，減緩焊件的冷卻速度，從而通過(guò)對(duì)焊接應(yīng)力的消除達(dá)到控制焊接變形的目的。可以采用的方法有：（1）熱處理法。包括局部熱處理以及整體熱處理，就是對(duì)焊件的局部進(jìn)行加熱再冷卻，或者是對(duì)焊件進(jìn)行整體加熱再冷卻，從而對(duì)殘余應(yīng)力引起的變形進(jìn)行消除。熱處理法有著較好的效果以及廣泛的應(yīng)用；（2）機(jī)械法。就是在焊縫冷卻的過(guò)程中，迅速地對(duì)焊縫進(jìn)行均勻錘擊，從而讓金屬能夠得到均勻的延伸變形。

2.2定位焊

定位焊可以為焊縫間隙提供確切保障，并對(duì)可以對(duì)焊接變形進(jìn)行控制，但是需要對(duì)焊點(diǎn)大小以及焊點(diǎn)之間的距離進(jìn)行充分考慮。對(duì)薄板工字梁而言，不合理的定位焊可能讓焊件在焊接前就具備較大的殘余應(yīng)力。在定位焊過(guò)程中通常運(yùn)用的是CO2氣保焊，端部的焊點(diǎn)與焊件端部的距離為20-30毫米，焊點(diǎn)大小為30-40毫米，焊點(diǎn)之間的距離為200-300毫米，對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行均勻分布，從而為焊縫的均勻受力提供確切保障。同時(shí)工字梁較為適于采用船形位置進(jìn)行焊接，翼板上每間距500-600毫米利用夾具在工位上進(jìn)行強(qiáng)行固定，以有效控制翼板角的變形。此外，采用船形位置進(jìn)行焊接，可以顯著提升焊接縫的質(zhì)量。

2.3有效降低熱量輸入

在焊接過(guò)程中，焊縫的大小、長(zhǎng)度由設(shè)計(jì)需求決定，而焊接工藝只能對(duì)焊接線的能量變化進(jìn)行控制。同時(shí)焊接線的能量越大，出現(xiàn)的焊接變形就越大，所以有效降低焊接線能量是控制焊接變形的重要手段。分段跳焊是目前最為實(shí)用的方法，以盡可能降低焊接線能量的輸入，并且必須運(yùn)用對(duì)稱(chēng)雙槍焊接，焊縫長(zhǎng)度要完全一致，誤差不超過(guò)10毫米。

2.4降低焊接拘束度

在焊接過(guò)程中，對(duì)焊件的約束力越大，生成的焊接應(yīng)力就越大，從而對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響就越大。所以對(duì)焊件進(jìn)行焊接的過(guò)程中，需要盡可能降低對(duì)焊接的拘束力。例如：對(duì)長(zhǎng)構(gòu)件進(jìn)行焊接時(shí)，先將板條進(jìn)行拼接，然后再在自由狀態(tài)下進(jìn)行焊接操作，嚴(yán)格禁止在組裝過(guò)程中進(jìn)行焊接。同時(shí)還需要嚴(yán)格遵照施工工藝對(duì)板條進(jìn)行拼接，有利于鋼結(jié)構(gòu)的每個(gè)部分自由的進(jìn)行收縮，有效降低對(duì)鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部的約束力，從而顯著減小殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，以對(duì)焊接變形進(jìn)行有效預(yù)防與控制。

3結(jié)束語(yǔ)

總而言之，對(duì)環(huán)衛(wèi)車(chē)輛薄板件進(jìn)行焊接的過(guò)程中，對(duì)焊接應(yīng)力以及變形的控制需要與實(shí)際情況進(jìn)行有效結(jié)合，以施工條件、薄板件受力狀況、所選焊接工藝等參數(shù)為依據(jù)，與相應(yīng)的焊接措施進(jìn)行有效結(jié)合，以削減焊接應(yīng)力與焊接變形對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的影響，從而為鋼結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)定性、安全性提供確切保證。

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