金屬結構焊接變形控制與矯正途徑探討

庚柏濤

（大慶石油管理局有限公司裝備制造分公司,黑龍江 大慶 163000）

金屬結構件，就是用金屬為原材料制作成的可組合的標準工件，使用它可以用簡便的安裝方法，完成對工件的裝配工作。在生產金屬結構件時，通常采用焊接技術對零部件進行固定，然后在進行生產加工，但在焊接過程中，往往會因為許多因素導致焊接變形，對生產造成一定的影響。為此，金屬結構焊接變形的控制和矯正途徑就顯得十分重要。

1 常見的焊接變形的類型

（1）金屬結構的橫向變形和縱向變形。金屬結構的橫向變形和縱向變形可以統稱為收縮變形。橫向變形的原因主要是由于金屬構件在加熱過程中，受熱的地方不同，受熱程度不同，然后金屬構件在后期的冷卻過程中也會有所不同，因此導致了金屬結構的橫向變形；縱向變形的原因主要是金屬構件在冷卻時，金屬板由于受熱程度較大造成的壓縮度較大，同理，冷卻對的收縮度也較大，所以就導致了金屬結構的縱向變形。

（2）金屬結構的角變形和彎曲變形。角變形發生的部位主要是在焊接的接頭、對接的接頭以及接頭焊縫中。是由于金屬構件的金屬板比較厚，而后的金屬板并不能達到均勻受熱的狀態，會出現一邊熱一邊涼的情況，局部受熱的金屬板受熱的一方溫度高，沒有受熱的金屬板一方溫度較低，因此導致了金屬構件收縮不能完全一致，從而使得角度發生改變，造成了金屬構件的角變形；另外，彎曲變形也是金屬構件在焊接過程中比較常見的變形類型，這類變形給金屬構件帶來的影響非常大，彎曲變形的原因是金屬構件在冷卻時出現了收縮，使得金屬構件的橫向和縱向收縮均受損，所以發生了彎曲變形，給金屬構件的焊接造成了很大的困擾。

（3）金屬結構的扭曲變形和波浪變形。由于縱向焊接分布極不均勻，焊接順序亂等因素的影響，使得金屬結構出現了扭曲變形，扭曲變形是焊接變形中一種很復雜的現象，不容易形成，但一旦形成也很難進行矯正；波浪變形是焊接過程中加熱的殘余熱力所導致的，主要出現在比較薄的金屬板上，薄的金屬板受熱和冷卻速度快使得金屬構件內部結構發生了相應的變化，金屬板自身無法承受因此造成了波浪變形。

2 金屬結構焊接變形的影響因素

焊接變形可以分為整體變形和局部變形兩部分，整體變形是全部金屬板發生變形，變形的原因是焊接時受熱區域的不同引起的。在金屬構件焊接過程中，一般不會出現整體變形，否則會很難矯正；局部變形是金屬板某部分區域發生變形，局部變形是比較容易矯正的。金屬結構焊接變形的影響因素如下。

（1）焊接時焊縫接觸面積的影響。焊縫接觸面積的大小要在預期的范圍內，如果焊縫接觸面積過大，則會導致受熱不均，同時冷卻的收縮性能變差，容易發生金屬板變形。

（2）焊接時熱輸入的影響。通常情況下，熱輸入較大，受熱的區域和范圍也就越大，因此冷卻的速度就會變慢，接頭的可塑性就會變差，不管是橫向變形、縱向變形、角變形還是波浪變形都會受到影響。

（3）金屬構件的預熱、層間溫度的影響。當預熱和層間溫度過高時，熱輸入就會增大，進而冷卻速度變慢，金屬板就會發生變形。

（4）焊接方法的影響。在金屬結構焊接過程中，焊接方法的不同會導致焊接變形程度不同，比如使用手工電焊，往往因為人為誤差導致金屬板發生變形。

（5）焊縫位置的影響。在焊接中，如果焊縫位置在金屬板的內部結構中不對稱，就會引起各種變形。

（6）結構形狀的影響。結構形狀的不同，即結構剛性的不同，對于剛性大的構件，焊接后變形程度較小，而剛性小的構件，焊接后變形程度較大。

（7）焊接規范的影響。各種金屬構件都有其特定的裝配方式，不同的裝配方式會影響結構的變形。

3 金屬結構焊件變形的控制方法

（1）焊接節點的合理性。就金屬構件的焊接而言，焊接節點的設計是十分重要的，科學合理的焊接節點可以使整個焊接流程順利進行。為此，在焊接前相關技術人員應該繪制出圖紙，操作人員根據圖紙進行焊接，圖紙的設計一定要重視焊接節點的安排，從而保證整個焊接過程的進行。因此，按照當今的金屬結構焊接來說，焊件中的焊縫數量和大小不可以過大或者過多，只有這樣才能夠有效保證焊接變形。另外，焊接節點的承受力一定要符合預定的目標，不可過大，減少焊接接頭與焊縫之間的接觸，從而有效地減少因焊接節點的不合理而發生的焊接變形。

（2）焊接順序的有序性。在金屬結構焊接時，發生焊接變形的主要原因之一是由于焊接順序的錯亂，這是因為焊接順序很大程度上影響了焊接變形的程度，這就需要在焊接時相關操作人員具備豐富的經驗，憑借經驗來選擇焊接順序，在金屬結構焊接時有序的焊接順序可以矯正和控制焊接變形。當然，不同的金屬結構焊接變形的影響因素也存在著很大的不同，焊件的焊縫不同則需要不同的焊接方式，例如T型金屬結構，在其焊接過程中需要采用尖端焊接的方式，然后在整個焊接過程中橫向焊接，再進行縱向焊接，采用這樣順序的焊接順序就可以有效地保證焊接的正常進行。

（3）焊接方法的有效性。合理有效的焊接方法可以使整個焊接過程事半功倍，選擇一個好的焊接方法可以確保焊接過程中不易發生變形。近年來，我國金屬結構焊接方法已經趨于成熟，焊接方法也很多，要想讓這些焊接方法充分發揮出最大的效益，還要針對不同的金屬結構進行選擇。

（4）焊接人員的專業素養。對于金屬焊接來說，焊接人員的專業程度是至關重要的，在焊接過程當中，如果焊接人員有所懈怠，將會導致整個焊接過程功虧一簣，如果焊接人員操作不到位，出現任何問題，將會影響整個金屬焊接。為此，必須提高焊接人員的專業技能和承擔意識，必要時，要對焊接人員進行監督，嚴格要求焊接人員，設立獎懲制度，促進焊接人員的積極性。

4 矯正金屬結構焊接變形的有效措施

（1）對金屬結構焊接變形進行外力矯正。在對金屬焊接變形進行矯正時，可以利用外部作用力對其進行矯正。詳細來說，就是通過對金屬結構發生變形部位施加物理外力的方式，使其金屬結構進行舒展，從而使變形的部位恢復到變形之前的狀態，從而實現對金屬結構焊接變形的矯正。通常情況下，對于比較小的金屬構件，可以利用錘子等工具對變形處進行敲打，從而使焊縫實現延展，從而矯正金屬結構；而大型的金屬構件，由于其重量、體積都比較大，所以一般都會使用噸位比較大的壓力機對其進行矯正。但值得注意的是，外力矯正的方式雖然較為簡單，但是其容易造成金屬疲勞，影響金屬的強度，所以外力矯正的方式只能局限于延展性、塑性比較高的金屬材料上。

（2）對金屬結構焊接變形進行加熱矯正。除了外力矯正的方式以外，還可以通過二次加熱的方式對金屬結構焊接變形進行矯正。金屬結構之所以會出現焊接變形，其主要原因就是在焊接期間，金屬結構受熱不均勻造成的。因此，可以通過對金屬結構的二次加熱，提升變形部位的可塑性，從而實現對焊接部位的矯正。但是，在通過二次加熱的方式對金屬結構焊接變形進行矯正時，要根據金屬結構的型變量對溫度進行調節和把控，因為同一種金屬在不同的溫度下，會產生不同的形態變化，如果對溫度的把控做都不夠到位，那么金屬結構在二次加熱后就會變都更脆，容易出現斷裂現象。

5 結語

金屬結構焊接引起的變形危害是非常大的，焊接中由于焊接溫度的變化而產生的結構變形，會大大影響使用金屬構件行業的發展，所以，我們應該在發現焊接變形之前就找出問題所在，進行及時的預防與矯正，從而有效地減少金屬結構焊接變形。