精軋機防護罩焊接變形量的控制與改進

王巖　查夢江

摘 要 本文針對某精軋機防護罩的焊接過程的變形量進行研究分析，為了保證產品外觀質量及尺寸要求，對防護罩的焊接工藝進行了改進。對此類零件加工及生產具有一定的參考價值。

關鍵詞 精軋機 焊接 變形量 工藝改進

中圖分類號：TG335.5 文獻標識碼：A

1該精軋機防護罩的結構及特點

精軋機防護罩是某機匣外殼中的一個部件，其設計結構為薄壁件焊接結構，主體材料為Q235-A，厚度6mm的鋼板，長7.1米，寬1.1米。按照工藝規程要求，防護罩主體部分采用5塊長7.1米的鋼板，先由火焰切割下料，按照圖紙要求角度尺寸焊接而成，然后將方管、角鋼等零件在相應位置處組焊成型，所有零部件焊接完畢后整體校型。

由于防護罩本身的結構特點：部件長、板料薄、焊縫數量多，采用現有工藝流程進行加工容易導致產品焊接變形量大、焊后熱處理及校型都較困難，難以保證產品外觀質量及圖紙要求，焊縫修磨及整體校型既費時又費力，制造周期較長。

2焊接變形量大的原因

該防護罩主體部分及4條拼接焊縫長度就有28.4米，角鋼和方管及其他零部件與防護罩主體的焊縫加起來也有30多米，焊接量較大。焊縫在焊接過程中由于焊接加熱產生不均勻溫度場，加熱過程中，焊接區受熱膨脹，熱膨脹受到周圍較冷區域的約束，使焊接區形成了塑性的熱壓縮;冷卻過程中焊接區的冷卻收縮受到周圍區域的約束，最終焊接區呈現拉伸殘余應力，相鄰區域則呈現壓縮殘余應力。在這兩種殘余應力的相互影響下，則使得鋼板縱向、橫向收縮不均勻從而產生焊接變形。對于厚度只有6mm的鋼板來說，焊接量越大，焊接殘余應力越大，焊接變形量也就越大。

3控制焊接變形量的方法

3.1在焊接順序上選用交錯、對稱焊接

先按順序焊接1、2、3、4焊縫，待焊接區域完全冷卻后再依次焊接1”、2”、3”、4”焊縫（見圖1），利用先、后焊縫熱變形方向恰好相反，使得焊接殘余應力在一定程度上能夠互相抵消，控制焊接應力變形。

3.2在焊接方向上采用同方向、跳焊法焊接

如圖2所示，采用同方向、跳焊法焊接，避免焊縫連續焊接造成的焊接區受熱膨脹，斷續焊可以使罩體上的焊接熱量分布趨于均勻，減少焊接應力變形。

3.3焊前選用剛性固定

在平臺上將5段防護罩及方管、角鐵等按圖紙尺寸要求組對、點焊。在防護罩兩側底部的角鐵上分別焊接6-8處拉筋（在長度方向上均勻分布），在防護罩內部打3-5處支撐筋，利用拉筋與支撐筋的這種外加剛性約束，強制焊件在焊接時不能自由變形。剛性固定法簡單易行，但不足之處是焊后當外加剛性約束卸掉后，焊件上仍會殘留一些變形，并不能完全消除，不過要比沒有約束時所產生的焊接變形要小得多。

3.4針對波浪類變形，采用手工捶擊的方法進行矯正

錘擊突起部分四周的金屬，使之產生塑性伸長，并沿半徑方向由里向外錘擊或者沿著突起部分四周逐漸向里錘擊。

3.5對于其他部位變形采用火焰加熱法

利用火焰對焊件進行局部加熱時產生的塑性變形，使較長的金屬在冷卻后收縮，以達到矯正變形的目的。加熱部位是在焊件變形的突出處，而不是凹處，否則變形將越來越大，為了提高矯正效果，可以在火焰加熱的同時用水急冷，這種方法可以在矯正薄板結構的變形時使用，對于厚度較大而又比較重要的構件或者淬硬傾向較大的鋼材，則不宜使用。

4總結

通過以上方法的改進，最終使精軋機防護罩不僅滿足了設計及使用要求，產品的外觀質量也有了較高的提升，焊接量及焊后矯型量的減少，縮短了產品的生產制造周期，達到了工藝改進的目的。

參考文獻

[1] 宋天民.焊接殘余應力的產生與消除[M].中國石化出版社，2009.

[2] 李平瑾.鍋爐壓力容器焊接技術及焊工問答[M].機械工業出版社，2002.