摘要：作为作为现代机械制造工程中的一种加工制造工艺,焊接的重要地位不断十分重要,而且它的科学价值观和意义也是十分巨大的,现实中由于机械焊接工程应力过大导致的机械焊接工程变形等,则可以导致每年造成近千万元的经济损失,这也是在现代机械制造中我们不可避免却又不得不不可避免的一个重大技术问题,因此,研究并积极探讨和提出关于防止机械焊接工程结构件脱焊变形的各种预防措施也就具有很重要的理论价值和实际意义。
关键词:焊接结构;焊接部变形;原因分析
1 影响结构焊接变形的因素
1.1 焊接方法及其工艺规范的影响
钢结构产品制造时一般的电弧焊接操作方法有理想电弧自动连接焊、手工使用电弧焊和人工co}使用气体加热保护自动焊。不同的钢在焊接处理方法中所产生的焊接热量不同,造成的焊接变形也不同。同一工艺焊接零件方法中,由于不同焊接零件工艺使用规范的不同所可能产生的不同焊接零件变形也不同。钢结构在焊接施工下焊前必须要首先制定一套焊接作业工艺指导评定作业指导书面并进行工艺指导作业焊接,同时对焊接作业周围环境的通风温度和空气湿度都应该有一定要求。
1.2 结构刚度的影响
刚性能力是义泛指连接焊件本身抵抗外力变形的运动能力,它与影响焊件焊接材质、焊件焊接截面整体形状和焊件尺寸等因素有关。结构件的刚性越大,则能够阻止连接焊缝焊点及其附近发生热应力变形的焊接能力越强,焊接时热变形就越小。反之,若焊件的焊接刚性越小,则接件焊接面的变形就越大。在螺筋钢结构焊接刚度较小时,焊接重心接缝不形成对称横向分布,在没有施工电焊焊接程序工艺步骤正确合理的特殊情况下,只会直接产生一个线性角的缩短缩长变形;但是当此时焊接重心接缝不对称横向分布,焊缝重心收缩与焊接重心之间就会有一定距离导致使焊接截面重心向上弯曲时就会直接产生弯曲缩短变形;在没有施工接焊工艺程序合理的特殊情况下,焊缝中心截面上的中心与其在接头中央截面上的中心在同一样的方位上,只是会产生一个线性角的缩短;焊缝中心截面上的中心节点偏离了在接头中心截面上的中心位置时会直接产生线性角缩短变形。
1.3 装配焊接顺序的影响
不同的材料装配与处理焊接加工顺序在开焊后将来会产生不同的焊接变形和质量,所以在进行装配与加工焊接时我们应尽量采取合理的装配顺序。焊接时尽量不要采用对称方式焊接;发现焊缝不对称时,先将其焊接在焊缝少的的另一侧。特别尤其是对于多次焊缝变形较多的主体构件的重复焊接,合理正确选择重复焊接时的顺序,能够有效率地减少重复焊接时的变形,可以有效使多次重复焊接的焊缝变形相互进行抵消。
2 焊接结构件变形分类
焊接主体结构件应力变形的形成原因主要有很多,其中就主要包括由于母材的焊接材质缺陷导致的应力变形、填充物的材料缺陷导致的应力变形、焊接加工方法不娴熟或者焊接方法不正确导致的应力变形、焊接构件参数(wps等等文件焊接参数)错误导致的应力变形、焊接加工顺序不正确导致的应力变形此外还有焊接冷却持续时间及自身焊接加工过程中内部是否存在有应力约束等多种问题从而导致的自身焊接主体结构件应力变形等多种原因,但是这些变形原因归根结底也都是由于自身焊接构件残余物的应力压缩造成的,而由于焊接主体结构件的变形又一般可以大致分为以下下列几类二横向收缩应力变形—其类型包括焊接垂直于自身焊缝水平方向应力引起的焊接横向弯曲收缩和由于焊缝水平方向应力引起的焊接纵向弯折收缩;弯曲轴线变形—这个类型包括由于焊接横向弯曲收缩应力引起的弯曲轴线变形和由于焊接纵向弯曲收缩应力引起的弯曲轴线变形;横向扭曲轴线变形—焊接构件是围绕自身焊接轴线的方向扭曲;压缩波浪边形—由于波浪边型变形时由于焊接薄板上的焊接应力产生后的残余应力压缩后的应力从而使得焊接构件内部出现因为应力压缩而弯曲形成的。
3 焊接结构件变形的预防措施和手段
3.1 完善和改进焊接的结构是其中一方面
如果我们想要正确控制和有效预防各种焊接工程结构件的焊接变形,首当其冲就必须得在合理设计结构方面上多下功夫,前提是要设计好合理的焊接结构,只有把合理设计结构做好了,才能为下面的各个步骤操作打好坚实基础。做好焊缝设计的几个具体措施主要有:注意选择合理的每个焊缝连接形式和选择大小合适的焊缝尺寸;若是焊缝遇到不必要的影响焊缝量就要尽量减少;为了尽量避免每个焊缝太容易集中就必须注意合理安排每个焊缝的连接位置。
3.2 刚性固定法的使用
一般说来,刚性大的焊接结构件经过人工焊接后容易发生任何变形的概率可能系数都会比较小,而一些刚性比较小的焊接结构件经过人工焊接后也有可能会容易产生大的焊接变形,那么如何对待这种容易发生变形的焊接结构件我们就得通过采用专用的焊接夹具、支撑杆、胎具或固定点固在焊接工作台上面以来有效提高它的焊接刚性,以此方法来大大减小这种变形事故情况的可能发生,这种焊接方法虽然在实践中比直接防止倒三角形的变形和防止波浪形的变形更加有效,但必须特别指出的一点是,工人在焊接工件经过焊接后,得需要等工件焊接后面的工件工作温度逐渐下降到室内正常温度后,才能轻松拿开该紧固件,否则就容易焊接出现变形事故。再则一方面,拿掉零件刚性固定前一定得尽量采用用手锤击或者敲打的这种方式用这来彻底消除部分零件应力,减小零件变形。
3.3 收缩变形余量的预留
根据工件焊接焊缝收缩量的理论,得出两个计算经验值(铸钢箱形梁四周焊接施工点焊焊缝收缩量2mm/m,其他部件结构依此类推)和统计经验值(统计参数的比例统计时根据同一焊接部件数个焊接产品可在焊接后或接前类比以往相似部件结构比例来计算统计经验参数),收缩量剩余量设计是在焊接工件下部进料及焊接加工时预先设计考虑的一个问题,这主要是为了能够便于设计达到工件焊接后的工件所设计要求的工件形状、尺寸等,在工件焊缝焊接收缩的各个方向上预先设计留出焊缝收缩量,保证工件焊接后的整个构件能够满足要求的形状尺寸。
应值得一提的一点是,如果连接焊缝的各种形状在实际应用生产过程中达到了不到一种规则化的形状,预留的每个焊接焊缝收缩量就不能用平常的焊缝理论计算公式方法来进行计算,而是我们需要通过进行多个实际应用产品的无缝焊接收缩试验等以来最终确定每个焊接的焊缝收缩量。
3.4 反变形法的使用
理论经验计算的数值和实践经验计算可以预先直接估计和给出一个结构连接焊件反应变形的角度大小和变形方向,以便于保证在结构焊接工件装配时尽可能直接给予一个变形方向大致相反的但大小也方向相等的人为的反应变形,焊接的不对称变形会直接导致工件收缩成形变成不同角度的变形,那么就最好可以在焊接装配时另外加上一个与人为变形方向相反的焊接角度,这样就可以使得工件焊接后的人为变形与焊接反应的变形相互作用抵消,那么结构工件也就可以满足要求的变形尺寸。
结语
作为现代机械制造过程中的一种加工制造工艺,焊接的重要地位不断十分重要,而且它的技术价值应用意义也是十分巨大的,现实中由于机械焊接零件应力过大导致的机械焊接零件变形等,则可以导致每年价值近千万元的经济损失,这也是在现代机械制造中我们不可避免却又不得不不可避免的一个重大技术问题,因此,研究并积极探讨和提出用于防止机械焊接件及结构件开焊变形的各种预防措施焊接具有很重要的理论价值和实际意义。
参考文献
[1]薛盛智,袁军民,石一光,谢昊澄.机械焊接结构热变形的控制措施研究[J].南方农机,2020,51(04):10.
[2]张亚春.焊接结构件焊接变形控制措施研究[J].中国设备工程,2019(24):111-112.
[3]郭锋.机械焊接结构热变形的控制措施研究[J].中外企业家,2018(36):221.