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焊接结构件焊接变形控制措施孙为佳

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：孙为佳

[导读] 摘要：焊接作业对生产工艺要求较高，在作业中如果处果不当，极易发生焊接变形的情况发生，一旦发生变形而无法得到正确的处理时，则会给生产带来较严重的影响和危害。

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        摘要：焊接作业对生产工艺要求较高，在作业中如果处果不当，极易发生焊接变形的情况发生，一旦发生变形而无法得到正确的处理时，则会给生产带来较严重的影响和危害。本文旨在分析焊接结构件产生变形的原因，和对焊接结构件变形的有力控制，在经过研究和分析以后，笔者将提出预防措施来防止焊接结构的各种类型的变形。
        关键词：焊接结构；焊接变形；分析原因
        随着科学技术和生产技术的不断进步，焊接作为一种实现材料永久性连接的技术方法，在工程建筑、航空和工业机械制造中得到了广泛的应用。焊接工作者需要具备专业的焊接知识、掌握工艺流程和良好的操作水平，才能保证焊接技术符合标准要求。本文作者结合多年工作实践经验，主要就焊接结构件焊接变形控制进行了简单探讨，希望对相关从业人员有所帮助。
        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结构焊接热变形的分析
        2.1变形原因分析
        众所周知，焊接变形之所以存在，最根本原因是焊缝及其周围金属的热胀冷缩。在受热时金属发生膨胀，因其周围金属的压缩而发生变形，在随后的冷却过程中发生收缩，又对其周围金属产生压缩作用，从而在冷却后，焊件会发生收缩变形。当这种情况作用在平板的焊接结构上，特别是薄板的焊接结构上时，就容易发生失稳变形，即会产生波浪变形或凸凹变形。
        2.2焊接结构件制做顺序与变形分析
        通常情况下，在液压支架结构的制作工作当中，其中成型主机板和横板构成了框架，将框架和底板之间进行有效的衔接形成一种背对背的焊接条件，在成型板面和焊接板面之间需要做到充分的衔接，并且需要进行后续的修模和打孔操作。

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产生焊接形变的主要原因，是因为液压支架的结构件在成型间隙和焊接过程当中产生的不良收缩问题，同时焊接收缩属于无法改变的问题，但是在成型过程当中可以通过另一种形式来进行有效的改变。
        2.3铝合金焊接变形形成原因
        镁合金导热率高、热膨胀系数大，所以焊缝冷却速度快，近缝区和母材很容易受到收缩应力的作用而产生较大变形，最终形状、尺寸发生改变。
        2.4H型钢焊变形分析
        以往的施工方法在H型钢焊接后容易产生翼板的角变形、腹板的旁弯变形，而消除腹板的旁弯变形通常需要火焰加热进行矫正，而采用双面双弧同步CO2气体保护焊免清根的焊接方法，两侧施焊焊工采用相同的焊接工艺参数，以相同的焊速匀速施焊，可使腹板两侧的焊接应力对等，且受热均匀，焊接过程中基本消除了腹板的旁弯变形，只需在焊接完毕后矫正翼板的焊接角变形，大幅缩短了矫正周期及减少了火焰加热对母材性能的破坏。
        3焊接结构件焊接变形控制措施
        3.1控制焊接工艺及焊接方法
        机械焊接作业过程中采用的技术规定主要包括焊接方法、焊前准备、焊接材料、焊接顺序、焊接操作、工艺参数、焊后处理等几方面的内容。焊接工人必须在焊接作业过程中，确保工艺操作的科学性与合理性，才能达到提高机械焊接质量的目的。另外，操作人员必须在焊接作业过程中，严格按照机械焊接的要求控制机械结构的焊接问题，避免结构焊接温度不符合影响机械结构焊接的质量。
        3.2预变形法
        在预变形法的使用过程当中，主要是对掩护梁固定的侧防护板来进行工作，顶梁固定的位置在进行焊接工作当中，其中在正常焊接工作之后会出现不同程度的形变问题，为了有效防止焊接工作产生不良的形变，在底部构建当中需要将设模板设定一定的工作角度，同时再预留焊接缝当中需要保证收缩量的大小符合工作标准。
        3.3预留变形尺寸法
        在液压支架顶梁和底座的焊接工作当中运用比较频繁，在这两个部件的主体位置当中，主支撑位置对应的焊接位置必须要预留一定的空间大小，比如在ZY4000支架结构当中，顶梁的支柱位置宽度标准尺寸设定为340mm，同时在拼装工作当中需要针对主支撑板根部放大1mm，同时需要在伤口放大2～3mm距离，同时使用支撑板来进行固定。在指数位置焊接过程当中需要将侧向的支撑板进行去除，同时保证两个主要支撑柱在焊接过程当中的应力大小分布均匀，在支撑柱的底部位置可以进行二次加工操作。
        3.4 焊接材料质量控制
        考虑到板用于工程机械产品通常存在不同程度的凹陷，皮肤氧化不匀，凹凸不平等现象不好的外观，但也越明显与板的厚度的增加，而且有相同的制造商生产批次的不同板外观质量是不一样的，所以，从根本上提高产品的外观质量，企业要求供应商生产实际，标准、全板质量等级报告或认证，并要求质量检验人员仔细检查和验证外观质量，以避免工程机械外观质量选择不当。
        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，2019，51（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.