刘阳杰
中国船级社实业公司深圳分公司 广东深圳 518054
摘要：随着我国经济发展速度不断增加，我国的工业规模不断扩大和工业技术水平不断提高，对工业产品的要求也越来越高。不锈钢作为一种耐腐蚀的金属材料，其工业产品的优良性能越来越受到欢迎。焊接作为一种高效低成本的技术也被广泛用于不锈钢产品的加工过程中。为保证不锈钢焊接产品的合格率，需要对不锈钢焊接产品的焊接变形问题进行控制，焊接变形控制是否有效直接决定了焊接结构的稳定性以及焊接成品的质量。本文主要讲述了不锈钢焊接变形的原因以及焊接工艺对不锈钢焊接变形问题的影响，并提出了有效的解决方案。
关键词：焊接工艺；不锈钢；焊接变形
引言
不锈钢材料凭借其抗腐蚀性能突出的特点，在工业生产及家庭生活中应用极为广泛。在不锈钢材料的加工环节，用到焊接工艺的频率较高。一方面焊接工艺在操作成本上较为低廉，另一方面焊接工艺的可靠性表现也较突出。不锈钢焊接操作中，受热区域的焊件经由高温融化及冷却结晶后连为一体，焊接过程即已完成。但在这一过程中不锈钢易发生形变，需要对其加以分析并解决。
1焊接工艺
焊接是一种用高温和高压的方式实现金属接合，并将热塑材料将介质之间结合的工艺，其原理就是通过加压或者加热，并辅以填充材料让工件之间紧密结合。其技术原理较为简单，但是实际的操作中，因为不同的焊接介质和焊接要求，其还是有比较大的区分。在此列举了几种比较常见日常使用也比较方便的焊接工艺，主要的焊接类型及优缺点比较。不锈钢焊接基本方式有两种，第一种是传统的焊条电弧焊接，第二种是气体保护焊接。焊接工艺按照焊接途径区分，可以分为熔焊、钎焊和压焊，在技术的进步下，也有电子束、超声波焊接等方式，对环境的要求也越来越低，多环境均可操作。同时，基于焊接可能给操作人员带来身体上的损伤，因此在实际的操作过程中需要佩戴防护措施。主要焊接类型有以下几种：（1）熔焊，这种方法是加热待连接的工件使其局部熔化，此步骤形成的状态叫熔池。当熔池冷却并凝固后再被连接起来。如有必要可加注辅助下材料。优点是方便焊接，焊接的速度快。缺点是少部分金属不适用这种方法。适用范围：大部分主要金属、不锈钢焊接。（2）压焊，是焊接的过程中，给焊接施加一定的压力，让金属材料和部分金属材料之间融合。优点是稳定性高，缺点是不易操作，主要适用于需要稳固支撑性的焊接。（3）钎焊，是采用一种特殊的金属材料作为钎焊料充实接头的缝隙金属表面被润湿凝固后两者即可融合在一起。优点是焊件的应力变形比较小，对焊件的性能没有太大影响，缺点是需要做好前期准备，适用于不锈钢、高温合金、异种金属等。（4）电阻焊，是以电阻热为能源，在一定电极压力作用下将两者表面接触并熔化。优点是适用于大范围生产，缺点是需要一直施加压力，适用于各类钢材和不锈钢。（5）气体保护焊，是通过在焊丝和工件之间的燃烧电弧，在不同的位置进行焊接。优点是稳定性高，灵活性强，缺点是成本较高，适用于不锈钢、高温合金、异种金属等。
2焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析及控制措施
2.1焊接顺序
在对不锈钢进行焊接操作时，焊接顺序非常关键。如果焊接不能按照正确的顺序进行，将会直接增加焊接变形几率。特别是在日常中使用焊接工艺时，已经充分证实了焊接顺序的重要性。针对不锈钢焊接变形影响而言，焊接顺序是发生变形的主要因素。焊接顺序不正确将直接影响不锈钢构件的性能，使应力发生改变，从而发生焊接变形。如果焊接顺序不能严格按照依据进行规范，那么在进行焊接时将易出现焊接变形。因此，在进行不锈钢焊接操作时，需要充分了解其功能，将容易发生变形的部位优先焊接。如果焊缝较长，需要采用分段焊接的方式实施焊接。焊缝顺序确定以不锈钢焊接实际情况为主要依据。大型不锈钢构件在进行焊接时，很容易发生焊接顺序变化，需要在考虑焊接变形的基础上重新确定焊接顺序。
2.2焊接装夹定位的影响
在焊接前对产品的各个焊接零部件进行装夹定位，可以起到固定零部件和防止零部件因焊接应力在焊接过程产生变形，因此，合适的装夹位置和固定方式能够有效降低焊接产品的变形。在制定装夹方式时，要优先考虑定位方式，特别是焊接不锈钢薄板件和异形件时。在焊接过程中，合理的定位可以减少加工误差的累计，并起到防止焊接过程的零部件变形的作用。定位点的选取要事前评估焊接件的抗变形能力和焊接过程产生的残余应力，定位点靠近焊接应力较大的位置可以很好地防止不锈钢工件变形。
2.3焊接热源基于不锈钢焊接变形的影响
不锈钢在经焊接时，构件焊接区域会受到高温热源的影响而出现温度的剧烈变化，这一过程也是诱发不锈钢焊接变形的因素之一。在焊接热源影响下，不锈钢焊缝区域被急剧快速加热，直至熔化。在焊接区域不锈钢材料受到高温加热后，不锈钢焊接区得以扩展，而其周边区域温度远低于焊接区，则前者就会对后者产生约束，进而造成不锈钢材料焊接区弹性热应力的出现，当不锈钢材料达到了最高屈服应力，在温度作用下骤升又骤降时，屈服极限小于材料热弹性应力，热压缩现象即产生，不锈钢焊缝区因温度应力作用而开始收缩，拉伸残余应力在焊接区产生，而压缩残余应力被焊接区周边区域承受，不锈钢材料就面临着不同程度的收缩变形问题。
3降低焊接工艺对不锈钢焊接变形影响的对策分析
3.1焊接前的准备
焊接前需要准备焊条，规格为E5015（J507），φ3.2，若采用二氧化碳焊接则使用实心焊丝。在作业之前需要将焊条放置在一定温度的烘焙箱中一个小时，一小时后拿出冷却，如果存在焊条加热以后使用不及时的问题，需要及时放在保温箱中保温。焊接之前做好异物清理，将焊接接口周围50毫米单位内的杂物和铁锈进行清理。如果是露天作业需要检查风向。
3.2加强焊接过程的质量控制
焊接过程是整个不锈钢结构件加工的最重要环节，防止不锈钢焊接变形的主要的方式是对焊接过程工作进行监督和控制。通过采取提前编制技术规范、实施现场监督、要求作业人员按照焊接技术要求对焊接件进行预处理、焊接零部件按照技术规范进行装夹定位以及焊接参数满足工艺要求的控制措施，达到提升焊接质量及防止不锈钢焊接构件变形的目的，从而进一步提升不锈钢焊接构件质量的稳定性。除此之外，还要对焊接设备定期进行检修，对焊接工装进行维护，保证焊接过程在一个稳定的环境内进行。对批量生产的不锈钢焊接件，要做好首检和抽检工作，根据产品变形情况，要及时返修和处理。其次，在具体的焊接过程中，要对焊接工作人员进行专业技术知识考核，保证焊接工作人员能够按照标准规范的进行焊接操作。采取以上措施可以有效保证焊接工作的顺利进行，并能够提升不锈钢焊接构件的质量。
3.3分段焊接
分段焊接比较适用于大型和超大型的焊接，一般需要多人配合或者一个小组合作，在实际的焊接过程中需要做好协同施工，并避免焊接不协调产生的负面影响。焊接的基本要求为：第一，焊接之前做好技术管理，并做好钢板预先矫正和清洁加工，在实际焊接之前去除表面的水分和油污；第二，焊接的起始端应该安装一个护板，焊接之前做好预热，焊接之后注意保温和参数记录。在下雨天等恶劣天气应该做好有效的焊接保护。
结语
影响不锈钢焊接变形的因素较多，涉及焊接工艺、焊接顺序、焊接热源、焊接参数等，在对不锈钢进行焊接操作时，要根据不锈钢材料的规格性能等，在焊接前、中、后三个环节及时跟进控制措施，将不锈钢焊接变形发生概率降至最低。
参考文献
[1]张英才,周娇娇,韩晓辉等.不锈钢侧墙焊接有限元分析及变形控制[J].电焊机,2018,(3):216-220.
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