金属结构件组装及焊接变形控制

潘立胜

摘要：在工程中，会存在大量焊接结构产生形变的状况，这种现象非常不利于对的建造以及对工程精确度的掌控，严重影响到了建造工程的整体质量。因为通过对焊接工作中对焊接部分产生形变的主要原因和影响焊接形变所产生各种不利因素进行了相应分析，并且综合性考虑到了在建造过程中的每个环节中的工作特性，分析得出了建造在不同的施工阶段有效降低对焊接部分的结构设计的具体施工工艺，以此来满足对的建造工程的高质量、实用性以及经济性的良好需求。

关键词：焊接变形；控制方法；形成原因

引言

在焊接过程中，由于焊缝金属和基础材料的冷热循环问题所引发的收缩、膨胀，被称之为是焊接变形问题。在进行焊接工作的时候，沿着同一边进行焊接，可能会引发变形超过两边交叉焊接，并且由于焊接所引发的冷热循环中，会对金属的收缩性造成影响，并导致变形问题的出现，像金属在受热过程中，其机械、物理性能都会有所变化，当热膨胀增大、热量增大的时候，焊接区域的温度会升高，进而导致焊接区域钢板的弹性、曲强度和热导性能出现降低的情况。

1、焊接变形的主要形式

焊接变形的形式主要有收缩变形、弯曲变形、扭曲变形、角变形、错边变形和波浪变形等几种，不同变形情况的原因也是不同。收缩变形的内容主要是在焊接过程中，焊缝纵向与横向的收缩问题所造成的；弯曲变形则是在对焊缝进行布置的过程汇总，出现了不对称的问题，导致焊缝多的一面产生了较大的收缩量，进而引发工件弯曲；扭曲变形是在焊接过程中，出现了不合理的焊接顺序、焊接方向，造成工件发生扭曲，这种情况又被称之为螺旋形变形；角变形是由于v型坡口对接焊缝的布置存在较大的误差，导致焊缝上下横向收缩量均匀程度不足，进而引发变形问题；错边变形是由于在焊接过程中，两块板材的热膨胀程度存在着较大的差异性，所以导致长度、厚度的方向上产生了错边问题；波浪变形则主要发生在薄板焊接的过程中，由于焊缝带来的收缩力，导致薄板局部压应力失去了原先的稳定性，焊后导致构建发生波浪状的变形问题。

2、焊接变形的主要影响因素

2.1材料因素

在对金属进行焊接的过程中，发生变形的一项主要因素就是材料因素。由于一些金属的化学成分存在着较大的差异性，所以其所造成的焊接程度也截然不同。在调查中了解到，一些材料的碳含量成分较高，在对这些材料进行焊接的时候，比较容易发生变形问题。

2.2组织设计因素

在对焊接内容进行设计的时候，组织设计因素是影响焊接变形的一个重要问题，尽管在执行焊接任务的时候，由于焊接残余应力的增加，焊接的变形状况会相应降低，但是在焊接变形的过程中，工件本身的拘束度也处在一个波动变化的状态，在焊接过程中，复杂结构自身的拘束作用会占据主导作用，对焊接结构进行设计的时候，如果不注重焊接的拘束设计，那么可能会导致焊机发生不稳定的问题，进而在焊接过程中发生变形。

2.3工艺因素

在对产品进行焊接操作的时候，发生变形的一些原因，主要来源于焊接技术的问题，像焊接工艺不够，就容易导致焊接过程中材料发生变形，并且在进一步的调查中了解到，当前一些工业生产，其焊接工艺水平还有待提升，在焊接的时候，传统焊接工艺很容易导致材料发生变形问题，对于工业生产水平的提升也极为不利。

3、防止焊接发生变形的措施

3.1从源头进行控制，做好预防工作

焊接变形具有一定必然性，只要进行焊接便会产生变形和应力。基于此，要想将变形控制在理想范围内，就应从根源进行把控，即合理设置焊接结构，选择合适的焊接工件，减少焊缝的出现。比如，通过选用型钢、锻件以及冲压件替换焊接件。此外，还应重视对相关筋板、肋板的形状、数量以及位置进行合理优化，避免出现过多的焊缝和变形，导致校正的工作量增大。其次，應重视焊接尺寸的设计。我们都知道，焊缝的宽度和深度直接影响着变形度，其宽度越宽、深度越深，在经过受热和冷却后将会发生变形越严重。因此，在保证产品性能达到相关标准的情况下尽量将焊缝的数量和尺寸控制到最低，在设计时尽可能选择焊脚及坡口尺寸较小的，对于焊缝的横截面积和熔敷金属量也应控制到最小，这样才能减少焊接变形量。最后，重视焊缝位置的合理设计。众所周知，焊缝的横向收缩量相较于纵向收缩量来说较大，所以在设计时应结合焊缝的这一性质，使焊缝布置尽量与要求焊接的变形量的最小方向保持平行，保证其与焊件的截面中心线或轴线成对称关系，严格避免设计曲线结构的现象，这样才能有效减少梁、柱等主要支撑结构发生变形的现象，保证建筑的质量。

3.2从过程进行控制，保证焊接工艺

焊接工艺对焊接变形有着举足轻重的影响。把握好焊接工艺，采取一系列改进措施是保证焊接质量的必经之路。在实际操作中，应严格按照焊接程序进行，这样才能有效控制焊接变形和内应力，提高焊接质量。这就要求在进行焊接的过程中，做好各项关于焊接的准备工作：首先，可以采用反变形方式，在进行焊接工作时，通过人为改变焊接的变形量大小、方向，形成变形量相近，方向相反的预变形量，再通过焊后收缩使预变形量消失，进而使焊接件的形状和尺寸达到需求标准。这种方式主要应用在对机械设备外壳的焊接工程上，可以有效防止外壳塌陷；其次，可以采用预拉伸方式，采用相关的机械设备将焊件进行拉伸、延长，然后在通过张紧的钢板对构件进行焊接，完成后再将预拉伸部位去除，让钢板回到最初状态；另外，还可以采用刚性固定法，即利用夹具或刚性胎具固定住被焊工件，进而使焊接残余应力降低，控制变形。但是刚性固定法会导致焊接接头中的焊接应力大大增加，所以在容易裂开的材料中不建议使用这种方式；最后，对于不同的工件结构选用合适的焊接方式。对于焊缝位置和构面对称的焊接结构，首先将其进行整体装配，然后在依照焊接顺序开展工作，反之，则采用分焊的方式，之后再将其组合焊接到一起，控制变形。此外，还应结合实际情况，合理的采用焊接方法、工艺参数以及焊接顺序，依照先短后长的焊接方式进行焊缝焊接，尽量采用多层焊的焊接方式，对焊接残余应力和焊接变形起到一定控制作用。

3.3从收尾进行控制，做好焊后矫正工作

焊接变形出现后，只能通过后期矫正将变形度降到最低或者消除变形。焊后矫正工作主要包括两种方式：一种是机械矫正。机械矫正指的是通过手工锤击、压力机、多辊平板机等机械设备对焊件。值得注意的是，手工锤击矫正的劳动强度较大，操作起来有一定难度，但其不需要设备，可以用于矫正薄板变形；压力机、多辊平面机等设备工作效率较高，适合用在较大型的焊接矫正工作当中。第二种是加热矫正。即针对焊件需要矫正的部位通过氧乙炔火焰加热，使其发生形变，使金属长度在冷却后得以收缩，进而达到矫形的目的。

结束语

通过对焊接变形的形成原因以及大堆焊缝产生形变问题的控制手段的分析，可以看到焊接接头产生形变的状况对焊接接口处的稳定性以及的整体质量产生了较大的影响，造成了部件的实际强度和韧性大大降低，并且出现焊接变形的情况对有效控制制造的精确度产生了不良的影响，进而对整体的工程产生不稳定性的影响，所以说做好焊缝形变的问题对我国制造业的发展起到了保障性作用。