钢材焊接变形的因素及控制方法论.doc

1、钢材焊接变形的因素及控制方法论摘要：随着科学技术的发展，钢材在现代工业、建筑、运输等领域应用非常广泛，其焊接质量是影响钢材结构性能的重要因素，因此，必须加强对焊接技术的研究，以促进我国经济建设水平的提高。焊接变形是钢材焊接中经常出现的质量通病，严重危害到钢材结构的安全性及稳定性，本文中从钢材焊接变形的产生机理入手，分析了控制焊接变形的一些好的方法，对提高钢材焊接质量具有一定的借鉴意义。 关键词：钢材；焊接；产生机理；方法 中图分类号：C35 文献标识码： A 焊接属于特殊专业，必须持有特种专业的操作证书才能上岗，对技术要求也较为严格。在焊接过程中如果操作不当，或是由于其他原因经常引起焊缝的产生

2、，一般这些焊缝在受到温度的影响的时候会产生收缩，最终导致结构变形。当变形量在允许值内时则可以不予处理，一旦变形量超出正确的范围，则需要对产生的焊接变形进行矫正，部分焊接变形的材料在矫正后则会因无法使用而废弃，即使能再正常使用的也导致了作业时间增加，所以无论哪种情况都会导致成本上的浪费，因此对于预防和控制焊接变形的发生，有效的减少或是避免焊接变形的发生机率，从而有效的提高作业效率，降低生产成本。 1 焊接变形产生机理 焊接变形产生的原因是多方面的，多数情况下在焊接过程中，各个部件在焊接过程中加热和冷却都呈现着不均匀性，这样就会导致金属在受热时产生热胀效应，而在冷却时即发生收缩，而且热胀冷缩还不均

3、匀，这样相互连接的各部件之间而会产生相互制约的应力，当应力不均匀时则会导致变形的发生。焊接应力是导致焊接变形的主要因素，所以需要对焊接应力进行有效的掌握，从而控制好焊接变形。焊接变形通常情况下就是由于金属在焊接过程中由于加热和冷却的不均匀从而导致应力的产生，在应力作用下发生的变形即为焊接变形，焊接变形的变形量也不是固定的，其会由于所选择的焊接工艺不同而有所不同。在焊接过程中，焊接的焊缝的基板会有局部加热的情况发生，这样就会导致这部分的温度发生较大的变化，而焊接结束语，这部分的温度则需要冷却到正常的室温下，而在冷却焊缝金属也会出现正常的收缩，从而恢复到正常的体积下。但是在实际焊接过程中，焊缝的材

4、料与基材的材料会存在不同，材料的不同其收缩的力度也会出现不同，这样在收缩过程中应力则会集中产生了焊缝与基材中间，使焊缝部位产生较大的应拉力，而当这部分应拉力集中在一起时，则会导致焊接部位出现变形或是变薄的问题，而当焊接金属的屈服应力集中释放时，则会形成焊接永久变形的产生。同时在焊接温度与室温接近时，整个基板所产生金属膨胀力和收缩应力则会出现无约束的情况，从而导致变形的产生。即使在焊接过程中利用固定的工件或是使用抗收缩的工具，但在这些工具对应力进行约束时，也会导致有多余的应力释放出来，从而导致基板发生迁移，使焊接的工件变形。 2 控制变形的方法 焊接的质量好坏，直接影响着焊接钢材工件的使用性能，

5、所以在工程实践中，我们需要利用科学有效的方法来对焊接变形进行有效的控制，采取相应的消除变形的方法和手段，从而有效的提高钢材的焊接质量。 2.1 改进焊接结构 合理选择焊缝结构的形式和尺寸，避免焊缝的不均匀布置和集中分布，减少不必要的焊缝，都能有效控制焊接变形。为了避免焊缝集中、双向、三向相交，应采用刚性较小的节点焊接形式。为的是减小焊接缝交叉点处或者焊接缝集中点的热量和应力，以减小焊缝变形。为了保证结构具有足够的承载能力，在设计节点焊接缝时，应采用相应的坡口形状和尺寸，以满足较小焊缝的尺寸需求，减少焊缝截面积和结构焊缝的变形。 2.2 采用刚性固定法 对于刚性较小的焊接件，合理采用刚性好的夹具

6、、支撑件、焊胎等辅助器具加以固定可以减小焊件的变形。 2.3 预留收缩变形余量 根据理论计算和现场经验，对焊件预先预留收缩变形量或加工量，保证焊后能够达到设计尺寸要求。 2.4 采用反变形法 反变形是指在焊接前将钢材结构装配成与焊接变形方向相反、大小相等的预先变形，来抵消焊接后结构形成的变形。根据理论计算和现场经验，预先把焊件人为地加工或设置产生一个变形，使这个变形与焊后发生的变形方向相反而数值相等，这样变形与反变形就能在焊后得到抵消。 2.5 采用合理的焊接方法 不同的焊接方法带来不同的线能量，选用线能量比较低的焊接方法，可以有效地减小焊接塑性压缩区，从而减小焊接变形。在对钢材施焊时，为了便

7、于操作和确保焊接质量，应尽量避免将焊缝设置在仰焊位置。在无法避免的情况下，就需要焊工全方位掌握焊接操作工艺。 2.6 采用合理的装配焊接顺序 对焊件适当的划分为部件、组件进行组焊后，再进行部分间的焊接，提高了组对的精度，减少了焊接变形。 2.7 焊前预热和焊后消应力处理 当前焊接过程中为了有效的减少焊接变形的发生，通常会采用将焊前对焊接母材预热的方法，这样提高焊接母材的温度，使其与焊缝金属之间的温差尽可能的减小，这样在有效的防止了焊接收缩时内应力的增加，降低了变形的可能。这是一种在焊前对焊接变形进行提前控制的方法，可以有效的保证焊接的质量，对纠正焊接变形也起到了积极的作用。3 减少焊接变形的其

8、他方法 3.1 水冷块 在薄板焊接中，采用水冷块可带走焊接工件的热量。采用铜焊或锡焊将铜管焊接到铜制夹具，通过水管进行循环冷却，以减少焊接变形。 3.2 楔形块定位板 “定位板”是钢板对焊时的一种有效控制焊接变形的技术。定位板的一端焊在工件的一块板上，另一端将楔形块楔入压板，甚至可采用多个定位板排列，以保持焊接时对焊接钢板的定位、固定。 3.3 消除热应力 为了减少焊接变形和残余应力的影响，设计和焊装工件时应注意以下几点： 1）不进行过量焊接； 2）控制好工件的定位； 3）尽可能采用间断焊接，但应满足设计要求； 4）尽可能采用小的焊脚尺寸； 5）对于开坡口焊接，应使接头的焊接量最小，并考虑双边

9、坡口替代单边坡口接头； 6）尽可能采用多层多焊道焊替代单层双边焊交替焊接。在工件中和轴处开双面坡口焊接，采用多层焊，并确定双面焊接顺序； 7）采用多层少焊道焊接； 8）采用低热输入焊接工艺，意味着较高的熔敷率和较快的焊接速度；9）采用变位机使工件处于船形焊位置。船形焊位置可使用大直径的焊丝和高熔敷率的焊接工艺； 10）尽可能在工件的中和轴设置焊缝，并对称施焊； 11）尽可能地通过焊接顺序和焊接定位使焊接热量均匀扩散； 12）向工件的无约束方向焊接； 13）使用夹具、工装和定位板进行调整、定位； 14）向收缩的相反方向预弯工件或预置焊缝接头； 15）按序列分件焊装和总焊装，可使焊接围绕中和轴一直

10、保持平衡。结束语 焊接作为特种作业行业，其技术含量较高，为了有效的保证焊接的质量，对焊接变形的控制是较为关键的一个环节。导致焊接变形产生的因素较多，如材料、结构、焊接环境等孝会直接影响到焊接变形的产生，所以在实际焊接工程作业过程中，需要根据焊接现场的条件、结构、环境等各个因素进行有效的分析，从而制定出合理的焊接方法并做好提前预防措施，尽量控制或是避免焊接变形的发生。这就需要具有较高的焊接技术水平，同时还要具有较丰富的经验，这样焊接工人在焊接时才能有效的将焊接环境、焊接材料和控制变形的方法和措施有效的结合起来，并在工作中具有时刻预防和控制变形的意识，只有这样才能有效的降低或是消除焊接变形的发生，提高焊接的质量。 【参考文献】 1冀振.焊接变形的预防与控制J.科技情报开发与经济，2012（17）. 2李晓明.孙德伟.焊接结构件焊接变形的控制J.铁道车辆.2010（05）：10-16. 3朱江.焊接变形的控制和预防J.电焊机，2009（08） 4李传标.建筑工程钢结构焊接施工变形控制的解析J.建筑遗产，2013（22）