焊接構(gòu)件變形的控制

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1、焊接構(gòu)件變形的控制齊齊哈爾北方機(jī)器有限責(zé)任公司???黃秀娟???張宏偉???付艷???李淑麗?????［摘要］焊接變形不僅會(huì)影響結(jié)構(gòu)的外形尺寸和精度，使矯形工作量增加，提高制造成本，而且還會(huì)降低結(jié)構(gòu)的承載能力。本文針對(duì)焊接變形的種類及產(chǎn)生原因，詳盡地闡述了預(yù)先防止、控制產(chǎn)生焊接變形的措施，以便在實(shí)際工作中將應(yīng)力和變形控制在最小程度，保證焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。［關(guān)鍵詞］焊接變形；預(yù)防與控制隨著焊接技術(shù)的迅猛發(fā)展，以焊代鑄、以焊代鉚的結(jié)構(gòu)逐年增加，在發(fā)揮焊接優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，焊接構(gòu)件也存在自身不足，即構(gòu)件焊后均會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形，如果變形超過了允許

2、數(shù)值，需要進(jìn)行反復(fù)校正，方能達(dá)到使用要求，這樣浪費(fèi)了很大工時(shí)成本,并影響生產(chǎn)進(jìn)度。有的構(gòu)件經(jīng)反復(fù)校正無效報(bào)廢，從而造成很大損失。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)該首先了解產(chǎn)生焊接變形的原因及影響因素，然后采取必要措施，進(jìn)行預(yù)先防止和有效控制。1???焊接變形產(chǎn)生的原因???????焊接變形是由焊接時(shí)不均勻加熱引起的，熱源只集中在焊接部位，且以一定速度向前移動(dòng)，局部受熱金屬的膨脹能引起整個(gè)焊件發(fā)生平面內(nèi)或平面外的各種形態(tài)的變形。確切地說是焊件焊后殘存于結(jié)構(gòu)中的殘余變形,它與焊件的形狀尺寸、材料的熱物理性能及加熱條件等因素有關(guān)。2焊接變形分類2.1??構(gòu)件焊后在焊

3、縫方向上發(fā)生的收縮——縱向收縮變形。縱向收縮量隨焊縫長度的增加而增加，斷續(xù)焊縫比連續(xù)焊縫的收縮量要小。2.2??構(gòu)件焊后在垂直焊縫方向發(fā)生的收縮——橫向收縮變形。角焊縫的橫向收縮比對(duì)接焊縫的橫向收縮小。2.3??構(gòu)件焊后的平面圍繞焊縫產(chǎn)生的角位移——角變形，在堆焊、對(duì)接、搭接和丁字接頭的焊接時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生角變形。2.4?構(gòu)件焊后整體發(fā)生的彎曲——彎曲變形，它是在焊接方向上的偏心收縮。2.5??波浪變形是一種失穩(wěn)變形，主要出現(xiàn)在薄板焊接結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生原因是由于焊接產(chǎn)生的壓縮殘余應(yīng)力，使板件出現(xiàn)因壓曲形成的波浪變形。這不但嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的外觀，而且降低了

4、構(gòu)件的承載能力。2.6??扭曲變形是構(gòu)件焊后發(fā)生的螺旋變形，是因細(xì)長桿件縱向焊縫的橫向不均勻或備料與組裝質(zhì)量不良，使構(gòu)件繞自身軸線扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。施焊工藝不當(dāng)，也會(huì)造成難于矯正的扭曲變形。另外，裝配之后焊接之前的工件位置、尺寸不符合圖紙要求，或因構(gòu)件歪扭也會(huì)增加扭曲變形的可能性。2.7??構(gòu)件的一部分相對(duì)另一部分發(fā)生回轉(zhuǎn)——回轉(zhuǎn)變形。2.8??在焊接過程中，兩焊件的熱膨脹不一致，可能引起長度方向上的錯(cuò)邊和厚度方向上的錯(cuò)邊叫錯(cuò)邊變形。3???影響焊接結(jié)構(gòu)變形的因素???????各種影響焊接變形的因素并不是孤立起作用，而是共同起作用，其中焊后焊縫的縱向收

5、縮和橫向收縮是引起各種變形和應(yīng)力的根本原因。同時(shí)焊縫的收縮還和焊縫在結(jié)構(gòu)上的位置、焊接順序和焊接方向等因素有關(guān)。主要包括：3.1??焊縫在結(jié)構(gòu)中的位置對(duì)變形的影響，不同的焊縫位置焊后所引起的變形不同。坡口角度、接頭型式對(duì)結(jié)構(gòu)變形都有一定影響。3.2??結(jié)構(gòu)的剛性對(duì)焊接變形的影響，受到同樣大小的力，剛性大的結(jié)構(gòu)變形小。結(jié)構(gòu)抵抗拉伸的剛性，主要是決定于結(jié)構(gòu)截面積的大小，截面積越大，結(jié)構(gòu)抵抗拉伸的剛性就越大，變形就越小。結(jié)構(gòu)抵抗彎曲變形的剛性主要看結(jié)構(gòu)的截面積形狀和尺寸的大小，對(duì)于短而粗的焊接結(jié)構(gòu)，抗彎剛性大，細(xì)而長的構(gòu)件，抗彎剛性小。結(jié)構(gòu)抵抗扭曲的剛性

6、除決定于結(jié)構(gòu)尺寸大小外，最主要的是結(jié)構(gòu)截面形狀,如結(jié)構(gòu)截面是封閉的，則抗扭曲變形能力就較強(qiáng)，不封閉的則抗扭能力弱。3.3??裝配和焊接順序影響結(jié)構(gòu)變形。同樣一個(gè)焊接構(gòu)件，采用不同的裝配、焊接順序，焊后產(chǎn)生的變形不一樣。3.4??焊接材料的線膨脹系數(shù)越大，焊后收縮變形也就越大。如不銹鋼及鋁的焊接變形比碳鋼要大。3.5??焊接方法的影響，焊接過程中，焊件受熱越多，金屬受熱的體積越大,焊件扭曲和變形越嚴(yán)重。如氣焊比手工電弧焊變形大，而手工弧焊比氣保焊變形嚴(yán)重。3.6??焊接規(guī)范也是影響焊接變形的主要因素，變形是隨著焊接電流的增加而增加，焊條直徑的增大而增

7、大。同時(shí)，變形隨著焊接速度的增加而減小。3.7??不同的焊接方向會(huì)使焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的變形情況，這不僅是因?yàn)樵诤附舆^程中沿焊縫方向上熱量分布不均勻，主要是由于焊縫冷卻有先后，在膨脹、收縮過程中受到約束程度不同而引起的。因此對(duì)于長直焊縫，采用焊前沿焊縫進(jìn)行點(diǎn)固，并將長焊縫改為用不同方向的短焊縫的連接方法來減少焊后變形。3.8??焊接結(jié)構(gòu)的自重和形狀的影響，對(duì)于自重較大或形狀較長的焊件，要在焊接時(shí)給予支撐，以免由于自重而增大變形。另外，焊縫間隙過大，坡口角度過大等都會(huì)增加變形量。3.9??錯(cuò)邊一種是因裝配不當(dāng)造成，另一種是焊接過程中對(duì)接邊的熱不平衡導(dǎo)致

8、。其原理是不對(duì)稱的溫度場(chǎng)和剛度往往使焊縫兩邊產(chǎn)生不同的徑向位移。錯(cuò)邊對(duì)于焊接接頭的強(qiáng)度有較大影響，也是一種應(yīng)該引起重視的變