浅谈薄板结构件焊接变形的控制和矫正

【摘要】近年来，我国工业制造业领域发生了翻天覆地的变化，工业技术的先进化水平不断的提升。焊接技术是工业生产与制造领域一项对繁杂的结构构件进行基础加工的重要技术手段，该技术应用广泛，涉及领域较多，是工业生产和制造领域不可缺少的技术。结构件的焊接状况的好坏与否，决定着与结构件相关产品的质量。然而，结构件焊接是的变形问题仍然没有的到较好的解决和控制，尤其是薄板结构件的变形问题对于产品构件质量的影响巨大。本文主要探讨关于薄板结构件焊接变形的原因，在此基础上进一步探讨关于焊接变形的控制手段和矫正措施。

【关键词】薄板构件；焊接技术；变形原因；控制矫正

一、焊接变形的种类及原因分析

（一）焊接变形的原因

焊接变形是由于在焊接的过程中局部受热不均匀而造成的。处于高温焊接区域的材料在受热的过程中膨胀变大，而周围的温度较低，膨胀量小的材料不能自由的进行膨胀，于是便出现了内应力，高温区的材料受到内应力的挤压就会形成局部压缩性应变，导致焊缝和焊缝附近的受热金属都发生收缩，由于焊缝处会发生收缩而其他部位有阻止其收缩，所以，就会产生焊接残余应力和变形。由于焊缝的分布不均匀，就会出现各种不同的形状，产生不同种类的变形。

（二）焊接变形的种类

影响焊接变形的原因是多方面的，可能是焊接材料的原因，也有可能是焊接方法的原因，可能是冷却的时间不够，也可能是焊接的顺序不合理，但是归根结底，焊接结构的变形主要是由焊接残余应力造成的，焊机结构变形的种类主要有：收缩变形，包括在焊缝方向发生的纵向收缩和垂直于焊缝方向的横向收缩；弯曲变形，包括纵向收缩和横向收缩引起的弯曲变形；波浪变形，由于焊板产生的压缩残余应力而形成的波浪变形；扭曲变形，主要是构件自身轴线扭曲引起的变形。

二、控制焊接构件变形的技术要求

首先，采取定位焊点焊的方式可以有效的降低焊接结构件的收缩应力和焊接变形，确保焊接部分的自由收缩可以降低对结构变形不利的因素，焊接构件的焊接顺序应该从构件受力周围约束较大的部位开始，逐渐的想约束较小的部位推进。

其次，对焊接构件的焊缝进行焊接时要保持焊接的连续性，不能无故中断，若是由于特殊原因不得不中断，则应该采取相应的防止焊缝裂开的措施，将其表面清理干净，确认焊缝区不存在缺陷后，再继续焊接。

再次，在对构件进行预热的过程中，应该对主缝和定位二缝处同时进行预热，焊接温度须在焊接过程中保持稳定，定位焊缝的预热温度要高于主缝的预热温度，焊接的温度也必须符合焊接工艺的规定，加热能量也必须严格的和规范要求一致。

最后，相关的工作人员和技术人员都必须严格的按照国家的要求，取得相关的上岗资格以后才能够施工，如果已将取得相关的合格证书，但是已有半年以上没有从事相关的工作，需要重新考取相关的工作证书以后在上岗工作。焊接人员的技术水平直接影响着焊接构件的质量和焊接变形的情况，只有焊接技术达到一定水平的工作人员才可以降低构件变形和质量不合格的产品。

三、焊接变形的控制手段

（一）尽可能的减少焊缝的数量

由于薄板结构件的焊接变形是由于受热不均匀引起的，均发生在需要焊接的焊缝位置处，所以，在设计结构时，可以尽可能的减少焊缝的数量，避免不需要的焊缝，减少薄板的受热不均的位置。尽可能的采用型钢、冲压件来替代焊接件。采用压型钢结构替代筋板结构可以有效的防止薄板的变形，同时，也可以适当的增加平板的厚度，以减少筋板的数量，从而达到减少焊接的目的。

（二）合理的选择焊缝的形式和位置

首先，焊缝要尽可能的和截面中心轴对称，或者靠近中心轴，焊缝集中于中心轴的一侧就会使弯曲的形变发生较大的变化，弱对称放置则能够较好的解决形变问题；其次，由于横向收缩比纵向收缩明显，因此要将焊缝的位置尽可能与焊接变形小的方向平行；第三，设计时应优先考虑结构分部件的可能性，使焊接的工作量最小，减少焊接变形；第四，为了提高薄板的稳定性与降低变形，要选择合适的平板厚度，减少骨架间距，降低焊缝焊脚；最后，设计结构时要考虑简单装配焊接夹具，尽量避免设计曲线性结构。

（三）注意焊接方法的规范

焊接方法的规范与否，对于接缝处的焊接效果也有着巨大的影响，正确的焊接方法可以有效的避免焊接过程中可能产生变形的因素，大大提高薄板构件焊接的质量。第一，选择能量密度较高的焊接方法，可以有效的减少变形量；第二，在满足生产率要求的前提条件下，采用较小的焊接线能量可以减少焊接变形量；第三，对于不对称构件的焊接，通过选择不同的焊接参数，可以控制和调节弯曲变形的可能性。

（四）采用刚性固定法

刚性较大的构件，一般产生形变的可能性较小，对于刚性较小的构件需要专门的夹具、支撑杆、胎具或点固辅助提高构件的刚性，减小变形。值得注意的是，应该将焊后工具的温度冷却到室温后再去掉刚性固定，在去掉刚性固定之前用锤具进行敲打，以消除部分应力，减小变形的可能性。

（五）焊前预热和焊后消应力处理

焊前预热可以是焊缝周围构件材料的温度升高，降低焊缝与周围的温差，减少焊接收缩的内应力，降低材料变形的可能性，焊缝区受热不均匀自然就会产生较大的内应力，内应力的存在就会使构件在加工的过程中出现变形甚至出现裂纹。通过适当的温度预热和焊后的热处理工艺，就可以有效的减少由于受热不均引起的内应力，减少工件发生变形。

四、焊接变形的矫正措施

（一）火焰矫正法

火焰纠正法就是利用火焰加热时产生的局部压缩性变形是构件较长的部分在冷却后缩短来消除变形的方法，该方法主要应用于各种低碳钢和大部分低合金结构的钢，对于有晶间腐蚀倾向的不锈钢和淬硬倾向较大的钢最好不要采用该方法，根据构件的实际情况，采用不同的加热方法，具体的加热部位和加热面积的大小，要根据构件变形的实际情况来确定。在加热矫正的同时也可以辅助机械力的方法使矫正的效果更佳的明显。

（二）机械矫正法

机械纠正就是通过给构件施加机械力的方式，使构件受到一个与焊接变形方向相反的力，从而消除焊接变形的方法。可以通过压力机、锤击和碾压的方法给变形处施加外力，该纠正方法一般适用于刚性较小厚度不大的板结构。其中矫直机校直的办法工作效率高，但机械设备要求较高，对于操作人员的技术要求较高，校直过程中存在有一定的风险，若操作不当，可能会造成构件的报废，因此，在操作的过程中要非常的小心。

五、结语

焊接变形对产品的性能、质量、使用效果都将产生不可忽略的影响，对于焊接应力与变形控制的研究是有其重要的意义的。随着科学技术的不断进步，焊接变形的控制方法也需要不断的完善和改进。

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