薄板件焊接变形的产生与控制

摘 要：装载机薄板件组合焊接生产中焊后产生的角变形和扭曲变形问题，重点从理论和施焊工艺方面分析了薄板件组合产生变形的原因及控制措施，通过对薄板件组合焊接方法、焊接顺序的选择和焊接工艺规范的优化设计，较好地解决了薄板件组合焊接变形的问题。

关键词：薄板件组合 焊接变形 焊接方法

在生产装载机上所有的外观覆盖件中，主要包括：台架、挡泥板、机罩以及驾驶室。由于都是采用厚度不大于3毫米的钢板组焊而成的结构件。所以控制它的焊接变形成为了我们的重中之重。

一 焊接变形产生的原因

焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的建和而形成永久性连接的工艺过程。由此可看出焊接是一个不均与受热和冷却的一个过程，在焊接过程中由于受到刚性条件的约束会出现压缩塑形变形以及焊后产生的残余变形。

（一）影响焊接热变形的因素：

1.焊接工艺方法。不同的焊接方法，将产生不同的温度场，形成的热变形也不相同。我们薄板件分厂大部分采用CO2气体保护焊，具有焊丝细，电流密度大，加热集中，变形小的特点。

2.焊接参数。即焊接电流、电压和焊接速度。

焊接电流越大，焊接速度越慢变形越大；反之变形越小。

在以上3个参数中，电压的作用明显，因此低电压快速度小电流的焊接变形较小。

3.焊缝数量和位置。焊缝数量越少，焊接位置距中心轴越对称。焊接变形越小。

（二）影响焊接构件刚性系数的因素：

1构件的尺寸和形状。随着构件刚性的增加，焊接变形越小。

2胎夹具的应用。采用胎夹具，增加了构件的刚性，从而减少焊接变形。

3装配焊接程序。装配焊接程序能引起构件在不同装配阶段刚性的变化和重心位置的改变，对控制构件的焊接变形有很大的影响。

（三）薄板结结构焊接变形的种类

任何钢结构的焊接变形，可分为整体变形和局部变形。

整体变形就是焊接以后，整个构件的尺寸或形状发生的变化，包括纵向和横向收缩（总尺寸缩短），弯曲变形（中拱、中垂）和扭曲变形等。

局部变形是指焊接以后构件的局部区域出现的变形，包括角变形和波浪变形等。

二、控制薄板结结构焊接变形的原则与方法

焊接过程中的热变形和施焊时焊接构件的刚性条件是影响焊接残余变形的两个主要因素。根据这两个主要因素可以认为焊接残余变形是不可避免的，即完全消除焊接变形是不太可能的。控制焊接残余变形必须从薄板结构件设计和施工工艺两个方面同时采取措施。

在薄板结构件设计上除了要满足构件的强度和使用性能外，还必须满足构件制造中焊接变形最小及耗费劳动工时最低的要求。因此优化板缝布置尤为重要，设计图纸中的板缝布置往往对工艺性考虑不周容易引起焊接变形。

焊接工艺是钢结构施工中的重要工艺之一。合理的焊接工艺是减少焊接变形，减少应力集中的有效方法。为了控制构件焊接变形，应尽可能采取有效措施，如：将构件分为若干小部件与构件分段，使焊接变形分散在各个部件上，便于构件变形的控制与矫正；使各部件焊缝的布置与构件分段截面中性轴对称或接近截面中性轴，避免焊接后产生扭曲和过大的弯曲变形；对每一条主要焊缝，尽可能选择小的焊脚尺寸和短的焊缝；避免焊缝过分集中和交叉布置；可能采用宽而长的钢板或能减少焊缝数量的结构形式，等等。

控制薄板结构件焊接变形的工艺方法有：

1在无装配应力强制下进行构件装配；

2采用自动焊和其它气体保护焊工艺；如最先进的 Ar+CO2混合气体MAG保护焊。

3合理选择焊接规范参数和装配焊接顺序。减少焊丝供 给量，降低电流、电压改变极性（通常为直流反极性直流正极性）。先焊短焊缝后焊长焊缝，采取分段退焊，由内向外依次进行。

4尽可能合理运用刚性固定法，

三、薄板结构件焊接变形的矫正方法

结构的建造过程中，尽管在其构件设计和施工工艺上采取措施来控制焊接变形，但由于焊接过程的特点和施工工艺的复杂性，产生焊接变形仍是不可避免的，因此，对出现超出设计要求的焊接变形必须进行矫正。矫正工艺只限于矫正焊接构件的局部变形，如角变形、弯曲变形、波浪变形等等。对于构件结构的整体变形如纵向和横向收缩（总尺寸缩短）只能通过下料或装配时预放余量来补偿。

采用机械矫正法校正钢结构容易引起金属冷作硬化，消耗材料一定数量的塑性储备，只能用于塑性良好的材料。实际生产中，机械矫正法矫正过程中可能使用专用的大型油压机、摩擦压力机矫正。

采用火焰矫正法校正钢结构，矫正冷却后，焊接构件这部分 金属获得不可逆的压缩塑性变形，使整个焊接构件变形得到矫正。火焰矫正法同样要消耗材料一部分塑性，对于脆性材料或塑性差的材料要谨慎使用。要适当控制火焰加热的温度，温度过高材料机械性能降低，温度过低使矫正效率降低。由于冷却速度对矫正效果不产生任何影响，施工过程中，多采用边加热边喷水冷却的方法，既提高了工作效率，又提高了矫正效果。

钢结构制造过程中，焊接变形是不可避免的，只能采取有效的方法、措施控制焊接变形，并对超出公差要求的焊接变形进行矫正，从而既满足钢结构质量要求，又满足经济性要求。

四、实施结果

薄板因为自身厚度原因在焊接过程中极易变形，其变形具有复杂性和多样性。目前仍是国内外焊接工艺领域的一大技术难题。薄板焊接变形问题严重影响着焊接质量。只有对其进行科学系统的分析，找出控制其变形的技术措施，不断运用和累积经验，才能最终破解焊接变形的难题。

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作者简介：赵渊博（1985- ），本科学历，现在江苏省徐州机电工程高等职业学校从事教学工作。