薄板焊接范文

薄板焊接范文第1篇

关键词：薄板焊接变形控制

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

如何控制焊接应力和变形到最小是薄板焊接中最关键的一个环节。控制薄板焊接工程的焊接变形不能单一行事，而应综合治理。经验告诉我们，焊接工程中的焊接变形和焊后残余应力并不是两种孤立的现象。两者之间的联系是有机的，它们同时存在于同一焊件，相辅相成而又相互制约。薄板焊接焊缝形式主要为对接和搭接。但这两种焊缝形式产生的变形基本一样，出产生横向收缩和纵向收缩外，还会产生失稳翘曲变形。

在实际工程中要想获得最佳的理想状态。使三种方式的应力和变形合理分布在该结构中，使之相互制约、相互控制，正负压力保持在一个平衡的状态下。这一指导思想是控制大面积薄板焊接工程中焊接变形的有效途径。

本文就工程中常见的Wins(威金斯)煤气柜的底板焊接为例进行分析。

一、以8万m³Wins(威金斯)煤气柜的底板为例

煤气柜底板焊接工程是十分典型的薄板焊接工程。底板面积为2640.74m2，焊缝总长为2795.38m 。底板由中心板和内外环板组成。中心板为δ=4.5mm厚钢板组成，内环板和外环板为δ=6mm钢板组成。钢板材质均为Q235B。

二、技术难点

面积大，板比较薄，内外环板厚度不一致，为厚板与薄板对接，规范要求底板的平面度不大于60mm。这就要求在施工时根据理论与施工经验来制定严格的施工工艺，稍不注意就会使产生较大的凸起，给后续施工带来很大的麻烦。重新修理难度较大，同时会使生产成本大大地增加。而此问题的产生原因归根到底就是由于焊接工程中由于对焊接应力和变形产生的机理不了解，不能合理地安排施工工艺而导致的结果。因此，合理的施工工艺安排，是在掌握其产生机理原理分析的基础上产生的，也就是要理论与实践要相结合。

三、焊接工艺及剖析

(一)分析焊接应力和变形产生的机理、影响因素及其内在联系

焊接时局部不均匀的热输入是产生焊接应力与变形的决定因素。而热输入是通过材料因素、制造因素和结构因素所构成的内拘束度和外拘束度而影响热源周围的金属运动，最终形成焊接应力的变形。可以看出，材料因素主要为材料特性、热物理常数及力学性能（热膨胀系数α=f（t），弹性模量E=f（T），屈服强度σs= f（T），σs（T）=0的温度，Tk或称“力学熔化温度”以及相变等），在焊接温度场中，这些特性呈现出决定热源周围金属运动的内拘束度。制造因素（工艺措施、夹持状态）和结构因素（构件形状、厚度及刚性等）则更多地影响着热源金属的外拘束度。随焊接热过程而变化的内应力场和构件变形，称为焊接瞬态应力与变化。而焊后，在室温条件下残留于构件中的内应力场和宏观变化，称为焊接残余应力与焊接残余变形。

由于焊接应力和变形问题的复杂性，在工程实践中往往采用试验测试与理论分析和数值计算相结合的方法来掌握其规律，以期能达到预测控制和调整焊接应力与变形的目的。

（二）工艺措施及剖析

根据多年的实际经验和理论分析结果，不管哪种形式的底板，在焊接工艺上采取的工艺措施大致相同，其主要措施有：

① 先焊短焊缝后焊长焊缝，采取分段退焊，由内向外依次进行。

②由数名焊工均布对称施焊，并可同时进行。

③ 采取措施用外力限制焊接变形。

④对受力大的部位，待其他焊缝焊完后，最后焊接。

其防焊接应力与变形的主要原理要点是：

① 焊接后自由收缩

② 减少焊接区与整体结构之间的温差

③ 使焊接应力尽量减少并均匀布置

（三）工艺措施的具体剖析

先焊短焊缝后焊长焊缝的基本原理

先焊短焊缝，将其由内向外焊接为一体，可自由收缩为一整体长条。同理，焊完所有短缝，可得到焊接后自由收缩、基本无应力的若干长条。然后再将个长条由内向外连接起来，也属于在自由收缩状态下成型，这样焊接应力很小，变形也很小。

反之，若先焊长缝，则将焊缝周围的板皆固定在长缝上，然后再去焊短缝，短缝必收缩，收缩时却受到长缝的限制而不能自由收缩，热胀时产生压应力，收缩时产生拉应力，因而存在较大的焊接应力，会产生很大的变形。整个底板若都这样焊接或无次序地焊接，底板会产生更大的变形，定会导致底板大量的凸起变形，严重的甚至会报废，造成重大的质量事故。

2、所有焊缝均采用分段退焊法、由内向外依次基本原理

（1）分段退焊基本原理 分段退焊的原理与间歇焊和减少焊接线能量的原理基本是一样的，主要时缩小焊接区与结构整体之间的温差，从而减少变形；同时由于头尾相接的焊接顺序，前一段焊缝刚冷却下来，后一段焊缝的热量就会给前一段一部分，使其得到一次退火的机会，同时减小了前后的温差，因而消除应力、减少变形。根据实践经验，底板的分段退焊，应以一根焊条为一个循环，一根焊条约焊200mm，这样要比500mm~600mm一个循环变形要小的多。这样焊的缺点是接头增加，降低美观程度，但比变了形再去处理变形要合算的多（连续焊的接头少且平滑）。

（2）由内向外依次进行的基本原理，应先焊靠近中心的短缝，然后再依次焊的短缝；长缝也是一样。因为两板相焊，焊缝会产生横向收缩和纵向收缩，又因内部是封闭部位，外部属自由端（越往外越明显），由内向外可使焊缝的横、纵焊缝自由收缩；反之，若先焊外，自由端被固定，在焊内部时，焊缝的横、纵向收缩都会受到限制，因而产生较大应力，从而产生较大变形。

3、底层壁板与外环板的角焊缝焊完后再焊内外环板之间的对接焊缝

壁板位置是固定的，先焊底层壁板与外环板的角焊缝，使外环板自由收缩，再焊内外环板之间的对接焊缝，可最大限度减小变形量。

4、由多名焊工均布对称施焊的基本原理

在底板的焊接中也要由多名焊工均布对称施焊，这样可以防止由于不对称受热引起偏心力而引起变形，若对称受热，即使有应力存在，也不会引起变形，且越往外越明显，这是因为两侧的应力相等而又有足够的宽度，不会使中心板产生弯曲。

四、结论

工程实例告诉我们，薄板焊接的应力和变形的控制必须综合治理。此工艺经实践证明对薄板焊接的应力和变形能有效地控制。但在工程的实际运用中还应根据具体情况，具体分析，以达到最好的效果。

参考文献:

[1].陈祝年 焊接工程师手册 机械工业出版社 2002.1

[2].焊接手册 第三卷，焊接结构/中国机械工程学会焊接学会 2001.8

[3].翟洪旭 翟艺铭 翟润雪 实用铆工经验与窍门精选 机械工业出版社 2005

薄板焊接范文第2篇

关键词：薄板焊接；变形控制

1 引言

船舶为了尽量减轻船体重量，采用了高强度或较高强度的薄钢板，如上层建筑采用的δ=2.5-4mm较高强度的903钢板。该钢板加工、装配后有较大的内应力，焊接后会比普通钢板产生更大的变形；同时，上层建筑在设计中不参与总强度计算。这样对上层建筑的建造来说，防止薄板焊接变形便成了主要的质量问题。

薄板焊接变形主要表现为：产生一根根肋骨构架印形于表的所谓“瘦马现象”；在纵向呈较大面积高低不平的“波浪变形”；在板格范围内局部高低不平的“凹凸变形”；由火工和敲打造成的“橘子皮效应”。这些不同形式的焊后变形严重地影响了船体的外观质量。

目前对薄板焊接防变形技术的研究，主要侧重于工艺技术的研究。在进行了大量的调查研究和工艺试验后，在生产中摸索出一套行之有效的控制措施。

2 优化板缝布置，精确控制余量

2.1 板缝布置

在施工设计图纸上，板缝的布置是根据船舶结构设计和板材的规格来决定的。实际采购的板材规格往往与设计的规格有所不同，需要重新布置板缝；同时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。所以开工前必须仔细分析板缝布置情况，将实际的数据进行优化排列，以减少焊接引起的弯曲变形。

优化板缝布置的四个原则为：尽量把焊缝布置成与中心轴相对称；在满足规范的前提下，把板缝设置在结构件附近，借助结构件的刚性来减少焊缝变形；在多板组成的壁板和平台尽量使用大板，减少焊缝数量；在焊缝相交中尽量布置成“十”字接头，避免“T”字接头的出现[1]。

2.2 余量分布

为了保证薄板结构装配的尺寸，在传统的施工工艺中，一般结构都留有一定的余量，留待装配时再进行切割。这样的施工方法，虽然能保证分段尺寸的质量，但由于在装配过程中的二次切割，增加了受热的变形和内应力，对分段变形的控制和后续工序的施工都带来了不利的影响。为此，我们改变传统做法，采取在分段接头处单边留有余量，其它位置一律改为不留下料余量，使大部分板材下料剪切一次成功，在施工中可减少加热次数和加热量，有效地控制了装配过程薄板的变形。

3 实行焊后滚平和无码焊接技术

3.1 板缝焊后滚平

薄板焊接无论事前采取何种预防措施都只能减少变形量而不能消除变形，焊接后变形是难免的。按传统工序拼板焊后安装构架，这样板部位变形很难处理，靠火工校正，一方面很难收到理想效果，另一方面火工多了又会出现橘子皮现象。采取构架安装前先消除拼板焊接变形的措施，把切割好的薄板放在固定平台上装焊，焊后用十三星滚平机滚压消除焊接变形。由于用机械的方法消除焊缝的焊接变形，减少了火工工作量，也为构架安装和最终减少总体变形打下了基础[2]。

3.2 推行无码焊接

在以往的造船中，焊了许多拉码把钢板固定于胎架上是保证线型和防止变形的主要工艺，这种方法给薄板带来的码脚印和弧坑，需进行大量的割、批、补、磨等工作，既增加了变形又损伤了钢板。为改变这一状况，采用无码焊接技术，可有效控制薄板焊接变形。现行施工工艺采用的无码焊接工艺是：

（1）使用磁吸码，用磁力把钢板固定于胎架上，不至损伤钢板，也避免了繁杂的修补工作。

（2）以压代拉，在平台或胎架上安装板材时采用压铁压紧来实现线型吻合和防止变形。

（3） 先装构架后焊板缝，确实需要在胎架上焊接的板缝，也要改变传统的先焊板缝后装构架的做法，采用拼板后先进行构架安装，装好构架后一起烧焊，利用构架来限制板的焊接变形。

（4）限制使用工艺拉条，在上层建筑分段、总段装配中不轻易采用焊拉条和支撑，尽量利用纵横壁板自身相互的支持来实现定位，必须要焊支撑或拉条时也只能焊在构架上，绝不允许焊在板中。

4 实施全方位CO2气体保护焊

薄板的焊接变形是因为板材受到不均匀的局部加热和冷却的影响，内部产生了不均衡应力所引起的，变形的大小与输入的热量有密切的关系，减少热量的输入是控制变形的有效措施。采用下面公式计算手工焊和CO2保护焊的能量输入：

Q=0.2ηUI/V

式中：

Q为焊缝焊接线能量；

η为电弧热利用系数：手工焊η=0.65～0.85，CO2气体保护焊η=0.75～0.90；

U为电弧电压：手工焊U=29～31V，CO2气体保护焊U=20～22V；

I为焊接电流：手工焊I=130～260A，CO2气体保护焊I=150～180A；

V为焊接速度：手工焊V=10～20 cm/min，CO2气体保护焊V=20～50 cm/min。

经计算，对2-4 mm的薄板，采用CO2气体保护焊的线能量仅为手工焊的30-40%，可见用CO2气体保护焊对控制焊接变形是十分有效的[3]。

5 严格控制和准确使用火工技术

火工校正是薄板防变形技术的最后一道措施。但火工校正是一理论性强、技术复杂的工作，用得不好反而给薄板带来新变形和新问题。我们经过大量试验研究和建造实践，摸索出一套对903薄板变形矫正行之有效的办法。明确了不同的变形要选择不同的加热方法（主要用条形法、圆圈法、链状法和“十字法”）来解决，不同结构和不同部位要采用不同的方式处理，同时其操作方法和选择工作参数也不同，对不同板厚的903板选择的工作参数如表1所列。

采用火工校正方法的原则如下[4]：

（1）下料和构件组装所产生的变形必须校正后再上分段安装；

（2）在分段建造完成后只对骨材吊装接口边缘的变形进行火工校正，减少火工加热次数；

（3）在校正施工中要严格执行规定的工作程序和选定的火工参数，特别是要严格控制加热温度不得随意更改；

（4）绝对禁止用铁锤敲击，必须锤击时只能用木锤和塑料锤；

（5）903钢板温度在200-350℃区间为蓝脆区，在该温度内禁止任何形式的锤击，以免产生微裂纹；

（6）对板的局部凹凸变形采用小火圈加热形式，火圈直径为20毫米，从外到内，火圈疏密视情况而定；

（7） 板的纵向波浪在加强材两侧边缘条形加热火路距离构架5毫米，采用隔档加热的办法控制总体变形；

（8）构架变形可采用加外力和烧火结合的办法，用外力帮助校正变形； 板缝角变形用条形加热法； 同一部位加热次数不得超过3次。

上面提及的四个方面是解决903薄板焊接防变形的主要措施。实际生产中还应采取其（下转第页）（上接第页）它措施：如采用先滚平再剪切下料；对扭曲变形的板，先火工校正再滚平下料，下料后再次滚平，最后送去装配。考虑到薄板从下料到装配、焊接成型需要多次吊运，以往吊运引起变形也相当严重，所以必须改进吊运方法和条件，在薄板加工全过程吊运采用磁吸吊机，对加工后尺寸大小不一或有形的工件采用专制钢板吊架床转运。采取这些措施，可有效控制吊运环节产生变形。在上层建筑分段制作中还采用预舾装工艺等，这些都是有效控制薄板焊接变形的措施。

6 结束语

采用上述综合措施后，最终质量明显提高：上层建筑、壁板平台板光顺平直，没有瘦马现象，没有橘子皮出现，没有明显的波浪变形，没有码脚印痕和电弧坑。经过实船测量，两肋间的局部变形几乎为零，不管焊缝部位还是非焊缝部位，只有个别位置有局部变形，其最大值都没有超过规范的要求。 在火工后对整幅壁板的变形测试，所有内外纵横壁板从头到尾整幅直线度最大偏差也只有5 mm左右。

参考文献

[1] 陈可越， 船舶设计实用手册， 中国交通科技出版社， 2007.8

[2] 谷莉.减少薄板变形的几点措施， 甘肃科技[J]， 2003.12

[3] 霍晓敏， 唐清山―二氧化碳气体保护焊在薄板焊接中的应用，四川建

筑科学研究， 2009.12第6期

[4] 船舶工艺手册， 国防工业出版社出版， 1978

薄板焊接范文第3篇

关键字：薄板直缝 焊接变形双面成型自动焊接

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

引言

一般的焊接工艺中，为保证根部焊透并获得两面完好质量的焊缝，大多采用双面焊接的方法，但在压力容器、管道焊接等行业由于焊缝位置的影响无法进行双面焊接。并且双面焊接的工艺方法效率较低，耗费工时，在批量生产的企业是一个严重影响生产成本的问题。并且在焊接类似薄板对接的结构中，均具有面积大、重量大、焊缝长和焊接质量要求高等特点，如果采用较为原始的手工方法或使用一些自制的简陋设备，会存在劳动强度大、工作效率低、焊接质量及安全性较差，操作不熟练还可能造成将焊接工件和将其支撑的金属物焊为一体等弊端。为解决这些问题，日本在上世纪50年代就开始研究单面焊接双面焊缝成形的技术。本文所介绍的就是基于解决以上问题所研制的设备。此设备用于薄板直缝自动焊接，可实现薄板单面焊接双面成形的功能，提高产品质量和工作效率。

概述

设备机械结构组成如图1所示，由基本框架、左右进出料的辊道支撑架、焊接移动小车、焊缝冷却成型系统等几部分组成。焊接作业前的进料、定位等准备工作由人工实现。焊机安装在小车上能够沿焊缝方向移动，并能够在左右方向调节位置，使焊枪对准铜板上的沟槽；需焊接的两部分薄板分别在两端辊道上进料，在冷却水道沟槽处对接，对接处应留出合适的间隙，焊接时融化的液体金属会流到下面的铜板沟槽上，在循环的冷却水作用下迅速成形。压板固定工件的动作用人工操作气控阀控制气缸实现；控制系统采用手动启动小车的行走和焊枪的升降及启动焊机送丝进行焊接作业；焊机启动前，应确认已启动水冷循环系统；一次焊接作业完成后关闭焊机升起焊枪、停止小车行走、继续冷却一段时间后松开压板，取出焊好的工件。

图1 设备机械结构组成

基本框架结构

如图2所示，框架部分主要包括左中右三条横梁构成的主框架。两侧还有进料及出料用的辊道支架,进料时需焊接的两部分薄板自两侧分别进入，出料可根据现场情况选择任一侧均可；

左右两侧横梁(序3、5)等高对称，其上安装轨道供小车行走，并在长度方向上安装有多组气缸(序2)、压板(序1)等装置和元件组成的定位夹紧装置，进料定位完成后，手动控制气动阀开启使气缸带动压板压紧工件以防后序作业中工件移位或焊接变形；

中间横梁(图2序6)位置较低，与进料的辊道等高，上面安装焊缝冷却成形的铜条板等装置。小车(序4)移动时带动焊机沿焊缝方向行走，同时焊机工作完成焊接作业。

1.压板 2.气缸 3.左横梁4.移动小车 5.右横梁 6.中间梁

图2基本框架

焊接移动小车

如图3所示，移动小车由车体框架(序5)、两组电机减速机(序6、7)、气缸(序3)、滑板支架(序4)、十字滑板(序2)、压紧导轮(序1)、焊枪(序8)等组成。

小车框架是用槽钢和上下板焊接而成的机械结构件。小车的移动由安装其上的电机减速机组完成。在框架的底部安装有行走导向轮；前后安装有行程开关控制小车的移动范围。大减速机组(序6)运行时通过齿轮齿条带动小车行走。

焊枪位置可通过十字滑板在左右及前后方向调节。压紧导轮安装在十字滑板上，焊枪及小减速机组件也安装在十字滑板上。气缸的上下伸缩动作可控制滑板的升降，焊接时焊枪下探到焊缝位置，结束时抬起焊枪；小车行走时，压紧导轮位于焊枪的前方，气缸伸出时导轮降下压紧工件，随后的焊枪进行焊接。小减速机运行时可带动焊枪左右移动，当焊道偏离时随时调整焊接的最佳位置。

1.压紧导轮2.十字滑板3.气缸4.滑板支架5.小车

6.减速机7. 小减速机 8.焊枪

图3 焊接移动小车

水冷焊缝成型系统

如图4所示，水冷焊缝成型系统主要由水泵、进水管、储水箱、带温度计的水位计、上铜条板、紫铜管、下垫板、出水管、接头等组成循环回路。

焊缝单面焊接双面成型的关键工作部位在于铜垫及水管结构，见图4的A-A视图，下部的垫板固定在框架的中梁上，上部的铜条板与下垫板用螺钉紧固在一起，紫铜管被压在两层板形成的圆孔中作为冷却水的循环通道。焊缝处铜垫微凹，焊接时高温溶化的液态金属会注满凹处，同时水冷系统又能保证焊缝处的热量迅速冷却，作为焊缝成形的位置。

进水管的一端与水泵连接，另一端与覆盖在焊接位置内的紫铜管连接，并在进水管上装有流量计；水泵固定在储水箱上。水流经过过滤器，被水泵抽送到紫铜管一端，冷却焊缝部位后从另一端流回储水箱行程循环冷却回路。焊缝单面焊接双面成型的关键工作部位在于铜垫及水管结构，如图，焊缝处铜垫微凹，焊接时高温溶化的焊材会注满凹处，同时水冷系统又能保证此处迅速冷却，从而达到快速凝固成型目的。

1.进水管2.水泵3.储水箱4.水位计5.出水管

图4水冷焊缝成型系统

工作过程

初次使用前或使用一段时间后再次使用应预先检查设备完好，各活动部件运行正常。

首先在设备左右两侧的辊道上分别送入需对接的钢板，手动控制压紧装置的气缸使所有气动压紧机构抬起，焊接小车回到初始位置；把首端定位块放在焊接起始位置；在短棍道上料薄板件；在焊接开始端薄板件的侧边与短棍道上的侧向导向轮靠齐；且把首端定位块靠上去;把尾端定位块沿薄板件的另一侧边靠上去并卡紧定位;用顶紧机构顶紧工件;调节安装在左横梁端的气动阀压紧机构压紧工薄板件；取下首尾定位板，把首端间隙定位板放在焊接开始端;把尾端间隙定位板在接近薄板件的另一侧沿压板空隙伸进去并卡在工件焊接边上放好；在长棍道上另一块料薄板件；另一块薄板件的侧边与长棍道上的侧向导向轮靠起；用顶紧机构顶紧工件；扳左横梁上的气动阀压紧机构压紧工薄板件；取下首尾间隙定位板，在首尾端放置各放置一块与工件一样厚度的引弧板和收弧板，大小可根据现场实际空间确定，不需特殊设计。在焊缝成型的位置留出约2mm的间隙，焊接时融化的液态金属会通过此间隙流到底面冷却后形成另一面的焊缝；

其次将小车移至一端，控制小减速机运行，正反旋转电机调节焊枪左右位置，使之对齐铜条板的凹槽；手动控制打开气控阀使气缸伸出，压紧导轮降下，保证导轮能够压紧两侧的工件。同时观察焊枪与工件距离是否合适，需要调整时可松开焊枪重新固定即可；

然后启动大电机减速机组使小车移动，观察压紧导轮是否能压在焊缝处行走，且焊枪能一直对准钢板对接的缝隙处；小车行走至移动范围的另一端，行程开关反馈信号使小车停止；

调整好检查过程中出现的问题，准备并连接好焊丝等焊接器材，调整好电器控制系统，确保冷却水循环系统开启并运行正常，准备施焊；整个焊接过程即重复检查的过程；

焊接完成后停放一端时间使焊缝彻底冷却成型并避免焊接变形。然后控制气缸打开压紧装置的压板，工件被松开后即可被移走进入其它工序；

清理焊缝成型处的铜条板上的焊接残渣，重新由两侧装入钢板重复上述步骤进入下一个焊接过程。

结论

本文介绍的薄板直缝自动焊接系统具有以下特点：

结构简单，使用安全。三条主梁结构均采用槽钢框架，质量轻，刚度大。移动定位机构可适应多种不同尺寸的工件，定位精确；带有导向的辊道支架使上下料方便；移动小车起始点等关键位置装有行程开关；有随焊枪移动的焊接监控摄像头等保证工作过程的安全。

自动化程度高，操作方便。上料后的工件定位、压紧直至焊接过程，操作人员只需使用几个指定的按钮即可完成。

水冷焊缝成型系统在工作过程中带走焊接产生的热量，避免工件变形，保证焊接质量。

薄板焊接范文第4篇

[关键词]薄板;焊接;变形;影响因素;控制

中图分类号：TG404 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）27-0329-02

引言

薄板焊接是当前压力容器行业重要工作之一，由于受到成本、重量等方面因素的考虑，常使用高强钢为壳体，轻型薄板材料为内衬等方式，较好的降低了产品重量，也提升了产品品质，但是薄板在进行焊接时，由于厚度较小给焊接工作带来了较大的难度，直接影响到薄板焊接质量。因此，对薄板焊接变形影响因素及控制进行全面分析有着较为重要意义。

1、 薄板焊接主要变形形式

根据众多薄板焊接变形案例，当前薄板在进行焊接时出现焊接变形的具体类型有：弯曲变形、波浪变形、扭曲变形、错边变形、角变形、收缩变形等。若薄板在进行焊接时出现了上述类型的变形情况，则将直接地影响到薄板的实际工作性能，因此，在进行薄板焊接时，应当采取措施，防止上述变形的出现。

2、 薄板焊接变形的影响因素

在对薄板进行焊接时，在距离焊接缝隙较远的位置会产生一定的残余应力，若这些残余应力超过了薄板的变形临界压力时，会导致薄板出现变形。薄板结构在焊接时，主要承受有两种载荷，首先是作用在薄板中面的剪力、压力、拉力，总称为中面力;其次是垂直于中面的力，被称为横向力。对于薄板的中面，可以认为其实沿着薄板的厚度均匀进行布置的，因此，薄板焊接出现变形的问题是一种中面力载荷问题。影响薄板焊接变形的因素主要有如下几点。

2.1 薄板焊接材料因素

薄板母材料和焊接材料的材质均会对薄板焊接过程产生一定的影响。一般情况下，焊接材料和薄板母材料都是金属材料，金属在高温的影响下特别容易出现一定的变形，其力学性能和性能参数对薄板焊接过程中出现的变形有着较为直接的影响。例如，金属材料的热传导系数将直接地影响到薄板的最终变形量，通常情况下，随着金属热传导系数的增加，其对应的温度梯度也比较小，给薄板焊接带来的影响则往往较小。再加上金属材料均有明显的热胀冷缩效应，这在一定程度上也将直接的影响到薄板的变形，同时，在非常高的焊接温度下，金属材料的弹性模量和屈服极限也会受到一定的影响，从而给整个薄板焊接带来直接地影响。

2.2 薄板焊接结构因素

薄板在焊接过程中，出现变形的影响因素中薄板焊接结构因素是最为关键的因素，同时也是最为复杂的因素，当前对薄板焊接结构对薄板变形的具体影响机理仍旧处于不断的研究当中。根据当前研究的结论表明，随着薄板拘束度的不断提升，薄板在焊接过程中受到的焊接残余应力也将呈现出上升的趋势，而此时薄板的焊接变形会出现下降。但是，在进行薄板焊接的过程中，随着焊接过程的不断进行，薄板自身的拘束度将出现一定的变化，通常情况下，随着薄板结构复杂程度地提升，薄板拘束度给整个焊接过程带来的影响非常明显。一般情况下，在对薄板焊接结构进行设计时，应当采用加强板和筋板等方式来增强薄板的刚性和稳定性，虽然采用这种方式在一定程度上降低了薄板的焊接变形，但是对分析薄板焊接结构因素对薄板焊接带来的影响是不利的，增加了焊接变形分析的难度。

2.3 薄板焊接工艺因素

薄板焊接工艺对薄板变形带来的影响机理也是较为复杂的，给变形带来的影响也是更加多样化的。通常情况下，薄板的焊接工艺主要有：薄板焊接使用方法、薄板焊接顺序、薄板固定方法、薄板构件定位、薄板焊接输入电压电流量、薄板焊接夹具、薄板焊接胎架等。在这些因素中，薄板焊接顺序对整个薄板焊接变形带来的影响较为明显，通常情况下，随着薄板焊接顺序的变化，薄板中所含的残余应力将出现一定的变化，则焊接过程中薄板所处的应力状态不同，因此，在某些情况下，为了减少薄板焊接变形量，可以从薄板焊接顺序入手，有效地降低薄板焊接变形量。此外，在对薄板焊接方法的选择时，应当全面地考虑薄板焊接质量和薄板焊接生产效率。

2.4 切割质量和切割方法对薄板焊接变形带来的影响

切割质量和切割方法对薄板焊接变形带来的影响也是较为显著的。因为等离子的热源非常的集中，切割的速度也较为迅速，因此，在进行切割时，应选择等离子切割，其产生的热作用，给薄板带来的影响也更小，其带来的残余应力的积累也更低。

3、 薄板焊接变形控制对策

为了更好地降低薄板焊接的效果，降低薄板焊接变形量，在进行薄板焊接过程中，采取针对性地措施进行控制是非常有必要的，在具体实施中，可以从如下几个方面入手。

3.1 采用刚性固定方法

在进行薄板焊接时，采用刚性固定方法对于降低薄板焊接变形量有着较好的效果。同时，若薄板焊接过程中采用刚性固定法，也不需要考虑薄板焊接的顺序。但是该方法也存在一定的缺陷，并非在所有的薄板焊接变形控制中都适用，其主要适用在一些较小的薄板焊接变形控制中，若对于一些体积较大的薄板在进行焊接时，若采用这种固定方法，容易导致薄板中包含有较大的焊接残余应力，容易造成更大的焊接变形。因此，这种方法主要适用在焊接厚度小于6mm的薄板材料。此外，若采用刚性固定方法的同时配合使用反变形方法起到的抗变形效果更好。

3.2 采用散热法

在进行薄板焊接时，采用散热法可有效地降低薄板的焊接变形量。这个方法也被称作强迫冷却法。整个实施的关键是将薄板焊接位置产生的大量热量全部的散去，从而在最大程度上降低薄板焊接缝位置的金属受热面，从而实现焊接变形降低的目标。散热法通常情况下，主要适用在薄板补焊或者薄板表面进行堆焊时，紫铜通常作为薄板的散热垫，在整个焊接过程中，也可以在薄板焊接缝的位置加入一定的冷却水，采用这种方法，随着薄板焊接缝与散热垫距离的减小，带来的防止变形的效果越明显，但是，由于该种方法在实际操作过程中，所含的步骤较多，因此，在实际使用时，应当对各个环节进行严格地控制，更好地保证焊接的效果。

3.3 降低薄板焊接变形的焊接工艺措施

为了更好地降低薄板焊接变形，采用针对性的焊接工艺措施是较为重要的。在具体实施中可分为焊接前预防措施、焊接过程中的控制措施及焊接之后的矫正措施。其中焊接之前的预防措施主要包含有：预拉伸法、加余量法、反变形法等。其中反变形法的原理是，对薄板焊接过程中出现的变形进行提前预测，然后再进行薄板焊接的过程中，从相对的方向预先选择出对应的变形量，使之在焊接过程中，出现的变形与先前的变形量相抵消，从而保证薄板焊接变形量为零。预拉伸法就是采用加热预拉伸或者机械预拉伸的方法对钢板进行预先的拉伸，然后再进行薄板焊接时，这时在张紧的钢板上进行焊接装配， 焊后去除预拉伸或加热，使钢板恢复初始状态。焊接过程中采用合理的焊接方法和焊接参数，选择合理的焊接次序，随焊强制冷却等措施均可降低焊接残余应力、减小焊接变形，一般遵循先焊短焊缝后焊长焊缝的原则。对于焊缝较多的构件，组焊采用合理的焊接顺序，一般先焊接收缩量大的、拘束度大的焊缝。

除上述措施之外，还可以采用设计措施，主要对薄板焊接的具体形式和尺寸进行设计，尽量降低薄板焊接的数量和长度，对焊缝的位置进行合理安排，最大限度的降低薄板焊接长度，从而降低焊接对薄板变形带来的影响。

4、结束语

综上分析，薄板在进行焊接时，容易出现较多种类型的变形，焊接过程中受到的影响因素也较多，因此，这就需要焊接技术人员在进行薄板焊接时，全面地掌握薄板焊接的技术要点，了解薄板焊接变形类型与影响因素，并结合实际焊接环境等，采取针对性措施，提升薄板焊接质量，降低薄板焊接变形。

参考文献

[1]郭玉泉，吴东江，马广义，杨义彬，佟宇，郭东明.夹具拘束距离对Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接变形的影响[J].光学精密工程，2012，11：2465-2471.

[2]张勇，杨建国，刘雪松，方洪渊. 随焊冲击旋转挤压TC4薄板焊接接头的组织和性能[J]. 稀有金属材料与工程，2013，04：861-864.

薄板焊接范文第5篇

【关键词】环卫车，薄板件，焊接，预防，控制

中图分类号：P755文献标识码： A

一、前言

随着城市化进程的发展及城市环保的需要，垃圾压缩 车、垃圾转运车、扫地车等环卫车辆的需求量也逐年增加。 这些产品的结构件多采用薄板零件焊接而成，在生产过程中易产生严重 的焊接变形而影响产品质量。可通过相应的结构设计调整 及工艺措施，在一定程度上预防和控制焊接变形。

二、产生焊接变形的原因

焊接是一种不均匀快速加热和冷却的过程，所以在焊接过程中及焊后极易造成焊接结构件变形，给结构件的使用造成严重影响。所以，加强对焊接结构件焊接变形的研究与控制尤为重要。而笔者通过对大量的实践数据分析得知，目前引发焊接变形的最根本原因主要是由焊接过程中的热变形与焊接结构件的刚性条件所造成的。其中，引发焊接热变形的主要因素，主要有以下几点：焊接工艺方法；焊接参数；焊缝数量和断面大小；施工方法；材料的热物理性能等。而影响焊接结构件刚性系数的因素，又可分为以下几点：构件的尺寸和形状；胎夹具的应用；装配焊接程序等。

三、薄板结构件焊接变形的种类

通过大量的数据分析，我们可以得知，无论是任何钢结构，其在发生焊接变形时，其变形总类主要可以分为：整体变形与局部变形两种，薄板结构件自然也不例外。目前薄板结构件焊接变形中的整体变形，就是指焊接以后，整个构件的尺寸或形状都发生的变化，如：纵向、横向收缩，弯曲和扭曲变形等。而薄板结构件焊接变形中的局部变形则是指，焊接以后构件的局部区域出现变形，包括角变形与波浪变形等。

四、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。

五、设计措施与预防方法

从焊接结构的设计阶段，就应充分考虑焊接变形的 影响并采取相应措施。

1、合理地选择焊缝的尺寸、形式及分布位置 焊缝尺寸直接关系到焊接工作量和焊接变形的大小。焊缝尺寸过大会造成大的焊接量及焊接变形，因此在保证结构承载能力的条件下，应尽量采用较小的焊缝尺寸。如板厚20mm，并采用尽量 大的间隔。在结构设计时，焊缝应尽可能对称于截面中 性轴，或使焊缝接近中心轴。

2、加强筋设计及折弯应用 在设计焊接结构筋板的形状、数量及分布位置时，应充分考虑筋板的焊到性及加强效果，尽量减少施焊不便的加强筋。在设计薄板件筋板时应尽量采用折弯件，避免T形接头，这样可以将角焊缝改成搭接焊缝，避免“脊背”变形的产生，且产生的变形易于矫正。大面积薄板结构设计时应尽量带有一定的圆弧或板上压制凸（凹） 筋，以减少纯平面刚度差造成的变形。 如后装压缩车箱体侧板、顶板采用大圆弧结构，既增大 结构刚性又减小焊接变形。 大面积薄板应避免中间开大孔或开很多小孔，同时当结构刚性较小时应采用刚性骨架来支撑和固定罩板。在平板局部位置增加折弯，可提高结构的刚性及稳 定性，并减少焊接量及变形。例如用压形瓦楞板来代替丁字形筋板 和平板焊接起来的结构，焊接量大大减少，并省去焊后 的矫正工作。

3、合理地安排焊缝的位置

在设计时，安排焊缝尽可能对称于截面中心轴，或者使焊缝接近中性轴。焊缝对称于中性轴，有可能使焊缝所引起的挠曲变形互相抵消。而焊缝接近中心轴，可以减小焊缝所引起的挠曲。

六、 工艺措施

1、下料控制

下料方式应尽量避免采用火焰切割，采用等离子等其他方式切割时应在满足质量要求的前提下选择尽量快的切割速度。薄板件切割完毕后、成 形前必须进行矫平，提前释放内应力，以防止后道工序中应力累加或释放而产生变形。压形操作时应注意折弯模具的选择和调整，以减少由于下模和上刀对不直而产生的波浪变形。

2、对接、焊接控制

选择热输入较低的焊接方法，可以有效地防止焊接变形。根据需要将增提结构分解成若干个部件，分别加以 装配焊接，使焊缝提前自由收缩后，再拼接为整体。这样不但有利于控制焊接变形，而且分解了生产流程，缩短了生产周期。焊缝焊接顺序应遵循先焊短焊缝后焊长焊缝，采取分段退焊，由内向外依次进行。将骨架焊接牢固，矫正好后再对接蒙皮类薄板件，并将两板之间的 拼接焊缝拼接到骨架上。薄板在与骨架对接时要贴平、 展平，对接顺序要求从一边开始，顺序展平点固。长焊 缝背面加工艺拉筋，提高结构刚性，减小焊接变形，然后再进行焊接，焊后去除拉筋，焊缝处变形量很小，省去大量矫正工作。

3、薄板结构件结构的建造过程中，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。

4、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。

5、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。

6、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。

七、结束语

综上所述，本文笔者从薄板结构件焊接变形的控制与校正入手进行粗浅的探讨，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。使我们更加清楚的认识到，随着我国工业化进程的不断加快，焊接作为制作复杂结构件最为基础的方法，其在我国工业制造中占据着举足轻重的地位。

参考文献：

[1]李，张小旭T90型推土机行车架焊接变位机的改造[J].工程机械与维修2012

[2]石，樊丁，王政，陈剑虹. 数控焊接变位机示教再现控制系统[J].焊接学报2012

[3]任宇飞，许文清，于亮，严哲明，贾艳. L形双回转升降式焊接变位机[J].工程机械2012

薄板焊接范文第6篇

【关键词】 薄板结构 焊接变形 预测与控制

近年来，我国工业生产制造技术水平不断上升，促使薄板结构在制造领域广泛应用。可是其焊接变形问题尚未得到有效根治，这无疑对产品质量埋下了一定的隐患，因此我们有必要对其焊接变形做出合理的预测，然后加以有效控制，进而提高薄板结构焊接质量，促进薄板制造行业稳步发展。

1 薄板结构焊接变形的预测

FEM（有限元）方法可对薄板结构焊接的动态过程加以跟踪分析，进而获取精确的变形数值。其中固有应变法可对焊接过程中的温度、塑性、相变三大应变加以计算、分析和比较，从而得出变形数值，可解决复杂的大型结构的焊接变形预测；热弹塑性分析则可通过对热应变行为的动态跟踪计算热应力和应变量，以此掌握焊接应力产生和变形过程；此外融合了二维热弹塑性模拟和三维结构屈曲分析的新兴技术虽尚在试验阶段，但明显有助于减少计算量、提高预测精度[1]。下面结合实例对FEM方法在薄板结构焊接变形预测中的应用加以阐述。

已知薄板材料为4mm的Q275，采用CO2气体保焊进行焊接，详情见图1，然后借助ABAQUS/CAE6.10的软件为其构建了有限元几何模型，并用单元S8R和DS4分析了应力和热值，且焊缝、起始点、加强筋等名称和位置均定义合理；接着借助软件模拟了薄板结构焊接变形过程，将其转化为分析输入文件后，添加了单元以模拟焊接材料填充，其中热量值是由焊接速度和热输入值决定的，而q（热流密度）和t（加热时间）分别由公式和决定（L、v、、U、I、分别代表加热长度、焊接速度、焊接热效率、电压、电流、添加热量单元体积），同时利用ABAQUS/STATIC有限元软件对焊接应力进行静态分析，为使预测结果更为准确，不仅增设了阻尼器，且借助SW软件模拟了动态环境。试验表明，虽然薄板结构焊接的预测性状与实测性状并不完全一致，但实际变形主要体现在垂直方向上，且该方向的变形预测值与实际变形值相吻合，故焊接变形预测准确[2]。

2 薄板结构焊接变形的控制

2.1 重视优化焊接设计

根据薄板结构焊接变形预测分析，我们可以从中发现不足，并在此基础上优化设计，减小其变形量，如焊缝尺寸要规范，形式要合理，位置要得当，同时尽量减少焊缝数量，保证以对称形式安排焊缝，并最好使其分布在结构中心线附近，此外还应基于实际情况选择恰当的焊材。

2.2 正确选择焊接工艺

选择焊接工艺时，尽量采用反变形、刚性固定等基本方法，其中反变形法要基于对薄板结构焊接变形大小和方向的准确预测，使其形成方向相反且大小相同的变形；而刚性固定法则要将焊件固定于刚性足够的夹具上，以此提高构件刚度，然后配以焊缝冷却和刚性固定去除。若结合其他工艺方法，变形控制效果会更为理想，如散热法可有效缩小薄板结构焊接过程中形成焊接热场，进而消除残余应力减小变形；压铁法可将压铁分布于焊缝两侧用于控制变形；此外低应力无变形焊接法也较为常用，即通过事先预热、垫置铜块、通水冷却、刚性固定等交替操作分散焊接中残余应力场，以防止薄板结构因压缩失稳而变形。

此外还应重视焊接顺序和参数的选择，如具有高熔敷效率、低线能量的工艺参数可有效控制焊接变形，但要尽量降低焊缝的热输入，以此缩小焊热影响范围；针对焊缝较长等情况，不仅要注意其焊接方向和顺序安排，也要尽量选择逐步退焊、对称焊等方法；而在着手薄板结构焊接前应对其进行合理点焊，并在保证焊透的基础上缩小焊件间隙，及时清除熔渣、毛刺等，以此强化刚性，减小变形。

2.3 妥善处理焊接缺陷

当薄板结构焊接出现变形后，我们要采取措施予以补救，如火焰加热法，即利用特定的气体火焰对其构件伸长处进行加热，以此使其因高温出现塑性变形、冷却发生缩短变形而实现变形矫正；机械法，如常见的辊压法、锤击法等，可使薄板结构在外力的作用下产生塑性变形，且其与焊接变形方向相反，以此抵消原有的变形。但在应用上述缺陷矫正方法时，应视具体情况而定，并对所用工具、力度、时间、温度等相关因素加以严格控制，以免适得其反，这也反映出我们应尽量做好变形预测和控制，减少变形矫正，毕竟预防为主是控制薄板结构焊接变形的有效手段。

3 结语

总之，薄板结构焊接变形既是薄板结构制造行业的重点研究课题，也是焊接技艺领域的一大现实难题。为改善薄板结构焊接质量，增强其结构强度和使用性能，我们必须借助先进的技术方法对其焊接变形加以合理的预测和有效的控制，以此推动薄板产业和焊接技艺共同发展。

参考文献：

[1]侯志刚.薄板结构焊接变形的预测与控制[D].华中科技大学，2010（06）.

薄板焊接范文第7篇

1.1选择适合的焊接材料及焊接设备。以钢板厚度1mm，角铁∠30×3，材质为Q135的风管为例。选择焊丝型号ER50-6规格准0.8、准1.0、准1.1三种；CO1气体；二氧化碳焊机型号HB400-04；半自动切割机型号CG1-30。

1.2制订1mm薄板钢板的自动焊焊接方案；研制出合格的焊接工艺评定。①加工薄板钢板试件。Q135厚度1mm钢板加工成600×100mm试件；∠30×3角铁加工成600mm试件。②焊接薄板钢板试件。将半自动CO1气体保护焊枪固定在半自动切割机上，调试二氧化碳焊机、半自动切割机；使用牌号为ER50-6，直径分别为准0.8、准1.0、准1.1三种规格的焊丝进行施焊试验，确定合适的焊接参数见表1。③焊接工艺措施。1）焊接时焊接位置采用平角焊（横焊），焊枪调整角度为45°施焊。1）引弧前首先按焊枪上的控制开关，点动送出一段焊丝，焊丝伸出长度小为11-15mm，超长部分应剪去。若焊丝端部出现球状时，必须先剪去，否则引弧困难。3）引弧时，将焊机置于自锁状态，再将焊枪放在引弧处，保持45°倾角和喷嘴高度，然后按焊枪上的控制开关，焊机自动提前送气，延时接通电源，保持高电压、慢送丝，当焊丝碰撞工件短路后，自动引燃电弧。4）引燃电弧后，焊接过程中，焊工应根据熔池的形状、飞溅的大小、电弧的稳定性和焊缝成形的好坏，判断焊接工艺参数是否合适。若焊接过程中，熔池平稳，飞溅较小，电弧稳定。同时，可观察到周期性的短路，听到均匀的周期性的啪啪声，而且焊缝成形较好，说明参数合适。否则应调整焊接工艺参数。5）收弧时，先停车后断弧保证填满弧坑，应让焊枪在弧坑处停留几秒钟，以保证熔池凝固时得到可靠的保护。

1.3对焊接试件进行加工取样。对分别采用三种规格焊丝施焊的焊接试件进行焊缝外观检查、无损检测、宏观金相检验等，试验及合格标准执行GB118，根据试验数据出具焊接试验报告。

1.4对分析结果进行汇总，确定焊接工艺的可行性。对三组焊接试验数据进行综合，分析焊缝外观记录、焊缝缝表面无损检测记录及焊缝金相试验报告，最后确定可行焊接工艺

二、培训CO1气体保护自动焊焊工

依据优化的焊接工艺，对施工现场风管焊接的施焊焊工进行培训，使其能熟练掌握本项操作技能，保证焊接质量。

三、薄板风管自动焊焊接工艺在产品中试用的操作要点

①施焊时技术措施：焊接时焊枪为不摆动；喷嘴直径准10mm；焊丝伸出长度11-15mm：熔滴过渡形式为短路过渡。②施工现场每个施焊工位要有防风措施，以保证CO1保护气体的稳定。③为防止焊枪导电嘴和喷嘴粘着飞溅物，焊前应在导电嘴和气体喷嘴表面涂以硅油或其它防飞溅剂。④焊前检查焊接电源，送丝机、控制器、指示仪表和焊枪等是否正常。如出现异常现象，应及时通知有关部门检修，以保证焊接过程的稳定性。

四、薄板风管自动焊焊接工艺的优点

薄板风管自动焊焊接工艺相对于传统的薄板风管手工焊接而言，具有以下优点：①解决焊接时极易出现烧穿、变形等焊接缺陷，有利于对进度、质量控制。②变手工操作为自动施工，减轻劳动强度，提高工效。③节约焊接材料，减少焊接接头焊材消耗，从而节省施工费用。④随着焊接线能量减小，焊接变形量也减小，使薄板风管施工过程中受力均匀，提高安装精度。⑤施工不受场地限制，操作简单，方法实用。⑥与传统风管制造相比，采用薄板风管自动焊焊接工艺风管的生产效率提高了1倍。

五、总结

利用薄板风管自动焊接工艺，提高了CO2气体保护焊的效率，有效地控制了焊接变形。该技术主要适用于大型通风空调工程1-3mm风管制作行业。随着城市地铁的大量使用，采用薄板制造的风管越来越多，因此推广应用前景广阔。

薄板焊接范文第8篇

关键词　机器人；焊接夹具；薄板零件；曲面焊接

中图分类号TG457 文献标识码A 文章编号　1674-6708（2013）82-0117-02

0　引言

目前，国内大部分生产企业还处于人工焊接的生产阶段，特别对于具有复杂空间曲线的薄板类零件，严重缺乏适用的智能焊接机器人系统。同时，薄板焊接夹具是对冲压成形薄板零件进行装配焊接的专用工艺装置，是直接影响产量、质量的关键设备。

本文以机器人为研究对象，开发应用于燃气烤炉的焊接机器人系统。围绕智能型展开关键技术研究：复杂空间焊缝的路径规划、自动跟踪反馈、精密对接与柔性装夹、优化机构本体及与设备的柔性集成，提高焊接机器人的空间灵活性、焊接效率及成品率等。

由于工件具有上述特点，为了满足焊接要求，对焊接系统和夹具则需要解决以下难点：

1）焊接机器人的复杂空间曲线运动规划；

2）焊接机器人的实时跟踪反馈；

3）解决工件由于外形不规则所带来的装夹定位问题；

4）减少焊接过程中工件的受热和散热条件的变化对焊接质量的影响。

2.2　机器人运动碰撞检测

当机器人处于平滑的运动状态时，电流值是平稳且变化不大的，但是当机器人发生碰撞造成位置误差时，为了产生更大的力矩来消除误差，这时电流值就会突然增加，但位置误差并不一定能减少到理想值。

通过计算一个碰撞标量来衡量机器人在实时运作中是否发生碰撞。这种检测方法涉及两个变量，一个是机器人在闭环运行情况下的位置误差，另一个是机器人运行过程中流过电机的电流值。当前轨迹的位置误差和实时测量的电流值的即可合成一个碰撞标量，通过比较碰撞标量和已设定好的碰撞阈值，即可检测机器人在运行时是否发生碰撞。

3　焊接夹具设计

为了确保焊接机器人的正常运作，保证工件焊缝的质量，夹具需按照以下基本要求设计：

1）足够的强度和刚度；2）定位精准；3）加紧迅速准确；4）焊接操作方便；5）工艺性好。

3.1　定位方案

该薄板上盖零件由左右侧板与上盖的空间曲线对接而成，因而左右侧板以及上盖的定位精准尤为重要。以上盖面的后底面为基准面，曲面上的工艺孔为基准孔，夹持工件的上盖面。左右侧板以侧板上的工艺孔以及侧板曲线上的扣件为基准，同时配合夹具的定位侧板对左右侧板进行定位，与上盖板有良好的对接。

3.2　支撑与压板结构的设计

4　结论

该焊接系统具有生产效率高，焊缝质量高，焊后加工余量少等特点。保证了工件焊后的尺寸，焊缝与母材平滑过渡，强度可与母材等强，焊缝的力学性能良好。焊缝余量少，减轻了打磨时需去除的加工难度和加工量。利用该焊接系统，焊接零件的焊接成品率从原来的65%提高到　95%以上，增加30%以上，产品质量将有大幅度的提高；焊接效率提高3倍～5倍。因此从实际应用效果来看，该焊接系统能够满足该零件的加工要求，具有使用和推广价值。

参考文献

[1]魏晓彤.不锈钢薄板焊接方法的探讨[J].广州化工，2010，38（5）：234-237.

薄板焊接范文第9篇

关键词：薄板钢结构;焊接变形;控制措施；施工管理

薄板钢结构构件在钢结构建筑中是常见的结构形式，可以用作设备辅助平台、厂房参观走廊平台等。薄板钢结构制作过程中，由于板厚过小，在下料，拼接，制作，运输过程中极易发生变形，而最为主要的尤其是焊接变形，钢结构中焊接应力与变形是焊接作业中无法避免的问题。在薄板钢结构的制作过程中，如何从下料（节点设计）、拼接（焊接工艺）和制作（施工管理）、运输方面采取必要的管理措施，加强各环节的质量监控，最大程度的减小变形，从而保证薄板钢结构的工程质量。

1薄板钢结构下料尺寸的控制

下料是钢结构加工制作的源头，下料的质量控制管理直接关系到后续加工装配制作的质量。在薄板钢结构的下料尺寸制作时，焊接间隙与排版是主要问题，因此在下料排版的过程中，要与下料班组协调沟通，在合理利用材料的基础上尽量减少拼接焊缝，合理安排焊缝位置与焊缝间隙。由于薄板板厚偏小，板材下料气割过后会受热产生变形，因此气割完成后必须机械校正并报检经确认合格方可进入下一道工序，在源头上保证薄板材料的平整度，为后续拼装、焊接提供良好的保障。

2薄板钢结构焊接工艺方法

根据现场制作经验和理论分析结果，对于薄板钢结构的制作，可安排焊工在焊前加筋板将焊件固定，后再进行焊接，这样可以增加焊件的刚性，从而达到焊接变形量的减少，保证装配的几何尺寸。同时施焊前需检查装配尺寸，由技术员统一对焊工进行焊接技术交底，使用直径小的焊条对焊件进行定位焊，能增加焊件刚性，能很大程度上减少焊接量的变形。焊接前班组自检员需对固定装置，焊条型号，以及气割渣等杂物清理状况加强检查。薄板钢结构焊接工艺和普通焊接工艺基本一样，要保证工艺措施的执行力度，首要保证焊工对焊接工艺的理解和认识，加强对焊接过程的控制和监测，严格按焊接工艺要求施焊：（1）先施焊短焊缝部分，再施焊长焊缝部位，可以采用间断焊接的方式分段退焊，从薄板内部往外部进行焊接。（2）安排多名焊工均布对称施焊，需同时进行。同时均布对称施焊，这样可以防止由于不对称受热引起应力集中而引起板子变形、起鼓，对称受热，受力均匀，应力相抵消，故板子变形不明显。（3）指导焊工用气保焊与半自动切割机结合施焊。由于薄板面积比较大，焊缝长度长，平面度较好的情况下，可以使用经改进的半自动焊接小车施焊，能保证焊缝外形质量好，焊缝大小、直线度良好，对提高焊接质量有很大帮助。

3焊接后校正措施

3.1机械校正

机械校正法是利用机械的作用矫正结构焊接后变形，一般采用滚床前后两次进行滚压，滚压过后，应力消除能达到80%，变形量能得到很大的矫正。

3.2火焰校正

火焰校正法是通过对变形构件伸长部分金属进行火焰集中加热，冷却后，焊接构件部分金属获得不可逆的塑性变形使整个变形得到校正。此时需严格控制加热区的温度，温度控制在600℃-800℃之间。

3.3手工校正

手工校正法是通过大锤施加作用力于平台板变形处。大锤需控制力度，切不可用力过猛，锤击过渡导致变形更加严重，在施工过程中，主要是在焊接过程中沿焊缝进行锤击，使集中在焊缝周边的应力得以扩散。

4过程监督，奖罚结合

在施焊和校正过程中要加强监督，检查其施焊、校正方案是否合理，效果是否良好。并及时进行纠正和改进。对于薄板构件制作较优的工段可以组织其他工段与其沟通学习，并给于适当的奖励与表彰，对于制作较差的工段给予经济处罚，问题严重的责令其停工整顿。

5构件运输的保护措施

构件出场装车卸载的过程中，要严查对薄板采取的保护措施是否到位，防止在吊装的过程中构件被挂钩部位扭曲变形，选择合适的吊装挂钩点。另外制作胎具笼子，把构件统一堆放在笼子里，减少吊钩直接接触构件的次数，从而达到避免多次倒运导致薄板构件变形。

6总结

通过以上各个环节采取的综合管理措施，在施工的过程中加强监督检查，确保各项措施实施到位，对薄板焊接的应力和变形能有效地控制。在车间实际生产过程中，需针对实际情况进行分析修改，让质量检查在生产过程中起到监督作用。通过对薄板钢结构焊接变形控制管理的分析讨论，质量的管理是对过程的控制，质量管理的重点应在于以预防质量事故，提升产品质量为目标所采取的一切方案及措施。

作者:钟英福 单位:防城港中一重工有限公司

参考文献:

[1]冶金工业部建筑研究院主编.钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001)[S].

[2]中冶集团建筑研究总院主编.钢结构焊接规范（GB50661-2011)[S].

[3]陈景斌.薄板焊接工艺分析[J].赤子,2012(13).

薄板焊接范文第10篇

关键词：船舶薄板；高强度钢；焊接技术

中图分类号：TG4文献标识码： A

船舶焊接技术是船舶制造业的关键工艺技术之一。据有关数据统计，在船舶结构建造过程中，薄板焊接工时约占船舶结构建造建造总工时的百分之三十至百分之四十。由此可以看出，薄板焊接的质量以及焊接的效率与船舶建造的质量、建造所需要的周期，以及建造船舶所提供的成本息息相关。从理论上来说，船舶薄板焊接是一门技术应用，在实际生产中，船舶薄板的焊接问题的解决往往还需要一定的经验知识的支撑。因此，船舶薄板的焊接技术被认为是能够实现一定程度的智能化的一个较为理想的发展领域，对提高造船质量、缩短建造周期、降低造船成本具有重要意义。高强度焊接结构用刚简称高强钢。作为一种焊接结构用钢，高强钢具有强度高、韧性好、焊接性能优良、品种规格多样等特点。本文主要就船舶薄板以及其高强度钢的焊接技术进行研究。

1、船舶薄板的焊接

1.1薄板焊接变形的原因

一般焊接包括加热、冷却两个方面。在这两个阶段过程中，金属的结构会会破坏导致变形，加热过程中的热塑性变形影响较为显著。如在熔化焊接过程中，随着温度的降低，金属原子之间的吸引力渐渐的增大，温度降到金属的凝固温度以下后，液态金属会开始结晶，金属原子会有规律性的排列，形成晶格。温度的持续降低，原子振动范围的不断缩小，导致晶格发生收缩，这种收缩最终表现为焊接缝隙间金属的收缩，包括横向收缩和纵向收缩两种。在薄板焊接中，由于收缩作用，会使形状发生大面积的形变，其中包括扭曲变形、波浪状变形、角变形，或局部凹陷等。这些形变会影响薄板的结构。除此之外，还应该注意焊接刚的刚性定位以及结构定位，包括焊接程序，工艺参数等会对变形造成一定的影响。

1.2如何选择合理的焊接方法

焊接方法的选择主要为了减少形变。一般的焊接方法有二氧化碳气体保护焊，不锈钢薄板焊接，以及电阻焊接等多种焊接方法。为了防止薄板变形，反变形技术较为广泛使用，反变形是指在焊接前，将工艺变形向相反方向变形。反变形方法的选择与反变形量的控制需要工艺师认真斟酌，仔细推敲。选择合理的焊接方法对焊接过程的实施以及焊接的质量都有着至关重要的作用。

2、高强度钢焊接技术的研究

2.1高强度钢焊接性能分析

高强度钢船舶薄板结构用钢是经过细化处理晶粒的钢，又称为镇静钢，其含碳量较小，为了提高强度和硬度可加入Nb、Al等元素，这些元素要均为细化晶粒元素，焊接性很复杂。除此，对于一些强度级别较低而且其含碳量也较低的钢，这类钢的焊接性能较好，形变以及产生裂纹的倾向和淬硬倾向都比较小。钢强度级别越高，在热影响区域的裂纹倾向和淬硬倾向影响会越大。尤其是那些厚度较大的焊接钢件受裂纹倾向和淬硬倾向的影响较大。

2.1.1裂纹问题

裂纹倾向包括冷裂纹倾向和热裂纹倾向两种。其中冷裂纹是指产生于厚度较大的高强度钢的焊接缝，以及热影响区域中。冷裂纹一般产生的时间是在当焊接接头冷却到300摄氏度以下直至室温后，在热影响区域下的焊道处、其根部等出，一般，有些要隔很多天才能被发现。产生冷裂纹主要有几个方面的因素，首先，由于焊接过程中焊接缝隙以及热影响区域所产生的焊氢量过多，使其密集处于热影响区域熔合线附近，形成富氢带，如若此刻晶格空穴缺陷，则容易形成冷裂纹。其次，由于焊接接头内部温度分布不均，也会导致冷裂纹现象产生。除此，焊接金属以及淬硬组织对冷裂纹的敏感性较大，容易产生冷裂纹。

热裂纹主要是指在焊接过程中温度过高而产生的裂纹，一般是在金属熔化或凝固的时候。影响热裂纹的因素也包括几个方面。从一方面来说，一般来说焊接金属中的合金成分，还有金属中的碳、硫含量都是产生热裂纹的主要因素。另一方面，对于刚性要求较大的焊接接头，其产生热裂纹的可能性也比较大。另外，对于焊接横截面方面，焊接缝的宽度与熔深比值越大，其中液态金属的流动性越好，热裂纹产生的倾向会越小。

2.2防止裂纹产生和减少淬硬的措施

2.2.1焊接方法

对于高强度钢的焊接技术，一般采用二氧化碳气体保护焊、焊条电弧焊、埋弧焊接等多种。一般而言，好的焊接方法会带来好的薄板高强度钢焊接质量。对于不同的材料，采取不同的焊接方法会达到较好的焊接效果。

2.2.2焊接材料

各类焊接材料包括焊条、焊丝均应该符合国家规定标准，符合国家船级CCS认证。焊条、焊丝在使用前可进行除污处理，并严格按照规定的时间、方法进行烘焙。

2.2.2焊接参数

一般而言，焊接时有事先规定好的参数。参数包括焊接电流、电弧电压以及焊接速度三种。其三者的关系对裂纹倾向以及淬硬倾向都有一定的决定作用。一般而言，高强度的焊接采用的焊接参数比低强度的焊接采用的焊接参数规范要大。

2.2.3焊接坡口形式

一般而言，焊接缝的破口形式必然与焊接的横截面积密不可分。焊接时，角度较小的坡口对金属材料内液态金属的流动性起到抑制作用，这样容易有裂纹产生。除此，对于高强度钢的坡口，一般采用机械加工的方式。

2.2.4焊接前预热

焊接前预热是焊接的必要准备。一般，预热温度不能低于150摄氏度。在焊接过程中，其前一道的焊接是后一道焊接的预热，在多层多道焊接过程中，每个层间温度都不该低于预热温度。在船舶薄板构建中，一般不采用预热方式，但是，预热对于高强度钢来说，可以通过减缓冷却的速度来改善焊接接头的组织，从而能降低焊接热影响区域的硬度值，提高焊接区域的韧性。

2.2.5焊接后热处理

与焊接前预热一样，焊后热处理也是焊接后的必要步骤。一般而言，焊后是否需要热处理主要看钢的结构以及其化学效应。薄板的焊接方法，薄板的厚度，使用条件等因素综合考虑。一般船体构造过程中不采用焊接后热处理。

结束语：

船舶技术一直是我国的强项，为了促进经济发展，成就社会繁华稳定，我们应该加大船舶制造业的投入。在发展船舶制造业的同时，可寻求新的高强度钢焊接技术，将船舶事业发展壮大。受国际经济影响，船舶制造业面临着机遇与挑战，我们必须运用新的科技，将船舶制造业推向顶峰，将船舶薄板质量造就更好，将高强度钢技术炼就辉煌。新型的材料包括合金材料，新型的技术都值得被合理的使用开发。而焊接技术则要求焊接人员更加专业、实施更加严格，这需要船舶行业去发掘、采用以及培养。期待船舶制造业更加辉煌的明天。

参考文献：

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