浅谈结构件焊接变形的控制

陈晓

摘要：在钢结构件制做过程中，焊接变形是不可完全避免的，其焊接变形严重影响着结构件的制造精度、加工效率及成本控制；同时，结构件的焊接变形还会增加结构件的内应力，并对焊道引起拉伤、撕裂、扭曲、弯折等危害，弱化了结构件的整体强度。本文从焊接变形产生的机理、结构件结构设计原则、焊接变形的控制及焊接变形的矫正等几个方面，阐述了结构件焊接变形的控制，以得到牢固、合格的产品。

关键词：结构件；焊接；设计；变形；矫正

1引言

钢结构件制作作为我国现阶段社会主义市场经济发展中非常重要的组成部分，长期以来我党及其政府部门对其进行了大量的人力、物力和财力方面的投人，取得了非常显著的成果。随着现阶段科学技术的快速发展，在其钢结构件制作的过程中不断引进现代化的施工技术成为现阶段经济发展的必然需求。

2焊接变形产生的机理

众所周知，焊接过程是利用电弧热、物理热、化学热等热能将母材金属及焊材融化形成焊接熔池，熔池凝固形成焊缝，本质是一个冶金过程。焊接熔池体积小，冷却速度快，所以焊缝金属中容易形成气孔、裂纹、夹渣等缺陷。焊接过程的特点使得结构件在焊接过程进行中，当局部受热时，因受其周围构件约束不能充分伸展，产生压力收缩而产生应力，使焊件产生弯曲变形。故焊接过程结束后，构件内部存在应力，既存在着弹性变形，也存在着塑性变形，可以说这些应力和应变的产生是不可避免的，因此我们应利用焊接机理对焊接结构件从结构设计、焊接工艺因素两个方面控制其对焊接变形的影响。

3焊接变形的类型及成因

3.1收缩变形

焊件尺寸比焊接前缩短的现象称为收缩变形，可分为纵向缩短和横向缩短，是最基本的焊接变形，主要在简单结构的焊接件中出现，由焊接件外形尺寸收缩引起。

3.2角变形

焊接角变形是沿焊缝轴线垂直方向变形形成的凸形或凹型棱角变形，主要出现在圆筒形、球形容器的焊接中，由焊缝截面形状上下不对称造成的焊缝横向收缩在厚度方向上不均匀分布所引起。

3.3弯曲变形

弯曲变形主要是指因结构上的焊缝布置不对称或焊件断面形状不对称、焊后纵向焊缝收缩引起的变形，多出现在焊接次序不合理的焊接件或焊缝分布不对称及焊接件外形细长且横截面的上下尺寸相差较大的结构件焊接中。

3.4波浪变形

板厚小于6mm的薄板焊接过程中，易出现波浪变形，由焊缝收缩使薄板局部产生较大的压应力而失稳引起。因一级给进滑架没有小于6ram的薄板，故在其焊接过程中未出现波浪变形。

3.5扭曲变形

在多条平行的长焊缝的焊接中，扭曲变形最易出现。扭曲变形产生的原因主要是沿焊缝长度方向角变形分布不均匀，如一级给进2组轨道焊后易产生扭曲变形。

4控制焊接结构件变形的主要措施

4.1设计方面

（1）尽可能减少焊缝的数量。减少焊缝数量可以明显减小焊接变形。但工程机械工况恶劣，结构件强度要求高，焊缝数量之多就不可避免。

（2）选择合理的焊缝尺寸和形状。对于板厚较大的采用x型坡口。x型坡口的熔敷金属量大约比v型坡口少1/2。对于更大板厚采用u型坡口或者双u型坡口，以减少焊接变形。主梁底板和上盖板板厚为15mm，对接焊缝位置采用x型坡口焊接，再加上一定的工装设备，变形量得到有效地控制，而且焊缝的合格率也提高了。在保证结构有足够承载能力的前提下，尽可能减小焊缝尺寸。受力较大的T型接头或者十字接头，采用开破口角焊缝比一般角焊缝可以大大减少焊缝的焊接变形。转台立板与底板间的焊缝、转台立板与横加强板间的焊缝、主梁侧板与底板间的焊缝等等都采用了坡口角焊缝，一方面减少了焊接变形，另一方面保证了焊缝的熔深，提高了质量。

（3）合理的选择結构形式和焊缝位置。合理的焊缝位置设计可以减小焊接变形。如焊缝安排对称与截面中心轴、平行于焊接变形较小的方向、设计尽可能少的焊接量、选择合理的平板厚度等等。

4.2选择合理的焊接热输入

通常而言，热输入越大，焊件输入的热量也越多，焊件的变形程度就越大。可以使用加热面积小、能量集中的焊接方法，通常用多层焊来代替单层道焊，用断续焊、退焊和跳焊代替连续焊。在保证焊缝质量的前提下，焊接热输入尽量选小一些，这样能够降低焊件的热量输入，而且将变形程度降到最低。

4.3焊接变形控制

（1）正确选择装焊顺序。焊接结构变形大小与其本身刚性大小是成反比的，而焊接结构的刚性是在装配与焊接过程中逐渐加大的，结构整体的刚性总是比零部件的刚性大，故在焊接钢构件时，应尽可能先装配成整体后再焊接。如：工字梁或H形钢的拼接，即可采取先装配后焊接的工序，装成工字梁或H形钢后其刚性较强，焊后四条焊缝的纵向收缩一致，故其弯曲變形较小。

（2）正确选择焊接顺序和焊接方向。一般先焊的焊缝易使结构产生变形，因结构的刚性随着焊接的进行而加强，而先焊的焊缝结构刚性较小，易产生变形。

（3）刚性固定法。钢板对接焊时，因焊缝收缩不一，易出现角变形或接口错位，通常采用加“马”来控制焊后变形。简体和底板对接焊时易出现错位，也可采取此法来处理。简体和底板在组装时，为了预防通长焊缝的过大变形，在施焊前点焊了一些楔铁，对其相邻未焊的长边，也通过适当点焊几个楔铁控制其变形。

（4）反变形法。反变形法是在焊接前将焊件预制一个反变形，使这个变形与焊后变形恰恰相反、大小相等，从而达到抵消焊接变形的目的。

5结论

综上所述，我们对焊接结构件的质量控制过程有了详细的了解，在实际的操作过程中，我们要熟练掌握结构件焊接的影响因素和其作用规律，保证每一个构建的加工都符合质量要求，使焊接结构件的质量得到有效控制。