横焊平对接低碳钢板的焊接变形控制措施探析

张宏伟

(江苏联合职业技术学院无锡交通分院 船舶工程系，江苏 无锡 214151)

横焊平对接低碳钢板的焊接变形控制措施探析

张宏伟

(江苏联合职业技术学院无锡交通分院 船舶工程系，江苏 无锡 214151)

针对低碳钢板焊条电弧焊横焊平对接出现的焊接变形问题，结合本单位实际情况与要求进行初步探索，控制变形的措施主要有：焊前尺寸留余量与坡口精确加工、改变焊接方法、调整焊接工艺参数、选用合理的焊接工艺顺序、焊后统一矫正。

横焊；平对接；低碳钢 ；焊接变形；控制措施

两块300×125×12 mm低碳钢板采用横焊进行平对接，焊缝在焊后检验合格的前提下，整个被焊件的外形尺寸误差须控制在±3 mm之内。在实际焊接过程中，若采用多层多道的焊条电弧焊来焊接，焊后工件主要会出现角变形[1]、收缩变形、弯曲变形等问题，具体如图1所示。其他的焊接变形尺寸相对微小，在允许范围内，在此不做论述。

图1 300×125×12 mm低碳钢板焊条电弧焊横焊平对接的角变形Fig.1 300×125×12 mm low carbon steel electrode arc welding angular distortion of flat butt welding

1 现存问题

目前采用控制低碳钢板横焊平对接角变形的方法，焊前主要采用反变形法[2]，但每个焊工的反变形量是根据自己的焊接情况估计的，没有统一的标准，误差较大。焊后主要采用机械矫正方法[3]，根据每个产品的变形情况，用铁锤敲击焊件的不平处，直至达到大致水平。最后做焊接变形检测，但往往尺寸误差较大，最多时近20%的被焊工件需要返工，批量合格率不理想，生产时间偏长，生产成本偏高。因此，为使被焊工件达到使用要求，必须控制低碳钢板横焊平对接的角变形。

2 横焊平对接低碳钢的焊接变形控制措施

2.1 焊前留余量与坡口精确加工[4]

焊前采用机械切割方法，用车床或数控车床切割钢板，尺寸为：300×125×12 mm，严格控制精度，要求尺寸误差在±0.5 mm范围内。

加工坡口采用机械切割方法，用车床或数控车床切割钢板，坡口角度为30°，严格控制精度，要求角度误差在±1°范围内。

2.2 焊前反变形

在进行两点定位焊后，由经过培训的员工统一对焊件进行反变形，采用图4中的辅助工具与反变形方法，进行反变形操作。用锤子向V型坡口相反方向敲击，并向开V型坡口的相反方向折弯约5°，误差精确到±1°，具体如图2所示。

图2 焊前反变形角度Fig.2 Reverse deformation angle before welding

2.3 改变焊接方法及焊材选用

为降低焊接热输入量，减小线能量，减少焊接变形，故采用二氧化碳气体保护焊来代替焊条电弧焊。相应的焊接材料和设备主要有：焊丝、CO2保护气体、焊机等，其中，焊丝：H08Mn2SiA、直径为1.2 mm，CO2气体纯度99%，焊机型号：NBC-350，山大奥太。

2.4 调整焊接工艺参数[5]

由于在过去的焊接工艺中，打底焊、填充焊、盖面焊的焊接参数不理想，尤其对于打底焊来说，电流过大，变形也较大，因此，在此基础上进行改善，调整打底焊、填充焊、盖面焊的焊接工艺参数，具体如表1所示。

表1 调整后的焊接工艺参数表Tab.1 Welding technological parameters after adjustment

采用表1中的参数焊接多次后，焊件在每层焊完后，变形较以往更易控制，三层焊完后，变形量能较好地与反变形相互抵消。

2.5 合理的焊接工艺顺序

在焊接过程中，改进焊接工艺，在焊完每一层后进行变形控制。遇到变形超出误差范围的，采用热平衡法，用氧乙炔火焰及时加热焊件突起区域，加热路线可以是锯齿形，也可是点状，加热时间由焊接变形程度而定，焊接变形越大，加热时间则适当延长。加热后，焊件变形中的角变形、弯曲变形大幅减少。

2.6 焊后统一矫正

焊完后，由专门培训的员工统一对焊件进行矫正，主要采用手工矫正法和火焰矫正法。首先采用手工矫正法，用铁锤敲击焊件边缘或不平处，消除焊件的不直度，具体方法如图3所示。然后采用火焰矫正法，利用火焰局部加热焊件凸起处，加热路线可以是锯齿形或点状，如图4所示，使焊件产生反向变形，抵消焊接产生的弯曲变形、角变形。

图3 手工矫正法示意图Fig.3 Manual correction method

图4 火焰矫正法示意图Fig.4 Flame correction method

综合采用手工矫正法和火焰矫正法后，焊件变形基本消除，达到产品的生产要求[6]，在±3 mm误差范围内。焊件成品如图5所示。

图5 矫正后焊件成品示意图Fig.5 Schematic diagram of finished weldment after correction

3 结语

低碳钢板焊条电弧焊横焊平对接的焊接变形控制措施主要有：

A.焊前尺寸留余量与坡口精确加工：焊前尺寸加工必须留有余量。坡口加工采用机械切割方法，角度误差控制在±1°范围内。B.改变焊接方法：采用二氧化碳气体保护焊来代替焊条电弧焊。C.调整焊接工艺参数：打底焊电流108 A、电压18 V；填充焊电流114 A、电压20 V；盖面焊电流125 A、电压22 V。D.合理的焊接工艺顺序：改进焊接工艺，对每一层进行变形控制，若变形超出误差范围，立即采用热平衡法，减少或消除焊接变形。E.焊后统一矫正：焊完后，由专门培训的员工统一对焊件进行矫正。

[1] 吕仲，寒巧珍.钢结构焊接变形控制[J].电焊机，2011，(08):28-29.

[2] 恩德鹏.浅谈焊接变形及其控制方法[J].同煤科技，2010，(02):23-25.

[3] 高磐.焊接变形的控制与矫正[J].科技风，2011，(03):159.

[4] 徐在林.焊接坡口加工方法的选择[J].机械工人，2001，(12):53-56.

[5] 张柏年.二氧化碳气体保护焊工艺参数探讨[J].机械制造，1982，(20):37-39.

[6] 戴建树.焊接生产管理与检测[M].北京：机械工业出版社，2011.

Analysisofweldingdeformationcontrolmeasuresofhorizontalweldinginflatbuttjointtolowcarbonsteel

ZHANG Hong-wei

(Department of Naval Engineering, Wuxi Traffic Branch, Jiangsu Union Technical Institute, Wuxi 214151, China)

Combining with the actual situation of the unit and the requirements of the preliminary exploration, the deformation control measures are mainly: welding allowance and groove size precision machining, welding method, the adjustment of welding parameters, choosing reasonable welding sequence and welding after the unified correction.

Horizontal welding; Flat butt joint; Low carbon steel; Welding deformation; Control measures

TU758

B

1674-8646(2017)20-0028-02

2017-08-30

张宏伟(1969-)，男，本科，实验师。