结构件焊接工艺分析及变形探讨

赵永　曹希友　刘伟　刘俊　贺成

摘 要：焊接结构操作简便，耗时短，还能满足特定形状结构件加工的需求。但在焊接零部件的工艺流程中，会出现残余应力与焊接形状的改变，本文主要对结构件焊接工艺流程进行分析，探讨如何有效使焊接变形减少，提高焊接成品质量。

关键词：结构件；焊接工艺；焊接变形

在生产中，结构件焊接被企业广泛采用，是因为焊接工艺具有耗时短、生产工艺相对简单的优点，且不仅能生产简单的结构件，还能生产复杂和难度高的结构件。但是，在对零部件组合焊接的过程中，残余应力和变形等问题将会不可避免地出现，使产品的质量水平降低。因此，为了有效应对上述问题，对结构件焊接工艺分析及变形探讨凸显重要。

1 结构件焊接工艺的概述

焊接工艺是保证结构件成型和质量的关键环节，换句话说，结构件的品质、形状是否变形是由焊接加工过程决定的。因此，要想提高企业生产结构件的质量，第一个要注重的就是对焊接工艺的研究和优化。目前，我们通过分析，得知对结构件成型和质量产生主要影响的因素及解决方法如下：

1.1 焊接方法與设备

在焊接中，焊接设备与方法直接影响着产品的质量等级。在焊接过程中，结构部件的变形是不可避免的，所以及时更新焊接设备和改进焊接方法是非常重要的。目前，结构件在焊接过程中有两种常用方法，分别是工装定位焊接和反向变形焊接。前者主要是工装压迫结构件不朝相反的方向变形，然后按适当的顺序进行焊接；后者是在焊接前就强迫结构部件朝向反方向变形，使焊接前后的变形能够被中和，从而使产品的变形归零，合乎标准。

1.2 焊接材料

焊材的性能和化学组成直接影响零部件焊接的成败，会对成品造成严重的质量影响。焊缝金属的性能不低于母材料的性能，是选材的基本原则，但应注意特殊焊接对材料的焊接性能要求不同。如压力容器结构件在焊材的选择上，要把压力容器标准、制造过程和环境等相关要求考虑进去。

2 结构件变形的相关讨论

焊接时，导致焊缝收缩的原因有不均衡的温度和焊接温度的降低等，这些都会导致结构件在焊接过程发生变形和受力过大。焊接变形不易装配在后期工作中，以下主要从焊接材料和焊接结构设计两方面的进行合理选择，探讨变形减少的方法，以更好地控制变形。

2.1 焊接件材料的合理选用

结构件质量好坏靠焊接件的使用材料决定。选择焊材时，结构件受力的要求是首要考虑的，然后再去考虑设计的要求和工作相关条件。主要有以下几方面：

2.1.1 选用材料种类尽量要相同

结构件的制作流程是把多个零部件和构件通过严谨的工序焊接在一起。在焊接过程中，结构件要选择同样的材料，这样不仅有利于采购材料，更能有助于选择合适的焊接方法和焊材，方便制定焊接工艺流程。为了减少成本，在焊接质量得到保障的情况下，必须减少价值昂贵金属在实际生产中的使用，这应该综合考虑到结构部件的质量标准以及对成本地调控。

2.1.2 选用材料的焊接性能要好

材料的强度、质量要求和结构件的工作条件等，在选择结构材料时都应考虑到。在满足上述要求和进行实际现场考察后，再去考虑适合作业和性能良好焊接方法的选择，最后再去考虑材料的成本。

2.2 焊接件结构的设计要合理

结构设计是让焊接件保持结构稳定及控制形变的关键，同样影响着焊接件的使用时间及强度等。从下面几方面进行结构设计的优化：

2.2.1 减少焊缝的数量

在生产中，结构件由焊接在一起的多个零部件构成。在结构件设计时，零部件的多少决定焊缝的数量，零部件少，焊缝自然相对就少。这样，从根本上就能遏制焊接应力的产生，增强结构件的自身强度。

2.2.2 尽量在应力较小处分布焊缝

结构构件的承载功能决定了构件内部对应的应力，如果各构件的重量和形状各不相同，那么受到力的大小也不一样。应力产生的大小不仅与结构件焊缝的部位有关，还与焊接界面的形状和大小相关。因此，结构件哪个部位受力相对较小，就在哪个地方布置焊缝，这样就能分散应力，减少变形的发生。

2.2.3 要选择合理的接头形式

焊接接头性能优异，能使焊接结构保持更高的稳定可靠性。大量的实验研究表明，焊接接头不仅对结构部件的性能产生重要的影响，还决定着其应用的范围。

3 结语

总之，结构件成品的质量和性能取决于焊接工艺以及对变形的预防和矫正，优质的结构件成品是客户的需求和企业效益提高的保证。结构件的工艺流程，就是把大量零部件焊接起来的过程，工艺复杂且具有严谨性。我们在焊接结构件时，要综合考虑各种影响其应力和变形的因素，以便能对应力和变形问题做出合理的进一步处理，有效减少二次加工量。对于结构件已经变形的，采取的校正措施要正确，要满足产品质量及安装要求。

参考文献：

[1]赵新乐.钢结构焊接变形的控制及矫正[J].才智， 2012（36）：51.

[2]杜艺.浅析焊接变形成因及预防[J].中国房地产业（理论版），2012（5）：541.