浅析焊接结构件焊接变形控制措施

袁学海

摘要：随着科学技术和生产技术的不断进步，焊接作为一种实现材料永久性连接的技术方法，在工程建筑、航空和工业机械制造中得到了广泛的应用。焊接工作者需要具备专业的焊接知识、掌握工艺流程和良好的操作水平，才能保证焊接技术符合标准要求。基于此，本篇文章对焊接结构件焊接变形控制措施进行研究。

关键词：焊接结构;焊接变形;控制措施

引言

随着社会经济的快速发展，现代结构材料对焊接质量的要求越来越高。自2002年以来，我国钢铁产量一直位居世界首位，而40%～60%的钢材产品需要经过焊接加工过程。根据国家的“十三五”规划和“中国制造2025”精神，钢铁产业要继续保持向提升产品质量转变。焊接技术是制造业的基础环节，开发出具有自主知识产权、低成本、高效的新型焊接技术，提高焊接生产质量和效率，对推动我国制造业发展具有十分重要的意义。

一、焊接方法及其工艺因素

一般情况下，机械焊接制造过程中常用的焊接方法主要有埋弧自动焊、手工电弧焊、CO2气体保护焊等几种。操作人员在焊接作业过程中采用的焊接方法不同，焊接过程中产生的热量以及焊接完成后钢结构出现的变形也不同。即便是同一种焊接方法，在实际操作的过程中，也会因为焊接工艺规范的不同，而出现不同的焊接变形问题。操作人员必须在机械焊接作业开始前，制定明确的焊接工艺指导书，同时确保作业现场环境的温度和湿度符合钢结构焊接的要求，才能确保钢结构焊接作业的有序进行。

二、结构焊接热变形的分析

（一）变形原因分析

众所周知，焊接变形之所以存在，最根本原因是焊缝及其周围金属的热胀冷缩。在受热时金属发生膨胀，因其周围金属的压缩而发生变形，在随后的冷却过程中发生收缩，又对其周围金属产生压缩作用，从而在冷却后，焊件会发生收缩变形。当这种情况作用在平板的焊接结构上，特别是薄板的焊接结构上时，就容易发生失稳变形，即会产生波浪变形或凸凹变形。

（二）焊接结构件制做顺序与变形分析

通常情况下，在液压支架结构的制作工作当中，其中成型主机板和横板构成了框架，将框架和底板之间进行有效的衔接形成一种背对背的焊接条件，在成型板面和焊接板面之间需要做到充分的衔接，并且需要进行后续的修模和打孔操作。产生焊接形变的主要原因，是因为液压支架的结构件在成型间隙和焊接过程当中产生的不良收缩问题，同时焊接收缩属于无法改变的问题，但是在成型过程当中可以通过另一种形式来进行有效的改变。

（三）铝合金焊接变形形成原因

镁合金导热率高、热膨胀系数大，所以焊缝冷却速度快，近缝区和母材很容易受到收缩应力的作用而产生较大变形，最终形状、尺寸发生改变。

（四）H型钢焊变形分析

以往的施工方法在H型钢焊接后容易产生翼板的角变形、腹板的旁弯变形，而消除腹板的旁弯变形通常需要火焰加热进行矫正，而采用双面双弧同步CO2气体保护焊免清根的焊接方法，两侧施焊焊工采用相同的焊接工艺参数，以相同的焊速匀速施焊，可使腹板两侧的焊接应力对等，且受热均匀，焊接过程中基本消除了腹板的旁弯变形，只需在焊接完毕后矫正翼板的焊接角变形，大幅缩短了矫正周期及减少了火焰加热对母材性能的破坏。

三、焊接結构件焊接变形控制措施

（一）控制焊接工艺及焊接方法

机械焊接作业过程中采用的技术规定主要包括焊接方法、焊前准备、焊接材料、焊接顺序、焊接操作、工艺参数、焊后处理等几方面的内容。焊接工人必须在焊接作业过程中，确保工艺操作的科学性与合理性，才能达到提高机械焊接质量的目的。另外，操作人员必须在焊接作业过程中，严格按照机械焊接的要求控制机械结构的焊接问题，避免结构焊接温度不符合影响机械结构焊接的质量。

（二）预变形法

在预变形法的使用过程当中，主要是对掩护梁固定的侧防护板来进行工作，顶梁固定的位置在进行焊接工作当中，其中在正常焊接工作之后会出现不同程度的形变问题，为了有效防止焊接工作产生不良的形变，在底部构建当中需要将设模板设定一定的工作角度，同时再预留焊接缝当中需要保证收缩量的大小符合工作标准。

（三）焊接工艺要点

①为减少焊接变形，在进行焊接以前，应该使用压板将滤盘周围压到焊接平台上，并在整个内角焊缝冷却到室温之前，不要取下压板;②由于是角焊缝，焊脚尺寸不大于5mm，采用单层单道焊接，稍作窄幅摆动;③在整个焊接活动中，应该严格控制工件的温度，编程时采用合理的焊接顺序，使焊缝位置应确保焊接前手触碰不发热。

（四）铝合金焊接变形防止措施

优化焊缝结构：合理布局焊缝位置，保证每条焊缝都有充足的散热空间，避免区域内焊缝过于集中;选择合适的焊缝形状和尺寸。

（五）预留变形尺寸法

在液压支架顶梁和底座的焊接工作当中运用比较频繁，在这两个部件的主体位置当中，主支撑位置对应的焊接位置必须要预留一定的空间大小，比如在ZY4000支架结构当中，顶梁的支柱位置宽度标准尺寸设定为340mm，同时在拼装工作当中需要针对主支撑板根部放大1mm，同时需要在伤口放大2～3mm距离，同时使用支撑板来进行固定。在指数位置焊接过程当中需要将侧向的支撑板进行去除，同时保证两个主要支撑柱在焊接过程当中的应力大小分布均匀，在支撑柱的底部位置可以进行二次加工操作。

（六）焊接材料质量控制

考虑到板用于工程机械产品通常存在不同程度的凹陷，皮肤氧化不匀，凹凸不平等现象不好的外观，但也越明显与板的厚度的增加，而且有相同的制造商生产批次的不同板外观质量是不一样的，所以，从根本上提高产品的外观质量，企业要求供应商生产实际，标准、全板质量等级报告或认证，并要求质量检验人员仔细检查和验证外观质量，以避免工程机械外观质量选择不当。

（七）H型钢免清根焊接技术

避免了单面焊时受热不均匀而产生的焊接变形。H型钢部分腹板为δ=6mm以下的薄板，单面焊背部清根时极易出现单面焊接变形过大，矫正难度大，而采用此施工方法，两侧同时焊接，焊接应力两侧均等，有效减小了焊接变形。

（八）对电焊机的电流量进行控制

电焊机能很准确的显示出电流量，所以在机械焊接的过程之中，电流量的大小对机械焊接的质量起着非常重要的作用。所以，焊接过程中应该分析其控制点，为避免外观损坏，提高成品的成型标准，应尽量采用模具与模具相结合的方法对板材零件进行切割。为了减少坑的数量，建议使用橡胶锤或铜锤。铁锈清理完成的工作，坚持沙子，规模、毛刺、挂渣和其他杂质，需要重点从减少和阻止着手提高焊接的质量，这个时候设置合理的焊接参数通过模拟焊接，按焊接操作规范，也要选择合适的防溅剂和屏蔽技术防止切削面，焊缝交叉位置，如高温金属表面结合焊接飞溅。

四、结束语

影响机械焊接变形的因素较多，为了提高机械结构焊接的质量，操作人员必须在现有技术条件下，针对机械结构制造过程中可能出现的焊接变形问题，采取积极有效的应对措施，才能在有效控制焊接变形问题的同时，有效提升机械结构焊接质量。