1、對(duì)結(jié)構(gòu)件焊接工藝及變形分析【摘要】焊接結(jié)構(gòu)以其生產(chǎn)工藝簡單，制作周期較短，且在生 產(chǎn)中能夠制作出許多高難度的工藝結(jié)構(gòu)，而被廣泛運(yùn)用到復(fù)雜結(jié)構(gòu) 件的制作過程中。尤其是近些年來，隨著全球工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展， 焊接儼然已經(jīng)成為制作復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的基礎(chǔ)加工方法之一。與此同 時(shí)，焊接過程中所產(chǎn)生的焊接變形，也嚴(yán)重影響著結(jié)構(gòu)件的成品質(zhì) 量。因此，本文即結(jié)合筆者實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)結(jié)構(gòu)件焊接工藝及焊 接變形進(jìn)行粗淺的分析，以期更好的提高企業(yè)結(jié)構(gòu)件焊接工藝水 平?！娟P(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)件；焊接工藝；焊接變形刖言焊接作為目前復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制作過程中最為基礎(chǔ)的加工方法，其 結(jié)構(gòu)件的年生產(chǎn)量大約占全球工業(yè)國家年鋼產(chǎn)量的45%以上。也就

2、 是說，焊接結(jié)構(gòu)件在工業(yè)發(fā)展中占據(jù)著十分重要的地位。尤其是在 焊接結(jié)構(gòu)與其他加工方式相比，不僅極大的降低了金屬原材料的消 耗，還能夠制造出其他工藝無法完成的高難度結(jié)構(gòu)，也更加體現(xiàn)出 焊接在加工工藝中的優(yōu)勢(shì)。雖然結(jié)構(gòu)件焊接工藝已經(jīng)得到了長足的 發(fā)展，但是在焊接過程中，仍會(huì)因焊接殘余應(yīng)力與焊接變形等因素， 直接影響到成品質(zhì)量。因此，加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)件焊接工藝及變形分析， 仍具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。1對(duì)結(jié)構(gòu)件焊接工藝的概述工藝是確保結(jié)構(gòu)件成型質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。因此，為了提高成品質(zhì)量， 在對(duì)結(jié)構(gòu)件焊接進(jìn)行研究中，應(yīng)從結(jié)構(gòu)件焊接工藝入手。目前，通 過分析我們可以得知，影響結(jié)構(gòu)件焊接質(zhì)量與成品質(zhì)量的主要因素 及解

3、決辦法如下：1.1在焊接方法與焊接設(shè)備上在結(jié)構(gòu)件焊接中，焊接方法與焊接設(shè)備的選擇與成品質(zhì)量有著 十分必要的聯(lián)系?？梢哉f，在結(jié)構(gòu)件的焊接中，不可避免的會(huì)出現(xiàn) 結(jié)構(gòu)件的變形。因此，加強(qiáng)對(duì)焊接工藝中的焊接方法與焊接設(shè)備的 選擇尤為重要。目前在結(jié)構(gòu)件的焊接過程中，常采用拼焊定位工裝， 制定合理的焊接順序及焊縫走向，或采用反變形的工藝方法，焊前 強(qiáng)迫鋼結(jié)構(gòu)頂變形，可使焊后達(dá)到產(chǎn)品零件的技術(shù)要求。尤其是一 些機(jī)械制造企業(yè)通過多年的系統(tǒng)研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在防止結(jié)構(gòu)變形 方面不斷優(yōu)化焊接工藝，改進(jìn)焊接方法，例如：采用夾鉗在焊縫附 近夾緊兩板再焊的剛性固定法；對(duì)于受力不大的焊縫采用間斷焊； 減少焊道數(shù)量；對(duì)于較厚

4、的板盡量采用雙面焊；設(shè)計(jì)上盡量將焊縫 布置在零件的對(duì)稱中心線上，同時(shí)注意鋼結(jié)構(gòu)拼焊工裝設(shè)計(jì)，定位 基準(zhǔn)與零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)基本一致等焊接方法。而在焊接設(shè)備的選擇 上，可使用氣體保護(hù)半自動(dòng)和自動(dòng)焊機(jī)，電源則采用可控硅電源和 逆變電源。1.2在焊接材料上在焊接過程中，焊接材料的性能、化學(xué)成分與結(jié)構(gòu)件焊接的性質(zhì)量。因此，在選擇焊接材料時(shí)，我們應(yīng)始終遵循焊機(jī)材料性能不 得低于母材性能的基本原則。也就是說，在焊接材料的選擇過程中， 我們首先應(yīng)該考慮到焊接材料的化學(xué)成分，是否低于焊材的化學(xué)成 分，其次，還應(yīng)該考慮到焊接材料的焊接性。1.3在焊接質(zhì)量上目前在實(shí)際機(jī)械加工過程中，由于結(jié)構(gòu)件的型號(hào)多樣且樣式復(fù) 雜，所

5、以在焊接過程中，雖然已經(jīng)采取了必要的質(zhì)量控制與工藝加 工手段，但在以完成的成品中仍不可避免的會(huì)存在咬邊、氣孔、夾 渣的結(jié)構(gòu)件。因此，為了進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)件成品質(zhì)量，在焊接完成 后要對(duì)結(jié)構(gòu)件成品進(jìn)行必要的自檢。例如：對(duì)不重要的焊縫，進(jìn)行 外觀檢測(cè)即可，外觀檢測(cè)合格即可投入使用。而對(duì)重要的焊縫，則 需要借助超聲波探傷儀等外部儀器進(jìn)行探測(cè)，從而保證焊縫質(zhì)量。 另外，對(duì)于高低不平的焊縫，應(yīng)充分利用角向磨光機(jī)和砂輪機(jī)等工 具進(jìn)行焊縫的打磨處理，以此保證結(jié)構(gòu)件表面的光潔和平整度。1.4在結(jié)構(gòu)件下料工藝上通過大量的實(shí)踐研究證明，結(jié)構(gòu)件下料工藝與結(jié)構(gòu)件的變形有 著至關(guān)重要的聯(lián)系。尤其是目前，隨著科技的不斷進(jìn)步，

6、數(shù)控火焰 切割機(jī)已經(jīng)成為國內(nèi)外主要的下料設(shè)備并得到廣泛的應(yīng)用。也恰恰 是因?yàn)樵撓铝显O(shè)備具有較強(qiáng)的自動(dòng)化程度與較高的精度、效率，與 傳統(tǒng)的光電跟蹤切割下料相比，其切割面質(zhì)量更好，變形也更小， 可以直接切出焊接所需的坡口，不必或少量經(jīng)過二次加工即可進(jìn)行 拼焊，極大的提高了工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。所以，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)件下料 研究尤為重要。2對(duì)結(jié)構(gòu)件焊接變形的分析目前，在結(jié)構(gòu)件焊接中，我們可以發(fā)現(xiàn)能夠引發(fā)結(jié)構(gòu)件焊接變 形的因素較多且變數(shù)較大，在實(shí)際焊接中具有一定的不可避免性。 但通過大量的實(shí)際分析得知，其產(chǎn)生變形的原因，主要來源于以下 三個(gè)方面：第一，焊接熱應(yīng)力；第二，殘余應(yīng)力；第三，外力。所 以，在在結(jié)構(gòu)件的

7、焊接過程中，焊接人員更應(yīng)該仔細(xì)分析焊接接頭 的收縮變形規(guī)律、方向、可能的大小，從而為結(jié)構(gòu)件焊接制定出一 個(gè)良好的變形控制方案，以此將變形控制在可接受范圍之內(nèi)。具體 控制措施如下：首先，從焊接技術(shù)上入手。在確保結(jié)構(gòu)承載能力的前提下，在 焊接的前期設(shè)計(jì)中應(yīng)該使用較小的焊縫尺寸。而針對(duì)受力較大的頂 子接頭與十字接頭，則應(yīng)該采取開坡口的焊縫。同時(shí)，盡可能較少 焊縫的數(shù)量及合理安排焊縫位置，加強(qiáng)對(duì)變形的控制；其次，從焊接工藝上入手。在焊接工藝上，為了更好的預(yù)防焊 接變形，通常采用預(yù)變形法、預(yù)拉伸法和剛性固定組裝法；最后，從焊接控制過程入手。在焊接過程中，為了更好的控制 焊接變形，我們應(yīng)該嚴(yán)格遵循科學(xué)、合

8、理的焊接方法與焊接規(guī)范參 數(shù)，使用正確的焊接順序。尤其是在焊接后，一旦發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件出現(xiàn) 彎曲、扭曲的變形現(xiàn)象，應(yīng)遵循先總體、后局部、先主要、后次要、 先下部、后上部、先主件、后副件的基本原則，并采用機(jī)械矯正法、 火焰矯正法和混合矯正法，此三種矯正方法，對(duì)結(jié)構(gòu)件變形進(jìn)行及 時(shí)矯正，以此確保成品質(zhì)量。3結(jié)束語綜上所述，本文筆者對(duì)結(jié)構(gòu)件焊接工藝及其變形進(jìn)行粗淺的分 析，使我們更加清楚的認(rèn)識(shí)到，結(jié)構(gòu)件焊接作為一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工 程，早已成為目前制作復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的基礎(chǔ)加工方法，也是最為有效 的加工方法之一，在工業(yè)技術(shù)中占據(jù)著十分重要的地位。因此，為 了更好的保證成品質(zhì)量，在結(jié)構(gòu)件焊接加工中，更應(yīng)該綜合考慮影 響焊接質(zhì)量的各種因素，不斷完善結(jié)構(gòu)件焊接工藝，控制與解決焊 接變形所帶來的不確定影響，從而切實(shí)有效的提高企業(yè)結(jié)構(gòu)焊接工 藝水平，保證結(jié)構(gòu)件的成型質(zhì)量。參考文獻(xiàn)：焦馥杰