焊接变形的控制和预防方案的分析与阐述

刘建佳

摘要：随着社会经济的飞速发展，各种大型机械生产也相继得到了进步与完善，这就导致对大型钢结构的焊接提出了很高的要求，需要具备科技的生产方案，并能全面掌握大型钢结构焊接生产时，经常出现的焊接变形情况，针对焊接情况制定出相应的有效控制，使焊接技术更好的为大型钢结构做出贡献。本文也会对焊接变形的控制和预防方案进行详细的阐述和分析。

关键词：焊接变形；预防方案；分析阐述

0 引言

在大型钢结构的焊接中，最容易出现的误差就是焊接变形这个难题，因为其受高温环境的影响较大，会发生热膨胀现象，当温度降低后，其又会急剧收缩，焊接余热大于收缩力度时，就会致使焊接部件出现变形的情况。一旦被焊接的部件出现变形，就会影响其正常的运用，使结构设计的完整性和工艺制造的合理性都会大幅度降低，从而减少工业生产的经济效益。因此面对这种情况，相关部门必须引进高科技的焊接技术，制定科学的焊接方案，由专业的焊接人员对其进行操作，这样才能全面的杜绝焊接变形的影响因素。同时还要制定有效的预防措施，一旦出现突发状况，可以及时的进行补救或调整，为保证焊接质量提供可考的保障。

1 引起焊接变形的影响因素

（一）焊缝分布的影响

通常情况下，在进行焊接设计时，一定要将焊缝合理均匀的分布，否则会出现焊缝密集区和稀疏区的差距。同时还要注意焊缝与构件截面中心轴是否对称，也可以缩短其与中心轴的距离，这样就可以最大化减小构件的弯曲变形。切记焊接工艺设计只有在不可避免的情况下才可以进行设计，否则会延长钢构生产的周期，增加生产成本。

（二） 结构刚度的影响

钢的结构刚度可直接影响焊接的变形程度，结构刚度越大，则变形几率越小，反之则越大。而结构刚度既与焊缝的过分集中有关，也与钢结构的截面形状和尺寸有关，因为焊缝太过集中会使钢应力叠加，降低构件的刚度，从而导致焊接变形。同时如果钢截面面积过小，刚度就会变小，则变形几率就会越高，反之变形几率就会减小。

（三）焊接装配的影响

大型钢结构要进行点装后才能对其焊接，因为点装后会增加钢构件的刚性，致使焊后变形的几率也会缩减。而对于那些结构复杂的钢构，则可把它先分成几个简单的部件，然后再对各部件分别进行装焊，最后再将焊接后的分部件组装起来进行总装焊接。焊接过程中一定要按照先里后外、先短后长的拼焊原则实行，这样既可以促进部分焊件的自由收缩，又可以减小焊件中的应力，使其在不影响整体结构的情况下，有效地控制了焊接变形情况的产生。

（四）焊接顺序的影响

在大型钢构焊接时，还要注意焊接的先后顺序，否则也会产生不同程度的变形现象，首先应采用对称焊接法，减少焊缝的过多或集中，从而导致变形量的增多。其次应先焊焊缝少的一侧，避免不对称构件之间的差距变大，容易出现焊缝变形的情况。

（五）坡口形式的影响

众所周知，焊缝越长焊接变形的几率就会越高，进而就会影响钢构内坡口空间的增大。所以坡口大则变形就越大，坡口小变形就越小。焊接人员在进行钢构焊接时，一定要结合实际的操作情况，尽量选择坡口间隙小的焊缝进行焊接。

（六）焊接工艺的影响

在焊接过程中，即使处在同样的焊件环境下，只要焊接工艺规范不同，则产生的焊接变形也会不尽相同。一般情况下，当层焊、大电流及焊条移动速度较慢，而摆动幅度大的情况下，其所停留的时间也会延长，这就会导致所产生的变形要大一些，而当多层、多道焊及小电流移动速度较快，焊条不摆动的情况下，则产生的变形就会缩小，因此在焊接时一定要按照相应的焊接规范来进行，避免出现焊接变形的现象发生。

2 控制焊接变形的预防方案

（一）焊接前的有效预防

随着科技的飞速发展，我国焊接技术也有了很大的提升，目前较为常见的预防方法有预拉伸法、预变形法及刚性组装法三种。其中预拉伸法应用范围一般都集中在平面薄板的焊接过程中，首先在焊接前，要使薄板的热膨胀和预张力都达到相应的焊接要求，再进行有效的焊接。其次当焊接完成后，要立即对薄板实行预加热或预拉伸，这样就可以降低焊接的余热温度，使薄板及时的恢复常态，避免变形的现象发生。预热薄板的目的主要是为了减小温度梯度，所以要注意预热时的温度控制，因为焊接余热过高的话就会容易使薄板变形。预变形法是一种与焊接变形方向相反的控制手段，也被称作反变性法，主要是在焊接过程中，提前预测出焊接的变形方向和大小，并根据预测结果产生相反的变形量，当焊接完成后，焊接余热力度就会将焊接预变形量抵消，从而使薄板恢复到设计所需的尺寸和形状。刚性组装法则是利用刚性较强的胎具或家具，将薄板构件进行固定，然后按照固定模型进行焊接，进而有效的避免了薄板焊接的弯曲和变形效果。

（二）焊接过程中的有效预防

为了杜绝焊接过程中的变形或弯曲的现象，应该遵循严格的焊接规范来进行焊接操作，采用科学、合理的焊接方法，按照相应的焊接顺序，根据实际的焊接构件情况而定，不同的焊件，所采取的焊接方法也不尽相同，如：随焊碾压、两侧加热、跟踪激冷等方法。这些焊接方法所产生的线能量也不一样，应尽量采用线能量最低的焊接方法，有效控制焊接的规范参数，从而减小焊接的塑形压缩面积，降低变形的几率。另外在焊接过程中，还要注意焊接部件和组件的划分情况，要采取先组件后分件、先短件后长件的焊接原则，从而保证焊接的准确性和实效性。同时尽管随焊碾压法的操作比较复杂，但是其可以实现优质的焊接效果，是其它方法所不能比拟的。而两侧加热法则可以对应那些结构较为精细的部件，使焊件的纵向应变、横向应变及剪切应变合理的分布，进而平衡整体焊件的应变力，减小焊接的余热温度。此外通过随焊激冷法也可以降低焊热后的残余应力，使变形几率得到有效的控制。

（三）焊接后的有效控制

焊接工程完成后，操作人员也不要掉以轻心，因为很多焊件的余热也会导致其变形或弯曲，所以必须采用科学的矫正方法来禁止这一现象的发生。目前主要的矫正方法有两种，即机械矫正法和加热矫正法。前者主要利用冲击力和机械力较强的矫正设备进行变形的控制，这种矫正方法还包括了焊缝滚压法、静力加压法和锤击法等措施。后者则是包括整体加热和局部加热方法，其中局部加热法一般都是利用火焰来对焊接的局部位置进行加热，当焊接部件处于高温位置时，其自身刚性就会增强，构件压缩性变形几率就会缩减。相反处于低温位置时，焊接部件就会冷却收缩，将焊后的变形因素所抵消，以最大化实现矫正的目的。通常情况下，火焰加热的常用工具基本都以气焰焊炬为主，因为其操作灵活、方便，所以其在实际生产过程中应用的范围也最为广泛。此外整体矫正法是对整体焊接部件进行加热，使整体温度达到锻造温度要求时，再对其进行矫正和调整，这种方法比较适合于面积较大的焊接构件。

3 结束语

综上所述，焊接技术属于一种特殊的生产作业，对于技术含量的要求十分之高，所以为了全面保证焊接质量，必须对其采取科学合理的预防方案。在预防过程中一定要分析实际的诱发因素，如：焊接材料、环境等影响因素，根据所分析的结果采取相应的解决措施，按照严格的焊接规范和焊接顺序进行，从根本上杜绝焊接弯曲或变形的情况发生，从而有效提升我国的焊接技术。

参考文献：

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