论焊接结构件焊接变形的控制

论焊接结构件焊接变形的控制

齐晓刚  ,王波  ,曾建民

中车太原机车车辆有限公司   山西太原  030027

摘要 ：焊接工艺在工业领域中的应用非常广，与工业铆接、锻造、铸造等方法相比，焊接对材料形状的要求相对较小，焊接具有极强的可靠性。现阶段焊接工艺还存在一定的不足，影响了产品的外观以及质量。构件在焊接过程中由于局部加热引起的温度分布不均匀，不可避免地会产生焊渣。焊接残余变形是影响设计完整性、制造工艺合理性和结构可靠性的关键因素。本文对焊接结构件的变形问题进行了深入的探讨，并提出了相应的解决方法，为焊接技术水平的提升提供相应的参考。

关键词 ：焊接结构件;焊接变形;控制

在机械工程中，焊接作为一种重要的加工技术特别是在水泵和油源等油品的生产中，在结构焊接生产中起着不可或缺的作用。在实际工作中，在环境温度、结构件温度和焊接工艺的影响下，焊料的焊接方法表现为瞬时变形和瞬时热应力。钢的焊接通常采用金属熔化焊接法。金属的熔化焊接方法是在化合物中局部加热，并在液态金属中熔化焊接金属（也称为母材）和填充金属，形成熔池，然后冷却并凝固为固态金属，将原来分开的两个钢制部件作为一个整体连接起来。当前，焊接结构焊缝的变形问题在工业生产中越来越受到重视，成为保证工业生产安全的一个迫切而重要的问题。

一、影响焊接结构变形的因素

（1）焊接方法和工艺规范的影响

铁制品生产中常用的电弧焊工艺主要有手工电弧焊和自动电弧焊。不同铁制品的焊接工艺不同，焊接变形问题也不同。焊接相同零件时，焊接零件的规格也不同，因此不同焊接件的变形也不同。在焊接钢结构之前，准备焊接手册和相应的用户界面。此外，在焊接过程中，通风和焊接温度也会影响焊接结果。

（2）材料因素的影响

材料对焊缝变形的影响不仅取决于焊缝材料，还取决于基体。材料的热性能和机械性能对焊缝变形有重要影响。热参数的影响主要体现在导热系数上。导热系数越低，温度过程越高，焊缝变形越重要。力学性能对焊接变形的影响是复杂的，其中热膨胀系数的影响最为重要。随着热膨胀系数的增大，焊接变形增大，距离极限、弹性材料模量和高温变化率也起着非常重要的作用。一般情况下，焊缝变形随弹性模量的增加而减小。距离限制越高，残余张力越大，储存在焊接结构中时变形越大，导致脆性断裂。由于塑性载荷和训练区域较低，焊接变形可以减少。

（3）结构刚度的影响

刚度主要是指焊接接头对外部变形动力进行独立承受的能力，取决于材料、焊接形式以及焊接尺寸的影响。结构的刚度越大，焊接的能力也就越强，能够有效地避免焊接接头内部以及周围受热应力的影响发生变形。反之，如果焊缝的刚度比较小，那么焊缝表面出现变形的可能性也会比较大，主要是由于焊接的刚度比较小时，焊缝的重心会以不对称方式进行横向分布。在焊接程序比较混乱的情况下，还会出现收缩变形的听狂。同时焊缝分布不对称，焊缝向上弯曲就会产生直弯和单轴变形。

（4）组件焊接顺序的影响

材料的组装和不同焊接加工顺序的加工会改变焊后的变形和焊接质量，因此应尽量采用合理的组装顺序进行焊接组装和加工。焊接时应避免对称焊缝，如果焊缝不对称，则必须首先将其焊接到焊缝较少的对侧。特别是在焊接变形较大的车身部件重复焊接的情况下，可以合理、准确地选择重复焊接顺序，有效地减少重复焊接时的变形。

二、防止焊接结构件变形的措施和方法

（1）焊接结构的完成和改进

为了正确控制和保护各种焊接结构的焊接件，首先要注意结构的合理施工。只有巧妙的设计才能为下一步的行动打下坚实的基础。对于每个焊料，选择合理的连接类型，仔细选择合适的焊料尺寸。为了避免各种接缝集中，仔细组织。

（2）刚性固定方法的使用

一般来说，高刚度焊接结构在手工焊接后的变形能力较低，一些低刚度焊接结构在手工焊接后容易发生较大的焊接变形。对于焊接轻微变形的部件，必须使用特殊的焊接装置、支架、形状或固定点，以提升焊接刚度。这种方法可以有效地减少变形的发生。这种焊接方法可以有效避免倒三角形变形和波浪变形，但应注意的是，操作人员必须焊接，尤其是焊接后。零件的工作温度降至室温后，可以轻松地拆下紧固件。否则，容易造成焊接变形。同时，在零件刚性固定前，尽可能用手将锤子或旋塞取下，以完全减轻某些零件上的载荷，减少零件的变形。

（3）预留收缩变形量

根据工件的焊接收缩理论，有两个经验计算值（铸铁接收器周围点焊缝的收缩率为2m/m，可计算其他零件的结构）和统计经验值（统计参数）。在计算同一焊缝的比例时，可通过比较不同焊接产品与过去相似零件的比例，计算出焊后或焊前的经验统计参数。收缩残余构造如下：焊接对象下部以及焊接设计问题主要是为了方便焊接后工件形状和尺寸的设计以及焊接收缩的预规划。工件焊接确保工件焊接成所有收缩摩擦，从而使整个工件达到所需的形状和尺寸。应注意的是，在实际应用和生产中，如果不同形式的复合焊小于正常形式，则每个预焊缝的收缩率不能用于正常焊缝，并且接受理论计算公式，但每个焊缝的实际收缩必须通过应用的软焊缝收缩试验确定。

（4）应变消除方法的使用

理论经验计算和实际经验计算可以直接估计与结构相关的反作用变形角度和预先连接到结构的焊缝的变形方向，从而尽可能地估计结构焊接件装配过程中的变形方向可能的保证。相反，在相同尺寸和方向的人工反应成形情况下，焊接变形是不对称的。最好是直接收缩工件，形成不同的变形角度，然后增加焊接角度。与焊接粘合中的人为变形相反，可以补偿焊接后工件的人为变形和焊接反力的变形，部件也能够满足所希望的变形尺寸。

（5）焊机电流控制

电焊机能更精确地显示电流。因此，在机械焊接中，对机械焊接的质量产生决定性的影响的因素是电流。与此同时，有必要对焊接过程中的控制点进行分析，以防止损坏外观并提高成品的焊接标准。必须通过将板连接到板上尽可能地切割板，通常使用橡胶锤或铜锤。改进工作必须旨在减少和防止诸如沙子、氧化皮、钻孔和熔渣等污染物的危害，以提高焊接质量。同时，通过焊接模拟确定合理的焊接参数，并遵循焊接。操作说明和保护技术可防止表面切割，如铁水表面与焊接、喷涂和接头结合。

三、焊后矫正措施

焊接后，只采取减少或除去残留变形的纠正措施。焊接后的补偿措施主要分为加热和机械补偿程序。加热分为加热和加热。全体热校正是将原材料加热到熔融温度以上进行校正的过程，可以用于消除大的形态偏差。但是，焊接后的总热量容易引起冶金副作用，限制了该方法的进一步普及和应用。在高温下，材料的热膨胀受部件自身刚性的限制，冷却后会导致局部塑性变形和收缩，这是为了对应焊接部件的张力来达到矫正的目的。火焰加热方法通常不需要特殊的设备，而是使用气焊燃烧器。这种方法简便灵活，广泛应用于生产。焊接过程中锤子等机械力或升力的焊接变形的订正也需要进行关注。

结语

在现代的机械制造过程中，焊接作在加工制造中的重要性非常高，其技术价值和应用意义也非常大。每年，由于焊接变形问题的发生，造成的经济损失可达近千万元，如机械焊接件，这也是现代机械制造必然面临的重大技术难题。结构件焊接变形的措施具有非常重要的理论和实践意义。

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