焊接构件变形的控制..docVIP

焊接构件变形的控制［摘要］ 焊接变形不仅会影响结构的外形尺寸和精度，使矫形工作量增加，提高制造成本，而且还会降低结构的承载能力。本文针对焊接变形的种类及产生原因，详尽地阐述了预先防止、控制产生焊接变形的措施，以便在实际工作中将应力和变形控制在最小程度，保证焊接结构的质量，提高生产效率。 ［关键词］ 焊接变形；预防与控制随着焊接技术的迅猛发展，以焊代铸、以焊代铆的结构逐年增加，在发挥焊接优势的同时，焊接构件也存在自身不足，即构件焊后均会产生不同程度的变形，如果变形超过了允许数值，需要进行反复校正，方能达到使用要求，这样浪费了很大工时成本, 并影响生产进度。有的构件经反复校正无效报废，从而造成很大损失。因此在实际生产中，应该首先了解产生焊接变形的原因及影响因素，然后采取必要措施，进行预先防止和有效控制。 1??? 焊接变形产生的原因 ??焊接变形是由焊接时不均匀加热引起的，热源只集中在焊接部位，且以一定速度向前移动，局部受热金属的膨胀能引起整个焊件发生平面内或平面外的各种形态的变形。确切地说是焊件焊后残存于结构中的残余变形, 它与焊件的形状尺寸、材料的热物理性能及加热条件等因素有关。 焊接变形分类 2.1?? 构件焊后在焊缝方向上发生的收缩——纵向收缩变形。纵向收缩量随焊缝长度的增加而增加，断续焊缝比连续焊缝的收缩量要小。 2.2?? 构件焊后在垂直焊缝方向发生的收缩——横向收缩变形。角焊缝的横向收缩比对接焊缝的横向收缩小。 2.3?? 构件焊后的平面围绕焊缝产生的角位移——角变形，在堆焊、对接、搭接和丁字接头的焊接时，往往会产生角变形。 2.4? 构件焊后整体发生的弯曲——弯曲变形，它是在焊接方向上的偏心收缩。 2.5?? 波浪变形是一种失稳变形，主要出现在薄板焊接结构中，产生原因是由于焊接产生的压缩残余应力，使板件出现因压曲形成的波浪变形。这不但严重影响了产品的外观，而且降低了构件的承载能力。 2.6?? 扭曲变形是构件焊后发生的螺旋变形，是因细长杆件纵向焊缝的横向不均匀或备料与组装质量不良，使构件绕自身轴线扭转而产生的。施焊工艺不当，也会造成难于矫正的扭曲变形。另外，装配之后焊接之前的工件位置、尺寸不符合图纸要求，或因构件歪扭也会增加扭曲变形的可能性。 2.7?? 构件的一部分相对另一部分发生回转——回转变形。2.8?? 在焊接过程中，两焊件的热膨胀不一致，可能引起长度方向上的错边和厚度方向上的错边叫错边变形。 3??? 影响焊接结构变形的因素 ??各种影响焊接变形的因素并不是孤立起作用，而是共同起作用，其中焊后焊缝的纵向收缩和横向收缩是引起各种变形和应力的根本原因。同时焊缝的收缩还和焊缝在结构上的位置、焊接顺序和焊接方向等因素有关。主要包括： 3.1?? 焊缝在结构中的位置对变形的影响，不同的焊缝位置焊后所引起的变形不同。坡口角度、接头型式对结构变形都有一定影响。 3.2?? 结构的刚性对焊接变形的影响，受到同样大小的力，刚性大的结构变形小。结构抵抗拉伸的刚性，主要是决定于结构截面积的大小，截面积越大，结构抵抗拉伸的刚性就越大，变形就越小。结构抵抗弯曲变形的刚性主要看结构的截面积形状和尺寸的大小，对于短而粗的焊接结构，抗弯刚性大，细而长的构件，抗弯刚性小。结构抵抗扭曲的刚性除决定于结构尺寸大小外，最主要的是结构截面形状, 如结构截面是封闭的，则抗扭曲变形能力就较强，不封闭的则抗扭能力弱。 3.3?? 装配和焊接顺序影响结构变形。同样一个焊接构件，采用不同的装配、焊接顺序，焊后产生的变形不一样。 3.4?? 焊接材料的线膨胀系数越大，焊后收缩变形也就越大。如不锈钢及铝的焊接变形比碳钢要大。 3.5?? 焊接方法的影响，焊接过程中，焊件受热越多，金属受热的体积越大, 焊件扭曲和变形越严重。如气焊比手工电弧焊变形大，而手工弧焊比气保焊变形严重。 3.6?? 焊接规范也是影响焊接变形的主要因素，变形是随着焊接电流的增加而增加，焊条直径的增大而增大。同时，变形随着焊接速度的增加而减小。 3.7?? 不同的焊接方向会使焊接结构产生不同的变形情况，这不仅是因为在焊接过程中沿焊缝方向上热量分布不均匀，主要是由于焊缝冷却有先后，在膨胀、收缩过程中受到约束程度不同而引起的。因此对于长直焊缝，采用焊前沿焊缝进行点固，并将长焊缝改为用不同方向的短焊缝的连接方法来减少焊后变形。 3.8?? 焊接结构的自重和形状的影响，对于自重较大或形状较长的焊件，要在焊接时给予支撑，以免由于自重而增大变形。另外，焊缝间隙过大，坡口角度过大等都会增加变形量。 3.9?? 错边一种是因装配不当造成，另一种是焊接过程中对接边的热不平衡导致。其原理是不对称的温度场和刚度往往使焊缝两边产生不同的径向位移。错边对于焊接接头的强度有较大影响，也是一种应该引起重视的变形。 4??