眾所周知，結(jié)構(gòu)件在焊接過程進行當中，當其局部受熱時，因受其周圍構(gòu)件約束不能充分伸展， 產(chǎn)生壓應力；當其冷卻時，因焊縫收縮而產(chǎn)生拉應力，使焊件產(chǎn)生彎曲變形。故當焊接過程結(jié)束后，焊件內(nèi)部既存在著壓應力又存在著拉應力，既存在著彈性變形又存在塑性變形，焊縫內(nèi)部因焊縫收縮產(chǎn)生壓應力，焊縫周邊的母材金屬因受拉而產(chǎn)生拉應力?？梢哉f這些應力和應變的產(chǎn)生是不可避免的。因此，我們對焊接結(jié)構(gòu)件從結(jié)構(gòu)設(shè)計、焊接工藝因素兩個方面控制其對焊接變形的影響。

結(jié)構(gòu)設(shè)計方面應注意的問題

1、在結(jié)構(gòu)許可的情況下盡量減少焊縫數(shù)量

焊縫數(shù)量少，需要輸入的焊接熱能就小，焊接變形就會減小。用鋼板焊接的箱體類，若厚度在 10mm 以下，可先將鋼板彎曲成一定形狀然后再進行焊接，這樣不但可以減少焊縫數(shù)量，使焊縫對稱和外形美觀，而且可以提高構(gòu)件剛度，減少構(gòu)件變形。節(jié)約了工時和焊材，效果十分顯著。

2、合理設(shè)計焊縫形式及尺寸

對接焊縫的受力狀況好于角焊縫，因此，在可能的情況下優(yōu)先采用對接焊縫。我們知道，焊縫尺寸越大，須填 充的焊接材料就越多，焊接時輸入焊件中的熱量就越大，焊縫收縮時產(chǎn)生的內(nèi)應力就越大，焊件的焊接變形就 越大。因此，在滿足強度要求的前提下應盡量減小焊縫尺寸。

3、焊縫位置應盡量對稱布置

在焊接過程中，焊件因局部受熱和快速冷卻內(nèi)部產(chǎn)生壓應力和拉應力而產(chǎn)生應變。當焊縫位置對稱時，焊縫冷 卻時產(chǎn)生的應力和應變就可以相互抵消一部分，整體上就可以得到較小的變形。縫位置應盡量布置在構(gòu)件剛度 較大的地方, 在其它條件相同的情況下，焊縫所處位置剛度越大，其焊接變形相對要小，對控制焊件的整體變形有利。

4、焊縫位置避免集中和重疊

當焊縫相對集中和重疊時，熱影響區(qū)相互影響，不僅使熱影響區(qū)的母材金屬因反復加熱而變得晶粒粗大，機械性能下降，而且使得變形加大，影響焊件尺寸精度。因此，應將焊縫盡量錯開。各條焊縫之間的距離應保持在100mm 以上。

焊接工藝設(shè)計應注意的問題

1、保證下料尺寸合理準確

下料尺寸準確與否直接關(guān)系到構(gòu)件的尺寸精度，進而直接影響構(gòu)件的組焊精度。下料尺寸偏短，則焊縫組焊間隙就偏大，所需填充的焊接材料就多，焊件所受的熱量就越多，焊件的焊接變形就相對要大，通常焊件組對間 隙要小于 3mm。對型材，若為熱切割方式下料，則要求留少許余量，切割后打磨掉余量。

2、控制組合胎具尺寸精度

組合胎具的精度是保證焊接件組焊尺寸準確與否的關(guān)鍵，若組焊胎具的偏差過大，結(jié)構(gòu)件的組焊尺寸精度的保 證就無從談起。對大型結(jié)構(gòu)件，不但要控制其縱橫軸向的尺寸偏差，而且要控制關(guān)鍵截面的對角線偏差。通常 要求大型組焊件組焊胎具的線性尺寸偏差在千分之二以內(nèi)。另外，亦應對組合平臺的平面度加以控制，平臺的 平面度過大，工件壓緊后會產(chǎn)生變形，造成工件組焊后的平面度偏差過大。通常，控制組合平臺的平面度在3mm 范圍之內(nèi)。

3、選擇合理的焊接方法

焊條電弧焊作為一種常用的焊接方法因其簡單方便，適應性強而在生產(chǎn)中得到廣泛的應用。但缺點是效率低。 埋弧自動焊因輸入電流大、熔敷效率高而在長焊縫連續(xù)焊接的大型工件中得到較多應用，但它不適應井架、鉆臺等較短焊縫的焊接。CO2 氣體保護焊因其電流密度大，焊絲熔率高，熱影響區(qū)小，焊接變形小，厚板薄板 均能焊接、焊接成本低、生產(chǎn)效率高等諸多優(yōu)點而越來越多的焊接領(lǐng)域中得到推廣應用。目前所需要解決的問 題是焊接飛濺大、當 CO2 氣體純度低于 99.5％時焊縫中易產(chǎn)生大量的氣孔，這可以通過采取使用高純度 CO2 氣體，配以使用藥芯焊絲、以及使用混合保護氣等措施加以解決。

4、采用合適的焊接工裝

大型焊接結(jié)構(gòu)件由于工件尺寸較大，整體的焊接變形積累值就越大，采用合適的焊接工裝組焊，工件定位后壓緊焊接，避免了在自由狀態(tài)下組焊，工件在工裝內(nèi)始終處于最佳的焊接位置。可以很好的控制焊接變形。建議采用三維柔性焊接工裝，現(xiàn)市面上柔性焊接工裝的生產(chǎn)設(shè)計均較成熟，對于新開發(fā)產(chǎn)品試樣可以大幅度的節(jié)約焊接工裝的成本。

5、焊接應力的消除與焊接變形的矯正

焊接變形與焊接殘余應力密切相關(guān)，正是因為焊縫內(nèi)部存在焊接殘余應力才導致了焊接變形的產(chǎn)生。若焊縫中存在著較大的殘余應力，則在使用過程中會產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象，嚴重的會導致焊縫產(chǎn)生裂紋，造成工件的損壞，給設(shè)備造成重大的安全隱患。同時隨著工件的使用，焊接殘余應力不斷釋放，又會產(chǎn)生新的變形。因此，在工件組焊完以后，通常要進行消除應力處理和調(diào)矯變形，使其能夠滿足圖紙要求和使用要求。

綜上所述，從設(shè)計及工藝兩方面綜合考慮各種影響焊接變形的因素并采取相應的措施，就能有效地控制焊接變形。

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