眾所周知，結(jié)構(gòu)件在焊接過(guò)程進(jìn)行當(dāng)中，當(dāng)其局部受熱時(shí)，因受其周?chē)鷺?gòu)件約束不能充分伸展， 產(chǎn)生壓應(yīng)力；當(dāng)其冷卻時(shí)，因焊縫收縮而產(chǎn)生拉應(yīng)力，使焊件產(chǎn)生彎曲變形。故當(dāng)焊接過(guò)程結(jié)束后，焊件內(nèi)部既存在著壓應(yīng)力又存在著拉應(yīng)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(yīng)力，焊縫周邊的母材金屬因受拉而產(chǎn)生拉應(yīng)力。可以說(shuō)這些應(yīng)力和應(yīng)變的產(chǎn)生是不可避免的。因此，我們對(duì)焊接結(jié)構(gòu)件從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接工藝因素兩個(gè)方面控制其對(duì)焊接變形的影響。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面應(yīng)注意的問(wèn)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(huì)減小。用鋼板焊接的箱體類(lèi)，若厚度在 10mm 以下，可先將鋼板彎曲成一定形狀然后再進(jìn)行焊接，這樣不但可以減少焊縫數(shù)量，使焊縫對(duì)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(shí)和焊材，效果十分顯著。

2、合理設(shè)計(jì)焊縫形式及尺寸

對(duì)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(duì)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(shí)輸入焊件中的熱量就越大，焊縫收縮時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力就越大，焊件的焊接變形就 越大。因此，在滿足強(qiáng)度要求的前提下應(yīng)盡量減小焊縫尺寸。

3、焊縫位置應(yīng)盡量對(duì)稱布置

在焊接過(guò)程中，焊件因局部受熱和快速冷卻內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力和拉應(yīng)力而產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)焊縫位置對(duì)稱時(shí)，焊縫冷 卻時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)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(yīng)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(duì)要小，對(duì)控制焊件的整體變形有利。

4、焊縫位置避免集中和重疊

當(dāng)焊縫相對(duì)集中和重疊時(shí)，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(fù)加熱而變得晶粒粗大，機(jī)械性能下降，而且使得變形加大，影響焊件尺寸精度。因此，應(yīng)將焊縫盡量錯(cuò)開(kāi)。各條焊縫之間的距離應(yīng)保持在100mm 以上。

焊接工藝設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題

1、保證下料尺寸合理準(zhǔn)確

下料尺寸準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到構(gòu)件的尺寸精度，進(jìn)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(duì)要大，通常焊件組對(duì)間 隙要小于 3mm。對(duì)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(zhǔn)確與否的關(guān)鍵，若組焊胎具的偏差過(guò)大，結(jié)構(gòu)件的組焊尺寸精度的保 證就無(wú)從談起。對(duì)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(duì)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(yīng)對(duì)組合平臺(tái)的平面度加以控制，平臺(tái)的 平面度過(guò)大，工件壓緊后會(huì)產(chǎn)生變形，造成工件組焊后的平面度偏差過(guò)大。通常，控制組合平臺(tái)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(jiǎn)單方便，適應(yīng)性強(qiáng)而在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。但缺點(diǎn)是效率低。 埋弧自動(dòng)焊因輸入電流大、熔敷效率高而在長(zhǎng)焊縫連續(xù)焊接的大型工件中得到較多應(yīng)用，但它不適應(yīng)井架、鉆臺(tái)等較短焊縫的焊接。CO2 氣體保護(hù)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(diǎn)而越來(lái)越多的焊接領(lǐng)域中得到推廣應(yīng)用。目前所需要解決的問(wèn) 題是焊接飛濺大、當(dāng) CO2 氣體純度低于 99.5％時(shí)焊縫中易產(chǎn)生大量的氣孔，這可以通過(guò)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(hù)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(jì)均較成熟，對(duì)于新開(kāi)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(yīng)力的消除與焊接變形的矯正

焊接變形與焊接殘余應(yīng)力密切相關(guān)，正是因?yàn)楹缚p內(nèi)部存在焊接殘余應(yīng)力才導(dǎo)致了焊接變形的產(chǎn)生。若焊縫中存在著較大的殘余應(yīng)力，則在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)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(shí)隨著工件的使用，焊接殘余應(yīng)力不斷釋放，又會(huì)產(chǎn)生新的變形。因此，在工件組焊完以后，通常要進(jìn)行消除應(yīng)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(jì)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(yīng)的措施，就能有效地控制焊接變形。

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