反变形1

减小焊接变形的工艺措施
葛国华
摘要：采用反变形工艺措施以减小焊接变形，从而减小结构件的制作成本、降低劳动强度。

关键词：应力角变形反变形焊接
一、前言
近年来,我公司承接多种成套设备系统的制造，其结构件占的比例很大，有的约达到设备总重的70%左右，其中大厚板比较多，最厚的达到300mm,在焊接这些结构件时，都将产生一定的焊接变形，焊接变形是焊接中无法避免的，但变形的大小直接影响结构件后序的工序及毛坯所放的加工量，加工量大（即板厚加大）给焊接带来一定的技术难度，特别是大厚板，同时也增加了毛坯制作成本和加工成本，所以如何减少和控制焊接件变形是我们焊接工艺中解决的重点。

二、出现焊接件变形的原因
焊接过程中，焊件受到局部的、不均匀的加热和冷却，因此焊接接头各部位金属热胀冷缩的程度不同，由于焊件本身是一个整体，各部位是互相联系、互相制约的，不能自由地伸长和缩短，所以在焊接过程中就要产生应力和变形。

焊接过程中对焊件进行局部的、不均匀加热，是产生焊接变形的根本原因，此外以下因素也都不同程度的影响着焊接变形的形成：
1、焊缝在结构中的位置，当结构件的刚性不大，焊缝在结构中布置对称，施焊顺序合理，焊接变形就小，反之，焊缝数量不相等，弯曲的方向会朝向焊缝较多的一侧。

2、结构的刚性刚性大的结构变形小，刚性小的变形大。

3、装配及焊接顺序装配和焊接顺序对焊接变形影响较大，对称的焊缝，最好由几名焊工同时进行焊接，使焊接变形相互抵消，对于不对称的焊缝，要先焊焊缝较少（或短）的一侧，然后再焊多的一侧，这样变形最小。

4、焊缝长度和坡口形式焊缝越长，变形越大，坡口内的空间越大，变形也越大。

二、焊接变形的影响
1、在钢结构制作中焊接变形是无法避免的，变形量大将直接影响到工程质量和成本,有的结构件形状特殊，矫正比较困难，从而直接影响产品外观质量,厂家看了不满意,工程监
理有时不认可、不签字,影响到企业对外接活和工程信誉。

为了校正焊接件,职工力气没有少出,厂里投入的氧气、乙炔等辅材和钢材的数量较大,效果不明显，此难题一直困扰着我们。

2、现在钢材市场不景气,从事钢结构的企业,面临高本微利的巨大风险,巨大的成本压力逼着我们想办法实行低成本战略。

3、针对上述情况,焊接工艺必须把减小焊接变形作为重点，减小焊接变形有很多措施如：反变形法、利用装配顺序和焊接顺序控制焊接变形、热调整法、对称施焊法、刚性固定法等，但其中的反变形法是一种既经济效果又明显的方法。

三、反变形的措施
1、正确选定焊接顺序:平板对接接头的坡口形式有v型、U型和X型等,通过实际操作比较,还是x型比较实用,变形最小，特别对大厚板，采用非对称x型坡口，变形最小。

对接平焊时,我们感到如果焊接顺序选择不当时,仍有可能产生较大的角变形,直接增大制作成本,如果按照图1所示的顺序进行焊接时,就会产生很大的角度变形,因为每焊一道钢板都会有角变形的产生,每一道所产生的角变形都在上一道所产生的角度变形的基础上进行的,因此,当先将接头的一面(1、
2、
3、4道)焊满所产生的角度变形就是所有这些角变形的总和。

尽管在焊接另一面时也要产生相反方向的角变形,但因为这时接头的钢性已经增大,背面焊接时所产生的角变形只能部分地减少前面的角变形,而不能与之完全抵消。

当钢板比较厚时(如新区提升横梁钢板厚度达250mm)拼焊时由于一侧已经焊满而变得钢性很大,焊接另一面时可能根本就不产生反方向的角度变形甚至还会造成后焊面焊缝金属由于承受超过其强度极限的拉应力而开裂。

针对平板拼焊的情况,采用对称倒焊的法,如图2所示。

两面施焊时所产生的角变形可以相互抵消,最后接头仅产生很小的角变形。

图 1
图2
2、反变形法。

就是操作前先测算出焊件焊接变形的方向和大小,然后在装配时预先人为地给予一个反方向的变形量,使之与焊接中产生的变形相抵消。

为了防止对接接头的角变形,可以在焊前预先将接头处垫高,如图3所示。

图3
四、应用效果:
通过近年来施行反变形措施，我们取得一定的效果，既大大降低了生产成本，又提高了产品的外观质量，具有较大的推广、运用价值。

参考文献机械工业出版社《金属学与热处理》《中级电焊工工艺学》《焊接手册》
作者简介葛国华 1967年出生女马钢重机公司设计研究所高级工程师。