对结构件焊接工艺及变形分析

对结构件焊接工艺及变形分析
【摘要】焊接结构以其生产工艺简单，制作周期较短，且在生产中能够制作出许多高难度的工艺结构，而被广泛运用到复杂结构件的制作过程中。

尤其是近些年来，随着全球工业技术的快速发展，焊接俨然已经成为制作复杂结构件的基础加工方法之一。

与此同时，焊接过程中所产生的焊接变形，也严重影响着结构件的成品质量。

因此，本文即结合笔者实践工作经验，对结构件焊接工艺及焊接变形进行粗浅的分析，以期更好的提高企业结构件焊接工艺水平。

【关键词】结构件；焊接工艺；焊接变形
前言
焊接作为目前复杂结构件制作过程中最为基础的加工方法，其结构件的年生产量大约占全球工业国家年钢产量的45%以上。

也就是说，焊接结构件在工业发展中占据着十分重要的地位。

尤其是在焊接结构与其他加工方式相比，不仅极大的降低了金属原材料的消耗，还能够制造出其他工艺无法完成的高难度结构，也更加体现出焊接在加工工艺中的优势。

虽然结构件焊接工艺已经得到了长足的发展，但是在焊接过程中，仍会因焊接残余应力与焊接变形等因素，直接影响到成品质量。

因此，加强对结构件焊接工艺及变形分析，仍具有十分重要的现实意义。

1 对结构件焊接工艺的概述
结构件成品质量与焊接工艺有着至关重要的联系，可以说焊接
工艺是确保结构件成型质量的重要环节。

因此，为了提高成品质量，在对结构件焊接进行研究中，应从结构件焊接工艺入手。

目前，通过分析我们可以得知，影响结构件焊接质量与成品质量的主要因素及解决办法如下：
1.1 在焊接方法与焊接设备上
在结构件焊接中，焊接方法与焊接设备的选择与成品质量有着十分必要的联系。

可以说，在结构件的焊接中，不可避免的会出现结构件的变形。

因此，加强对焊接工艺中的焊接方法与焊接设备的选择尤为重要。

目前在结构件的焊接过程中，常采用拼焊定位工装，制定合理的焊接顺序及焊缝走向，或采用反变形的工艺方法，焊前强迫钢结构顶变形，可使焊后达到产品零件的技术要求。

尤其是一些机械制造企业通过多年的系统研究与实践经验，在防止结构变形方面不断优化焊接工艺，改进焊接方法，例如：采用夹钳在焊缝附近夹紧两板再焊的刚性固定法；对于受力不大的焊缝采用间断焊；减少焊道数量；对于较厚的板尽量采用双面焊；设计上尽量将焊缝布置在零件的对称中心线上，同时注意钢结构拼焊工装设计，定位基准与零件设计基准基本一致等焊接方法。

而在焊接设备的选择上，可使用气体保护半自动和自动焊机，电源则采用可控硅电源和逆变电源。

1.2 在焊接材料上
在焊接过程中，焊接材料的性能、化学成分与结构件焊接的性能有着至关重要的联系，可以说焊接材料直接决定了结构件的成型
质量。

因此，在选择焊接材料时，我们应始终遵循焊机材料性能不得低于母材性能的基本原则。

也就是说，在焊接材料的选择过程中，我们首先应该考虑到焊接材料的化学成分，是否低于焊材的化学成分，其次，还应该考虑到焊接材料的焊接性。

1.3 在焊接质量上
目前在实际机械加工过程中，由于结构件的型号多样且样式复杂，所以在焊接过程中，虽然已经采取了必要的质量控制与工艺加工手段，但在以完成的成品中仍不可避免的会存在咬边、气孔、夹渣的结构件。

因此，为了进一步提高结构件成品质量，在焊接完成后要对结构件成品进行必要的自检。

例如：对不重要的焊缝，进行外观检测即可，外观检测合格即可投入使用。

而对重要的焊缝，则需要借助超声波探伤仪等外部仪器进行探测，从而保证焊缝质量。

另外，对于高低不平的焊缝，应充分利用角向磨光机和砂轮机等工具进行焊缝的打磨处理，以此保证结构件表面的光洁和平整度。

1.4 在结构件下料工艺上
通过大量的实践研究证明，结构件下料工艺与结构件的变形有着至关重要的联系。

尤其是目前，随着科技的不断进步，数控火焰切割机已经成为国内外主要的下料设备并得到广泛的应用。

也恰恰是因为该下料设备具有较强的自动化程度与较高的精度、效率，与传统的光电跟踪切割下料相比，其切割面质量更好，变形也更小，，可以直接切出焊接所需的坡口，不必或少量经过二次加工即可进行拼焊，极大的提高了工作效率和产品质量。

所以，加强结构件下料
研究尤为重要。

2 对结构件焊接变形的分析
目前，在结构件焊接中，我们可以发现能够引发结构件焊接变形的因素较多且变数较大，在实际焊接中具有一定的不可避免性。

但通过大量的实际分析得知，其产生变形的原因，主要来源于以下三个方面：第一，焊接热应力；第二，残余应力；第三，外力。

所以，在在结构件的焊接过程中，焊接人员更应该仔细分析焊接接头的收缩变形规律、方向、可能的大小，从而为结构件焊接制定出一个良好的变形控制方案，以此将变形控制在可接受范围之内。

具体控制措施如下：
首先，从焊接技术上入手。

在确保结构承载能力的前提下，在焊接的前期设计中应该使用较小的焊缝尺寸。

而针对受力较大的顶子接头与十字接头，则应该采取开坡口的焊缝。

同时，尽可能较少焊缝的数量及合理安排焊缝位置，加强对变形的控制；
其次，从焊接工艺上入手。

在焊接工艺上，为了更好的预防焊接变形，通常采用预变形法、预拉伸法和刚性固定组装法；
最后，从焊接控制过程入手。

在焊接过程中，为了更好的控制焊接变形，我们应该严格遵循科学、合理的焊接方法与焊接规范参数，使用正确的焊接顺序。

尤其是在焊接后，一旦发现结构件出现弯曲、扭曲的变形现象，应遵循先总体、后局部、先主要、后次要、先下部、后上部、先主件、后副件的基本原则，并采用机械矫正法、火焰矫正法和混合矫正法，此三种矫正方法，对结构件变形进行及
时矫正，以此确保成品质量。

3 结束语
综上所述，本文笔者对结构件焊接工艺及其变形进行粗浅的分析，使我们更加清楚的认识到，结构件焊接作为一项复杂的系统工程，早已成为目前制作复杂结构件的基础加工方法，也是最为有效的加工方法之一，在工业技术中占据着十分重要的地位。

因此，为了更好的保证成品质量，在结构件焊接加工中，更应该综合考虑影响焊接质量的各种因素，不断完善结构件焊接工艺，控制与解决焊接变形所带来的不确定影响，从而切实有效的提高企业结构焊接工艺水平，保证结构件的成型质量。

参考文献：
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