不锈钢薄板焊接变形影响因素与控制方法

不锈钢薄板焊接变形影响因素与控制方

法

摘要：在工业生产中，不锈钢薄板焊接技术的应用比较常见，在焊接作业中，焊接变形问题的影响因素较多，即使应用先进的焊接工装以及装夹夹具，依然很

难避免变形。对此，本文首先对不锈钢薄板焊接技术进行介绍，然后对不锈钢薄

板焊接变形的影响因素以及具体的控制策略进行详细探究。

关键词：不锈钢薄板；焊接；变形控制

不锈钢材料的耐腐蚀性能比较强，在工业生产制造方面得到推广应用，在不

锈钢产品生产制造中，焊接技术为十分重要的技术类型。在焊接过程中，不锈钢

薄板材料在较短时间内产生大量热量，如果散热效果比较差，就容易导致构件发

生变形，进而影响不锈钢产品生产质量。因此，亟需对不锈钢薄板焊接过程中的

变形控制策略进行详细探究。

一、不锈钢焊接操作技术

在不锈钢薄板焊接过程中，常用焊接方法包括以下几点：第一，手工电弧焊

技术。手工电弧焊操作方式便捷，在不锈钢薄板焊接中比较常见，一般可应用直

流电，电极是由合金金属焊条以及芯丝所组成的，对于电极，可用于焊缝填充，

同时还可作为电弧载体。第二，熔化极气体保护焊接技术。这一电弧焊接技术具

有自动气体保护功能，要求应用平特性焊接电源。第三，钨极惰性气体保护焊技术。在该项技术的应用中，工件和钨电极之间能够形成电弧，导致金属熔化，并

形成焊缝。与上述两种焊接方法相比，在钨极惰性气体保护焊技术的应用中，变

形量比较小。

在不锈钢薄板焊接过程中，所有焊接方法的应用流程大致相同，首先需做好

焊前准备工作，如果不锈钢构件的厚度小于4mm，则可直接焊接；如果不锈钢构

件厚度在4mm～6mm之间，则要求在焊缝对准位置进行双面焊接；如果不锈钢构

件厚度在6mm以上，则需开X形坡口或者V型坡口，同时，对于焊接部位，还需

填充焊丝，并做好去氧化皮处理以及除油处理，避免对焊接质量造成不良影响[1]。

二、不锈钢薄板焊接变形影响因素

（一）焊件装配对焊接变形的影响。在焊件装配过程中，要求对焊接装配顺

序进行优化调整，避免产生装配应力。在不同装配阶段，装配体刚性化以及重心

位置不断发生变化，可造成装配后焊件内形成应力，如果焊接顺序不合理，就会

对焊接质量造成不良影响。另外，在不锈钢薄板装配环节，可形成残余应力，如

果超过临界变形应力，则会导致焊件变形。

（二）输入热源对焊接变形的影响。在不锈钢薄板焊接过程中，当焊缝区受

到局部高温热源影响后，温度持续升高，同时=局部可发生熔化，在对该区域材

料进行加热处理后，可促进焊接区拓展。但是，周围温度比较低，可对焊接区形

成约束力作用，并造成弹性热应力，随着温度的持续升高，焊件材料屈服应力极

限不断降低，当热弹性应力大于屈服极限时，即可产生热压缩。在冷却过程中，

焊缝区域与周边位置温度场不均匀，也可形成收缩变形。

（三）切割因素对焊接变形的影响。在对不锈钢薄板进行切割处理时，也可

能会产生形变问题，在不锈钢板切割方面，切割方式主要有以下两种：第一，电

焊切割法，在切割过程中使用不锈钢焊条，当电流逐渐上升至一定值时，即可切

割不锈钢薄板，这一切割方式的规范性比较差，焊接质量无法保证，因此应用率

比较低。第二，等离子切割技术，这一技术水平比较高，在不锈钢板切割中的应

用比较常见，主要被应用于非标加工件切割中，对钢板进行切割处理后，钢板形

变比较小，同时切割速度快，钢板边缘整齐。

（四）焊缝结构中的位置对焊接变形的影响。在工件焊接中，焊缝位置也会

对焊接变形产生一定影响，如果焊缝位置不对称，则会导致焊件发生弯曲变形，

如果焊件截面中性轴与焊缝的位置比较小，则弯曲变形一般也比较小，反之弯曲

变形较大[2]。

三、不锈钢薄板焊接变形控制方法

（一）做好焊接准备。在不锈钢薄板焊接施工前，首先需对构件生产制作要

求进行分析，据此选择适宜的不锈钢包办材料，根据不锈钢薄板的整体功能以及

相关工作经验，合理预估不锈钢薄板焊接施工中的常见质量隐患及其对于焊接变

形的影响，设计焊接顺序，对焊接变形进行动态化监控管理，及时调整施工方案。另外，还应综合考虑不锈钢构件的形状、大小等，对焊接变形量进行预测分析，

据此加强焊接过程细节控制。

（二）预制阶段变形控制。在不锈钢薄板预制拼装过程中，应注意便于运输

吊装以及安装固定，可采用焊缝两侧固定角钢方式，增强近缝区刚度，降低波浪

变形发生率。在角钢和薄板之间，可应用间断焊接技术，对于焊接长度，可控制

在40mm～50mm之间。另外，在角钢上可焊接不锈钢薄板作为过渡层，对于过渡

层宽度和间隔，要求与间断焊保持相同。另外，对于焊缝两侧，可放置压铁，能

够对焊缝发挥近距离拘束作用，同时促进焊件降温，使得焊接热量能够快速扩散。如果对多张薄板进行拼接焊接，则应合理设计焊接顺序，使得焊缝可自由收缩，

降低内应力以及变形率。

（三）采用多点加热方法。在不锈钢薄板焊接后，变形控制方面，多点加热

方法的优势明显，有利于矫正薄板凹凸变形，在焊后热处理中，可对缝隙式样进

行热处理，避免在焊接完成后发生回弹变形，保证焊接构件尺寸稳定。在具体的

焊接过程中，要求加强焊前、焊后控制，选择专业化焊接技术和设备，合理制定

施工工序，对薄壁结构焊缝进行适当调整，当达到焊接残余变形应变循环后，对

由于纵向收缩所造成的挠区进行调整，避免在加热过程中发生纵向塑形压应变，

通过合理应用多点加热方式，能够对热输入机械拉伸温差进行有效控制，同时还

有利于控制冷却夹具，促进冷却温度的增加。另外，对于各项工艺参数，也可根

据实际情况适当调整，避免纵向塑性变形性质发生变化，同时应用动态温差拉伸

技术，避免焊接热裂纹的发生。

（四）选择合理的切割技术。在对不锈钢薄板进行切割处理时，对于切割技

术人员专业技术水平的要求比较高，要求加强切割过程细节控制，避免钢板材料

发生不良形变。在具体的切割处理中，应注意尽量避免采用手工电焊机切割方式，推广应用等离子切割技术，通过将等离子切割技术应用于不锈钢薄板切割处理中，