結(jié)構(gòu)件焊接變形控制措施

結(jié)構(gòu)件焊接變形控制措施摘要：如今，科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，為了確保機(jī)械焊接構(gòu)件的精度和質(zhì)量，焊接時(shí)必須采取一些措施來(lái)控制變形。由于焊接變形受多方面因素綜合影響，因而需要對(duì)焊接結(jié)構(gòu)變形控制措施進(jìn)行全面、深入的研究，這不僅有助于提高機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求，也為我國(guó)機(jī)械焊接技術(shù)水平發(fā)展提高寶貴經(jīng)驗(yàn)。文章就機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)變形的起因、控制展開(kāi)了研究。關(guān)鍵詞：焊接結(jié)構(gòu)；焊接變形；控制措施引言焊接技術(shù)作為制造業(yè)的主要工藝方法，在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著重要地位，其發(fā)展的水平是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志。隨著科技發(fā)展，焊接技術(shù)正朝著精細(xì)化、高效化的方向快速發(fā)展。不過(guò)，目前制約焊接技術(shù)發(fā)展的主要因素是焊接殘余應(yīng)力和焊接變形。因此，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力和變形的控制的研究是焊接制造中的一項(xiàng)重要任務(wù)。1.焊接殘余應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因焊接過(guò)程是一種熱力學(xué)、機(jī)械力學(xué)和相變轉(zhuǎn)化的復(fù)雜過(guò)程。在焊接接頭中，膨脹和收縮作用在焊縫和熱影響區(qū)母材金屬中，當(dāng)焊縫金屬凝固并與母材熔合時(shí)高溫下的焊縫和熱影響區(qū)母材處于最大膨脹狀態(tài)，擠壓兩側(cè)母材變厚，使得焊縫兩側(cè)母材產(chǎn)生塑形應(yīng)變。在冷卻時(shí)，膨脹的母材試圖收縮，卻因焊縫兩側(cè)低溫母材限制產(chǎn)生拉應(yīng)力，直至達(dá)到焊縫金屬的屈服強(qiáng)度，產(chǎn)生塑形應(yīng)變，形成內(nèi)應(yīng)力力，導(dǎo)致變形。因而，焊縫周圍的溫度場(chǎng)使焊縫產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力（主要為熱應(yīng)力、相變應(yīng)力、塑變應(yīng)力）是焊接發(fā)生變形的主要原因。焊接變形的影響因素焊接應(yīng)力與變形是由多種因素交互作用形成的最終結(jié)果。焊接時(shí)的局部不均勻熱輸入是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的主要因素。焊縫金屬在內(nèi)拘束度和外拘束度的共同作用下，最終形成焊接應(yīng)力和變形。其中影響焊縫金屬運(yùn)動(dòng)的內(nèi)拘束度主要取決于材料的熱物理參數(shù)和力學(xué)性能，而外拘束度主要取決于制造因素和結(jié)構(gòu)因素，具體見(jiàn)表2.1表2.1：焊接變形的影響因素影響因素產(chǎn)生的結(jié)果材料因素材料特性，熱物理常數(shù)，學(xué)性能力影響不同溫度下焊縫微觀組織、材料的熱性能和力學(xué)性能制造因素焊接方法，電流、電壓，焊接速度，坡口形式，工藝措施影響焊接熱輸入，熱效率，焊縫截面和熔透性，溫度場(chǎng)分布結(jié)構(gòu)因素構(gòu)件的尺寸和形狀，工件的約束程度，工件的剛性影響熱源周圍金屬運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生殘余應(yīng)力，變形，焊接裂紋1.焊接變形的控制措施作用焊接過(guò)程中的制造階段選擇低熱輸入的焊接作用焊接過(guò)程中的制造階段選擇低熱輸入的焊接工藝強(qiáng)制冷卻焊縫順序的選擇控制焊接熱輸入；改善焊縫周圍溫度場(chǎng)的分布；減少焊接應(yīng)力、控制變目前，常見(jiàn)控制焊接變形的方法有：剛性固定法、預(yù)留收縮量法、反變形法、焊后火焰矯正法等。這些方法都是經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證過(guò)的，在此不做闡述。這里主要簡(jiǎn)述不同階段控制變形采取的措施，見(jiàn)表3.1。表3.1控制焊接變形的方法及作用控制焊縫截面和熔透性；控制焊縫溫度場(chǎng)的分布和焊接熱輸入、熱效率。預(yù)測(cè)變形趨勢(shì)、采取相應(yīng)措施，控制焊接變形滿足要求。

1.形。釋放焊接應(yīng)力；1.形。通過(guò)機(jī)械作用或熱作用對(duì)變形件進(jìn)行矯正。實(shí)際應(yīng)用分析山東海陽(yáng)核電1號(hào)機(jī)組穩(wěn)壓器下部支撐加固焊接，由于設(shè)計(jì)未充分考慮穩(wěn)壓器下部支撐的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，需對(duì)已就位的支撐進(jìn)行加固。施工難點(diǎn)在于延長(zhǎng)板的焊接，主要是延長(zhǎng)板厚度大，變形控制難度大，安裝精度要求高。為做好焊接變形控制，應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。1.材料及焊接性延長(zhǎng)板材質(zhì)為50mm的ASTMA588GR.B高強(qiáng)度低合金鋼，其碳當(dāng)量約為0.41,具有一定的淬硬和冷裂傾向，在焊接時(shí)需要預(yù)熱到121°C，最好選用低氫焊材進(jìn)行焊接。坡口設(shè)計(jì)受現(xiàn)場(chǎng)條件影響，延長(zhǎng)板只能加永久墊板保證焊縫的熔透性。在坡口設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用復(fù)合型坡口（根部坡口角度為45°，厚度達(dá)到1/4后，坡口角度變?yōu)?5°），減少焊縫填充截面積。1.變形控制措施受現(xiàn)場(chǎng)條件影響，采用了以下幾種方法進(jìn)行變形控制。1.預(yù)留收縮量為保證焊接過(guò)程中延長(zhǎng)板上預(yù)留孔不接觸到地腳螺栓，需要預(yù)留4mm焊縫收縮量。1.預(yù)留反變形受地腳螺栓的影響，延長(zhǎng)板在垂直方向上只能留8~10mm的反變形。1.反變形工裝由于焊接產(chǎn)生的應(yīng)力較大，反變形不足以滿足控制要求，需要使用工裝來(lái)控制變形，如圖4.1所示。圖4.1反變形工裝1.調(diào)整焊接順序?yàn)楸３止ぱb兩側(cè)受力均勻，施工時(shí)，采用雙人對(duì)稱焊。在焊接過(guò)程中為保證熱量分布均勻，在焊道排布上，采用分段跳焊。1.焊接過(guò)程控制為保證較小的熱輸入，在焊接過(guò)程中選用125A左右的電流，層間溫度控制在200°C以內(nèi)。在焊縫完成7/8,反變形余量為2~3mm時(shí)撤掉反變形工裝上的千斤頂，使蓋面焊縫自由收縮，達(dá)到最終要求。1.變形控制結(jié)果按照上述方法施工，焊接完成后，延長(zhǎng)板水平度控制在-0.3~lmm，延長(zhǎng)板上橫向收縮約4mm，未與螺栓接觸，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，防變形措施最終有效。1.結(jié)語(yǔ)總體來(lái)說(shuō)，焊接變形是由多方面因素導(dǎo)致的。在控制焊接變形時(shí)，需要從設(shè)計(jì)、施工、檢查等多方面考慮，找準(zhǔn)結(jié)構(gòu)件變形形成的原因，分析預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)件變形的趨勢(shì)，