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薄板结构焊接变形的控制与修正

薄板结构焊接变形的控制与修正

薄板结构构件一般是指厚度不大于4毫米的钢板(包括不锈钢板、镀锌板、白铁皮)制成的结构构件。例如我厂生产的滚轮钻棚、驾驶室、电铲驾驶室就属于此类。薄板结构件焊接变形的控制和修正需要先进的技术。下面将讨论下部薄板结构件焊接变形的控制和修正以及快速筛选和编辑。

一、焊接变形的原因

电弧焊是一种不均匀且快速的加热和冷却过程。焊接过程中和焊接后,焊接部件会发生变形。影响焊接变形最根本的因素是焊接部件的热变形和刚性条件。焊接过程中的热变形受到构件刚性条件的约束,发生压缩塑性变形,从而产生焊接残余变形。

(一)影响焊接热变形的因素

焊接工艺方法。不同的焊接方法会产生不同的温度场和不同的热变形。一般来说,自动焊接比手工焊接集中,加热区窄,变形小。 CO2气体保护焊丝细,电流密度高,加热集中,变形小。

2.焊接参数。电弧电压、焊接速度。线性能量越大,焊接变形越大。焊接变形随着焊接电流和电弧电压的增大而增大,随着焊接速度的增大而减小。三个参数中,电弧电压影响明显,因此低电压、高速度、高电流密度自动焊变形小。

3、焊缝数量和截面尺寸。焊缝数量越多,截面尺寸越大,焊接变形也越大。

4、施工方法。连续焊和断续焊的温度场不同,热变形也不同。一般连续焊变形较大,断续焊变形最小。

5.材料的热物理性质。不同的材料具有不同的导热系数、比热和膨胀系数,从而导致不同的热变形和焊接变形。

(2)影响焊接构件刚度系数的因素

1.零件的尺寸和形状。随着构件刚度的增加,焊接变形较小。 2、轮胎夹具的应用。该夹具的使用增加了部件的刚性,从而减少了焊接变形。

3 装配焊接工序。装配焊接工艺会引起构件在不同装配阶段的刚度和重心位置的变化,对控制构件的焊接变形有很大影响。

一般来说,焊接构件在约束较小的情况下焊接变形较大,反之则变形较小。

二、薄板结构焊接变形的类型

任何钢结构的焊接变形均可分为整体变形和局部变形。整体变形是指焊接后整个构件尺寸或形状的变化,包括纵向和横向收缩(总尺寸减少)、弯曲变形(中拱、中凹陷)和扭转变形。局部变形是指构件焊接后局部区域的变形,包括角变形和波浪变形。

三、薄板结构焊接变形控制原理与方法

焊接时的热变形和焊接时焊接件的刚性状况是影响焊接残余变形的两个主要因素。根据这两个主要因素,可以认为焊接残余变形是不可避免的,即不可能完全消除焊接变形。控制焊接残余变形必须从薄板结构设计和施工工艺两个方面同时采取措施。

在薄板结构件的设计中,除了满足构件的强度和使用性能外,还必须满足构件制造中焊接变形最小和工时消耗最小的要求。因此,优化板缝布局显得尤为重要。设计图纸中的板缝布置往往没有充分考虑工艺,容易造成焊接变形。

焊接技术是钢结构施工的重要技术之一。合理的焊接工艺是减少焊接变形和应力集中的有效方法。

为了控制构件的焊接变形,应尽可能采取有效的措施,如:将构件分成若干小零件和构件段,使焊接变形分散在各个构件上,以利于焊接。部件变形的控制和修正;使各构件焊缝排列相对于构件截面中轴对称或接近,避免焊后变形和过度弯曲变形;各主焊缝应尽可能选择焊脚尺寸和短焊缝;避免焊缝过度集中和交叉排列;应尽可能采用宽而长的钢板或能减少焊缝数量的结构形式。

控制薄板结构件焊接变形的工艺方法包括:

(1)无装配应力的部件装配;

(2)采用自动焊等气体保护焊工艺;比如最先进的

Ar+CO2混合气体MAG保护焊。

(3)合理选择焊接规范参数和装配焊接顺序。减少焊丝供应

加药:减小电流、电压,改变极性(一般为直流反极性→直流正极)。先焊短焊缝,再焊长焊缝。背焊应由内向外分段进行。

(4)尽可能合理采用刚性固定方法和防变形方法。

四、薄板结构焊接变形修正

在钢结构施工过程中,虽然在其构件的设计和施工过程中采取了控制焊接变形的措施,但由于焊接工艺的特点和施工工艺的复杂性,焊接变形仍然是不可避免的。因此,超过设计要求的焊接变形必须进行修正。

校正过程仅局限于校正焊接构件的局部变形,如角变形、弯曲变形、波浪变形等,对于构件结构的整体变形,如纵向和横向收缩(总尺寸减小),它只能通过冲裁或装配时的预置余量来补偿。

采用机械校正方法校正钢结构易引起金属冷作硬化,并消耗一定量的材料塑性储备,只能用于塑性较好的材料。在实际生产中,机械校正过程中可能会用到专用的大型液压机和摩擦压力机。

采用火焰校正法对钢结构进行校正。校正冷却后,焊件的部分金属将获得不可逆的压缩塑性变形,整个焊件的变形得到校正。火焰修正法还消耗部分材料的塑性,脆性材料或塑性较差的材料应慎用。应适当控制火焰加热的温度。温度过高,会降低材料的力学性能,温度过低,会降低矫正效率。由于冷却速度对矫正效果没有影响,因此在施工过程中采用边加热边水冷的方法,既提高了工作效率,又提高了矫正效果。

综上所述,焊接变形在钢结构制造过程中是不可避免的。只有采取有效的方法和措施,控制焊接变形,纠正超过公差要求的焊接变形,才能既满足钢结构的质量要求,又满足经济要求。