浅析焊缝建模及焊接变形控制
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[摘 要]随着各行业对焊接的需求越多，对焊接的要求也就越严格。焊接过程中急剧性的加热和冷却，难免会让焊接出现变形的情况。工业生产的过程中，焊接是一种最为常见的操作内容，但在执行实际生产工作的时候，焊工也常常会面对焊接变形的问题。在进一步的分析中发现，造成焊接形变的问题较为多样化，要想对这方面的内容进行合理控制及预防，那么需要结合实际情况利用多种焊接变形的实例，研究整体的控制方法，这样才能取得理想的焊接工艺。文章对焊接变形的控制及预防措施进行了研究。
[关键词]焊接变形；控制及预防；措施探究
中图分类号：TG404 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0194-01
引言
在进行焊接工作的时候，沿着同一边进行焊接，可能会引发变形超过两边交叉焊接，并且由于焊接所引发的冷热循环中，会对金属的收缩性造成影响，并导致变形问题的出现，像金属在受热过程中，其机械、物理性能都会有所变化，当热膨胀增大、热量增大的时候，焊接区域的温度会升高，进而导致焊接区域钢板的弹性、曲强度和热导性能出现降低的情况。
1、焊接变形的主要形式
焊接变形的形式主要有收缩变形、弯曲变形、扭曲变形、角变形、错边变形和波浪变形等几种，不同变形情况的原因也是不同。收缩变形的内容主要是在焊接过程中，焊缝纵向与横向的收缩问题所造成的；弯曲变形则是在对焊缝进行布置的过程汇总，出现了不对称的问题，导致焊缝多的一面产生了较大的收缩量，进而引发工件弯曲；扭曲变形是在焊接过程中，出现了不合理的焊接顺序、焊接方向，造成工件发生扭曲，这种情况又被称之为螺旋形变形；角变形是由于V型坡口对接焊缝的布置存在较大的误差，导致焊缝上下横向收缩量均匀程度不足，进而引发变形问题；错边变形是由于在焊接过程中，两块板材的热膨胀程度存在着较大的差异性，所以导致长度、厚度的方向上产生了错边问题；波浪变形则主要发生在薄板焊接的过程中，由于焊缝带来的收缩力，导致薄板局部压应力失去了原先的稳定性，焊后导致构建发生波浪状的变形问题。
2、导致焊接变形的原因
1）焊接应力的产生是导致焊接变形最主要的原因。焊接工件的大小程度，复杂情况会产生大小数量不等的复杂焊缝。在处理焊缝的过程中，就有难以预测的复杂应力产生，从而导致焊接变形。变形度越大那么工件的外观和质量就会受影响。甚至可能会报废，或发生安全事故，造成经济损失。2）受焊接材料的影响。焊接材料的质量好坏对焊接变形会产生影响。材料基本都是金属，金属本身有特殊的热物理性。焊接材料的热传导系数越大，温度梯度较小，这样焊接变形的几率也就越小。焊接是向母材料焊口加热，让其产生高温，使焊材与母材料完全融合。如果在加热过程中，受热不均匀，都会导致焊接变形。3）焊接结构的设计。焊接结构因素是焊接变形的最大原因。焊接结构设计非常复杂。工件自身是拘束体，它随焊接而慢慢变化。所以工作的难度比较大。焊接会出现数量、结构不一样的焊缝。如果焊缝的结构复杂，焊接就更难掌握。因为一部分结构件设计繁琐。技术含量要求比较高，所以对焊接的各环节的要求都很严格。假设焊接结构设计不合理，其中随便哪一个地方出现问题，都会出现焊接变形的情况。4）没有制定合理的焊接工艺。不合理的焊接工艺会影响产品的质量和生产效率。焊接工艺也考验师傅的手艺。当然，对技师的要求也必须要高。焊接时所需要的电压、工件的固定、焊接的前后顺序，怎么选择合理的焊接设备，等各方面用到的工具都是焊接工艺对焊接变不变形的重要影响部分。这就需要丰富的理论知识和实践经验的技师来制定合理的焊接工艺。
3、防止焊接发生变形的措施
3.1从源头进行控制，做好预防工作
焊接变形具有一定必然性，只要进行焊接便会产生变形和应力。基于此，要想将变形控制在理想范围内，就应从根源进行把控，即合理设置焊接结构，选择合适的焊接工件，减少焊缝的出现。比如，通过选用型钢、锻件以及冲压件替换焊接件。此外，还应重视对相关筋板、肋板的形状、数量以及位置进行合理优化，避免出现过多的焊缝和变形，导致校正的工作量增大。其次，应重视焊接尺寸的设计。我们都知道，焊缝的宽度和深度直接影响着变形度，其宽度越宽、深度越深，在经过受热和冷却后将会发生变形越严重。因此，在保证产品性能达到相关标准的情况下尽量将焊缝的数量和尺寸控制到最低，在设计时尽可能选择焊脚及坡口尺寸较小的，对于焊缝的横截面积和熔敷金属量也应控制到最小，这样才能减少焊接变形量。最后，重视焊缝位置的合理设计。众所周知，焊缝的横向收缩量相较于纵向收缩量来说较大，所以在设计时应结合焊缝的这一性质，使焊缝布置尽量与要求焊接的变形量的最小方向保持平行，保证其与焊件的截面中心线或轴线成对称关系，严格避免设计曲线结构的现象，这样才能有效减少梁、柱等主要支撑结构发生变形的现象，保证建筑的质量。
3.2从过程进行控制，保证焊接工艺
焊接工艺对焊接变形有着举足轻重的影响。把握好焊接工艺，采取一系列改进措施是保证焊接质量的必经之路。在实际操作中，应严格按照焊接程序进行，这样才能有效控制焊接变形和内应力，提高焊接质量。这就要求在进行焊接的过程中，做好各项关于焊接的准备工作：首先，可以采用反变形方式，在进行焊接工作时，通过人为改变焊接的变形量大小、方向，形成变形量相近，方向相反的预变形量，再通过焊后收缩使预变形量消失，进而使焊接件的形状和尺寸达到需求标准。这种方式主要应用在对机械设备外壳的焊接工程上，可以有效防止外壳塌陷；其次，可以采用预拉伸方式，采用相关的机械设备将焊件进行拉伸、延长，然后在通過张紧的钢板对构件进行焊接，完成后再将预拉伸部位去除，让钢板回到最初状态；另外，还可以采用刚性固定法，即利用夹具或刚性胎具固定住被焊工件，进而使焊接残余应力降低，控制变形。但是刚性固定法会导致焊接接头中的焊接应力大大增加，所以在容易裂开的材料中不建议使用这种方式；最后，对于不同的工件结构选用合适的焊接方式。对于焊缝位置和构面对称的焊接结构，首先将其进行整体装配，然后在依照焊接顺序开展工作，反之，则采用分焊的方式，之后再将其组合焊接到一起，控制变形。此外，还应结合实际情况，合理的采用焊接方法、工艺参数以及焊接顺序，依照先短后长的焊接方式进行焊缝焊接，尽量采用多层焊的焊接方式，对焊接残余应力和焊接变形起到一定控制作用。
3.3从收尾进行控制，做好焊后矫正工作
焊接变形出现后，只能通过后期矫正将变形度降到最低或者消除变形。焊后矫正工作主要包括两种方式：一种是机械矫正。机械矫正指的是通过手工锤击、压力机、多辊平板机等机械设备对焊件。值得注意的是，手工锤击矫正的劳动强度较大，操作起来有一定难度，但其不需要设备，可以用于矫正薄板变形；压力机、多辊平面机等设备工作效率较高，适合用在较大型的焊接矫正工作当中。第二种是加热矫正。即针对焊件需要矫正的部位通过氧乙炔火焰加热，使其发生形变，使金属长度在冷却后得以收缩，进而达到矫形的目的。
结束语
总而言之，针对焊接变形的控制及预防内容，相关工作人员需要给予高度的重视，结合实际情况，从基础内容入手，切实提升工业焊接质量，为我国社会主义的建设起到一定的推动作用。
参考文献：
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