夏景攀

（河南工业技师学院，河南 郑州 450007）

薄板焊接变形的控制与矫正研究

夏景攀

（河南工业技师学院，河南 郑州 450007）

薄板焊接是指厚度不大于4mm的金属板材的焊接，包括碳钢钢板、不锈钢板、镀锌板、白铁皮、铝合金板的焊接等，薄板焊接最容易出现的就是焊接变形。文章主要讨论薄板焊接产生变形的原因，在此基础上研究变形控制与矫正的方法。

薄板焊接；焊接变形；矫正

1 薄板焊接变形的种类和原因

1.1 薄板焊接变形的种类

在焊接结构件的变形中，主要分为整体变形和局部变形。整体变形主要包括纵向和横向收缩（总尺寸缩短），弯曲变形（中拱、中垂）和扭曲变形等，在这个变形过程中，焊件的整体尺寸或形状发生的变化。局部变形主要包括角变形和波浪变形等，而这个变形过程只出现在局部。

1.2 焊接变形产生的原因

电弧焊是常见的熔化焊方法，在焊接过程中会出现加热和冷却不均匀的现象，对于薄板来说，在焊接过程中及焊后，都将产生变形，而焊接过程中的热变形和焊接构件的刚性条件是影响焊接变形最根本的因素，热变形受到了焊件的刚性约束，产生压缩塑性变形，从而形成了焊接残余变形。

（1）影响焊接热变形的因素。影响焊接热变形的因素有很多，包括焊接方法及工艺、焊接参数、焊道层数、施工方法、母材性能等。

焊接的方法有很多，不同的焊接方法和焊接工艺产生的温度场不同，形成的热变形也不同。一般来说，手工焊比自动焊的变形大，因为手工焊加热不集中，受热区较宽，所有变形较大。在CO2气体保护焊中，由于其焊丝细，电流密度大，加热更集中，变形更小。焊接参数包括焊接电流、电弧电压和焊接速度。线能量越大，焊接变形越大。焊接变形随焊接电流和电弧电压的增大而增大，随焊接速度增大而减小。其中，电弧电压的作用明显，因此低电压高速大电流密度的自动焊变形较小。在焊接过程中，焊道层数越多，断面尺寸越大，焊接变形越大。不同的焊接施工方法产生的变形大小也不同。连续焊、断续焊的温度场不同，产生的热变形也不同。通常连续焊变形较大，断续焊变形最小。不同的焊接母材，导热系数、比热和膨胀系数等均不同，产生的热变形也不同，焊接变形也不同。

（2）影响焊件刚性系数的因素。影响焊件刚性系数的因素主要包括焊件的尺寸大小、夹具的应用、焊接装配的顺序等。随着焊件的尺寸变大，刚性的增加，焊接变形越小。同时，采用一些固定夹具，可以增加焊件的刚性，从而减少焊接变形。而装配焊接顺序能引起焊件在不同装配阶段刚性的变化和重心位置的改变，对控制焊件的焊接变形有很大的影响。一般来说，焊件在拘束小的条件下，焊接变形大，反之，则变形小。

2 薄板焊接变形的控制

（1）控制变形的原则。焊接过程所产生的焊接残余变形是不可避免的，是无法完全消除的，只能在结构设计和焊接施工方面采取措施进行控制。在结构设计上除了要满足构件的强度和使用性能外，还要降低焊接变形和劳动强度。因此优化板缝布置尤为重要，设计图纸中的板缝布置往往对工艺性考虑不周，容易引起焊接变形。

（2）控制变形的方法。为了控制构件焊接变形，应尽可能采取有效措施，包括以下4个方面：①对每一条主要焊缝，尽可能选择小的焊脚尺寸和短的焊缝；②避免焊缝过分集中和交叉布置；尽可能采用宽而长的钢板或能减少焊缝数量的结构形式；③将构件分为若干小部件与构件分段，使焊接变形分散在各个部件上，便于构件变形的控制与矫正；④使各部件焊缝的布置与构件分段截面中性轴对称或接近截面中性轴，避免焊接后产生扭曲和过大的弯曲变形等。

焊接工艺是钢结构施工中的重要工艺之一。合理的焊接工艺是减少焊接变形，减少应力集中的有效方法。控制薄板焊接变形的工艺方法有以下3个方面：①尽可能合理运用刚性固定法，反变形法；②采用自动焊和其它气体保护焊工艺；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。减少焊丝供给量，降低电流、电压,改变极性。先焊短焊缝后焊长焊缝，采取分段退焊，由内向外依次进行。

3 薄板焊接变形的矫正措施

由于焊接变形的产生是不可避免的，因此，对出现超出设计要求的局部焊接变形（包括角变形、弯曲变形、波浪变形等），要采取必要的矫正措施。对于构件结构的整体变形如纵向和横向收缩（总尺寸缩短）只能通过下料或装配时预放余量来补偿。薄板焊接变形的矫正措施主要有机械矫正和火焰矫正两种方法。

机械矫正法主要用于塑性良好的材料，在矫正过程中容易引起金属冷作硬化，降低材料的塑性变形的能力，需要大型的矫正设备才能完成。

火焰矫正法要适当控制火焰加热的温度，温度过高材料机械性能降低，温度过低使矫正效率降低。在矫正冷却后，焊接构件这部分金属获得不可逆的压缩塑性变形，使整个焊接构件变形得到矫正。

在矫正过程中，冷却速度对矫正效果产生的影响不大，所有在施工过程中，为了提高工作效率和矫正效果，多采用边加热边喷水冷却的方法。

4 结语

综上所述，薄板件在焊接生产制造过程中，焊接的变形是不可避免的，只能采取有效的方法、措施控制焊接变形，并对超出公差要求的焊接变形进行矫正，既要满足钢结构质量要求，又要满足经济性要求。

［1］黄石生.新型弧焊电源及其智能控制［M］.北京：机械工业出版社，2000.

［2］陈志华.钢结构原理［M］.武汉：华中科技大学出版社，2007.

［3］邵东卫.压力容器焊接变形的控制与矫正［J］.山东工业技术，2015，（12）：16.

Study on Control and Correction of Welding Deformation of Thin Plate

XIA Jing-pan
（Henan Industrial Technician College，Zhengzhou，Henan 450007，China）

Sheet welding is the thickness of not more than 4mm of metal plate welding,including carbon steel plate，stainless steel plate，galvanized sheet，white metal，aluminum alloy plate welding，thin plate welding is the most prone to welding deformation.This paper mainly discusses the causes of the deformation of the thin plate welding，and studies the method of deformation control and correction.

thin plate welding；welding deformation；correction

TG457.5

A

2095-980X（2017）02-0028-01

2017-02-13

夏景攀（1981-），男，河南孟津人，大学本科，讲师，主要研究方向：机电技术教育教学。