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摘要：在大型结构件的焊接过程中，经常发生焊接变形。如果处理量或处理程度不够，后期修复的复杂性将大大增加。在严重的情况下，大型结构件甚至会损坏，浪费生产成本。本文介绍了大型结构件焊接变形的主要类型，并对其产生的原因进行了分析。在此基础上，提出了控制大型结构件焊接变形的对策，有效地避免了不必要的变形，提高了工业生产效率。
关键词：大型结构件焊接；变形；对策
所谓大型结构件，是指在产品的实际生产加工过程中，由于体积大、质量高，需要用结构钢焊接的零件。随着社会的快速发展，大型结构件在工业生产中的应用越来越广泛。例如，一些工程机械产品，如挖掘机或卡车，是由大量不同尺寸和结构的钢板焊接而成，属于大型结构件。但在实际使用过程中，大型结构件在正常使用前需要进行焊接，因此在日常行业中，各行业对大型结构件焊接后的尺寸和位置要求较高。因此，如何控制大型结构件的焊接变形对工业机械的发展具有积极的现实意义。
1 大型结构件焊接变形的类型
在实际的大型结构件生产过程中，其焊接变形主要有以下几种类型：
1.1 弯曲变形
焊接弯曲变形实际上指的是由于多条焊缝的内力和收缩变形所导致的变形，这样的情况大多发生于焊接部件的外部上，比如一些尺寸相差过大，横截面积不对称的地方。有时还是由于焊接次序不合理造成的。
1.2 收缩变形
收缩变形是常见的大型结构件焊接变形的一种，它是焊接变形的基本类型。主要是指在大型结构件焊接冷却的过程中（焊缝由液态转为固态转化）将产生焊接应力和焊缝体积缩小的现象，这样就容易造成焊接后所焊接的物件的外形尺寸变小，这样的情况主要发生在简单的结构焊接件焊接中。
1.3 波浪式变形
所谓波浪式变形，通常指的是当板材的厚度小于5-6毫米的时候，这样的薄板在焊接过程中，容易出现波浪变形，之所以会出现这样的情况可能是又在焊缝收缩的过程中由于局部的较大压应力引起薄板之间的失稳而引起。
1.4扭曲变形
扭曲变形是大型结构件焊接中最突出的焊接变形，由于大型结构件多数是框架式结构，焊缝布置不对称、板件尺寸不均匀、焊缝布置无规律，致使焊缝内应力的方向不一致、大小不均匀，焊件变形的位置与方向难以预测，最终呈现扭曲变形。如挖掘机的铲斗、摊铺机的熨平板，其焊后主要产生的是扭曲变形。
2 造成大型结构件焊接变形的主要原因
2.1 不科学的材质工艺设计
焊接工艺材料的设计和配方将影响产品质量和工业机械的生产效率。在制定焊接工艺的过程中，对焊接变形有不同的影响因素，如设备的选择、参数的精确确定、焊接所用的顺序和工具等，因此在实际焊接过程中，工作人员应保持100%的合理状态和行为，认真、科学、严谨地焊接。这就要求员工有较强的理论知识和焊接经验，才能成功地完成大型结构件的完美合成。
2.2 焊接应力
焊接应力是焊接变形的根源，每条焊缝都会产生一定大小和方向的焊接应力，焊缝结构越复杂，结构件焊接时产生的焊接应力大小、方向就越难以预测，焊接时易出现不均匀膨胀，焊缝冷却时呈现不均匀收缩，从而产生复杂的焊接应力和焊接变形。
2.3 结构设计不合理
结构件的设计不合理是焊接件焊接变形的一个主要原因，结构设计中焊缝数量多、焊缝截面大、焊缝位置不对称都会使焊接变形加大。
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3 大型结构件焊接变形的控制对策
3.1 科学方向
在焊接的过程中要遵循一定的方向，比如在焊接同一条直线的几个焊缝时，可以采用分段的方法进行焊接，或者从中间向俩端进行焊接以防止过程中所造成的焊接变形。
3.2 合理顺序
当在工业生产过程中所使用的大型结构件所需要焊接的小部件数量过多，又可以相互隔离开来进行焊接时，我们可以适当的采取顺序的方法进行焊接。当不影响其功能使用的时候，进行隔离分段焊接，或者挑焊，这样可以使得焊接效率更高。
3.3 冷焊、去热法
所谓冷焊、去热法，指的是在焊接过程中可以采取较小的能量线或者尽快的散发施焊处的热量，以减少焊接处所影响的受热面积，这样可以在一定程度上很好的减少焊接变形的几率。
3.4 剩余法
所谓剩余法，就是指在进行焊接后，所用的生产材料多余时，可以将其保存起来以便下次进行焊件的补偿，比如可以将它用来加大工件的尺寸。
3.5 锤击法
锤击法指的是在进行焊接过程中，等焊接完成后，可以对焊接缝处进行锤击拍打，但是在此过程中要注意力度的大小，这样可以减少一部分的压缩变形。
3.6 工艺参数法
焊接工艺参数法是降低焊接应力和控制焊接变形的常用方法，对控制焊接变形起着重要作用。大型结构件的焊接应注意焊接工艺的安排和焊接参数的选择，包括以下几个方面：
（1）尽量采用多层焊接、二氧化碳气体保护焊接等热输入较小的焊接方法，焊接采用跳焊和分段焊。
（2）选择合理的焊接顺序，从内到外、从中间到两端、从短到长采用对称的焊接方法，使工件受热均匀。
（3）不同材料间焊接时，焊前预热和焊后回火可以消除焊接应力。
（4）根据不同的材料、板厚、焊接位置和焊接类型，合理选择焊接参数，尽量将焊接电流控制在下限，以减少热输入。
3.7工装模具法
工装模具是大型结构件焊接中不可缺少的设备，它不仅能够提高生产效率、 减轻工人的劳动强度，重要的是可以有效地控制焊接变形。在实际生产中，工
装模具主要有以下三种：
3.7.1搭焊平台
大型结构件的焊接工艺，一般分为搭焊和焊接两步，搭焊是为了在焊接前固定各零件在工件中的位置，采用片件间点焊的方式使工件形成一个牢固的框架结构，由于框架结构承受焊接变形的能力远远强于平面结构，这样就大大提高了焊接件在焊接时抵抗变形的能力。为了有效确定搭焊时各个片件的位置， 保证工件的主要尺寸精度和位置精度，生产中多运用搭焊平台进行工件的整体搭焊。
3.7.2焊接变位机
大型结构件的外形尺寸和其自身质量都比较大，在焊接时很难调整工件的位置。为了提高生产效率和焊缝质量，生产中常运用焊接变位机根据需要改变工件的空间位置，任意调整工件焊缝的位置，使焊缝处于最佳水平焊接状态，保证焊缝质量和焊接工艺性。
3.7.3焊件夹具
大型结构件在搭焊和焊接时，工件和各片件在自身质量和焊接应力的作用下， 很难保证位置固定不变，因此焊接件的各个片件除了用搭焊平台定位外，还需要有效地夹紧，以提高工件抵抗变形的能力。因此大型结构件在生产中还需使用各种通用夹具和专用夹具，保证焊接的精确性和可靠性。
4 总结
众所周知，由于某些大型结构件的尺寸、质量和密度过大，在成形过程中需要进行许多复杂的焊接，因此很难控制焊接变形的概率。另外，这样的工程造价很高，所以在焊接过程中应尽量减少变形率，以提高效益。本文在分析大型结构件焊接变形主要类型的基础上，找出了产生焊接变形的根源，并提出了控制大型结构件焊接变形的对策，有效地提高了工业生产效率。
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论文作者:何柳洋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/22
标签：结构件论文; 过程中论文; 工件论文; 应力论文; 位置论文; 对策论文; 尺寸论文; 《防护工程》2018年第33期论文;