摘要：随着科技的的快速发展，我国建设行业发展迅速。泵车在建筑施工中最常用的一种混凝土泵送的设备，为了提升泵车整车性能，降低油耗，需要尽可能的控制整车的重量，因此在满足泵车受力及强度基础上，泵车的某些部位使用了高强钢薄板焊接结构，在制造中就面临着高强钢薄板件焊接变形的难题。
关键词：高强钢；薄板箱体结构件；焊接变形
引言
随着我国经济的快速发展，我国快速进入现代化发展阶段。焊接是泵车结构件制造过程中非常重要的加工工艺，在焊接过程中同样不可避免的发生由于焊接应力导致的焊接变形，薄板的焊接变形会导致产品外侧出现“露筋”的条纹现象，影响到产品外观质量，严重的焊接变形可能改变到产品的尺寸，影响产品装配。
1高强钢薄板焊接浅析
激光焊接作为一种高能束焊接方法，相比传统焊接方法，具有热输入量小，热影响区窄，焊缝美观，生产效率高等突出优点，在生产制造领域得到了广泛应用，因此，高强钢的激光焊接性得到了极大的关注。其研究发现，强度高于590MPa的材料焊接后在热影响区均出现了软化，且该软化对接头性能影响严重，最终拉伸测试均断裂在软化区且强度下降严重。研究了热输入量对DP1000钢激光焊接接头组织性能的影响，结果显示，各接头断裂位置均在软化区，强度最多下降了15%，延伸率下降了60%以上，但低热输入量下由于焊缝晶粒细小且软化区宽度窄，呈现出更好的拉伸性能。对DP980激光焊板的成形性能进行了分析，由于DP980焊接接头存在软化区，成形性能测试中均断裂在软化区，且性能仅为母材的43%。通过有限元模拟和实验的方法分别对DP980和HSLA钢激光焊板的成形性能进行了研究，结果显示，焊板的成形性能均低于母材，但DP980焊接接头由于存在软化区而发生应变集中，其杯突值降低更多。这表明，一般情况下，对于具有软化区用高强钢激光焊接接头，热影响区软化会大大降低接头拉伸及杯突成形性能。而目前针对QP钢的激光焊接研究较少。对QP980激光焊接接头组织性能进行了研究，结果表明，接头焊缝区为呈柱状分布的马氏体组织，完全重结晶区为马氏体组织，而在热影响区最外侧的回火区（也即软化区）由于马氏体回火而转变为回火马氏体组织，杯突试验结果显示，开裂位置并不在软化区，焊缝位置对成形性能影响较大，随着焊缝远离试板中心，杯突值逐渐升高。
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2箱体结构件焊接变形分析
零件焊接完成后在侧板平面出现了波浪变形，且在筋板位置的外侧面可见明显的焊接痕迹条纹，这是因为零件的侧板在焊接过程中受到不均匀的局部加热和冷却，在焊接筋板与侧板角焊缝过程中，焊缝沿侧板的厚度方向加热不均匀，焊接的一面温度高，温度接近母材金属的熔点约1500℃，而另一面温度低，温度高的一面产生压缩塑性变形大，温度低的一面产生的变形小，焊后冷却时发生收缩不均匀的现象，焊接的一面收缩大，另一面收缩小，在侧板内部产生了不均衡应力，造成了局部失稳，产生了角变形；筋板焊接角变形痕迹印形于侧板外表面，就形成“露筋”条纹现象，多个筋板焊接后在整个侧板平面范围内则形成局部高低不平的“凹凸变形”，整个平面呈现为破浪变形，侧板的焊接角变形与筋板角焊缝的横向收缩有关，横向收缩越大，角变形越大，条纹现象越明显；焊缝的横向收缩变形的大小与板厚、焊脚尺寸有关，板厚、焊角和焊缝形式对横向收缩影响，当板厚越厚时，横向收缩量会越小；改变焊缝结构形式，将双面焊缝改为单面连续焊，也可以减少角变形；当焊脚尺寸越大，横向收缩值也越大，角变形量也大。因此，产品设计开发阶段，在整车负重等要求允许情况下，尽量采用较厚的侧板和筋板，在焊缝满足强度基础上，选择较小的焊角值，可将焊缝设计为单面连续焊或者交错断续焊接。
3焊接变形控制工艺措施
（1）备料控制，侧板和筋板的切割下料使用激光下料，激光下料热源集中，可以快速切割板料，减少零件板料的热源影响区，从而可以减少板料零件的内应力，激光下料也保证了筋板的宽度尺寸误差在0.5mm内；下料完成后对侧板零件进行校平处理，将侧板的平面度控制在1mm以内；校平处理后选用铣边机、刨边机、滚剪倒角机等冷加工方法对边缘的坡口进行加工，不宜采用火焰切割的热加工方法加工。（2）摆搭控制，以上盖板基准，放置在平台的平面上，在盖板长度方向划线出盖板的中心线，将筋板以盖板中心线对称摆搭，筋板对称点焊在上盖板上；然后再摆搭左、右侧板，需保证筋板与侧板的间隙需控制在0.5mm以内；摆搭完后在箱体内从中间向两侧分段退焊上盖板与侧板的内侧焊缝，以减少上盖板和侧板的焊接变形。（3）焊前反变形，焊接前在零件某个位置施加一个和焊接角变形大小相同但方向相反的变形，以抵消和补偿焊后发生的角变形，达到减少焊接变形目的；经过试验和摸索，此箱体零件需在筋板两侧约300mm位置施加5～6mm的反变形，制作工艺支撑板，其宽度比筋板宽5～6mm，在筋板两侧反变形位置装配工艺支撑板将侧板支撑开5～6mm的反变形量，然后再焊接。
2结论
（1）采用光纤激光实现了钢薄板的焊接，接头焊缝区为柱状分布的马氏体组织，热影响区粗晶区和细晶区的组织均为马氏体，两相区为铁素体与马氏体的混合组织，回火区组织则由回火马氏体、铁素体和残余奥氏体组成。（2）激光焊接接头的硬度分布极不均匀，焊缝区硬度达到了470HV，热影响区最高硬度达到了500HV。在热影响区外侧存在软化区，该区域最低硬度比母材约低40~50HV，此区域是由于马氏体回火分解而产生的，且低热输入量下软化程度降低。
结语
薄板的焊接变形是薄板焊接面临的一个难题，是一个复杂多元性问题，但通过采取必要合理的工艺措施可以明显的减少薄板的焊接角变形，本文针对窄长箱体的高强钢薄板焊接变形制定了工艺措施，效果明显，为薄板的焊接变形控制积累了一定的经验，有一定的借鉴作用；由于每个产品零件的结构、焊缝均不一样，制定的工艺措施不能完全的照搬，应根据产品的结构形式制定合理工艺的措施，并在实践中不断摸索修正；在后续研究中也可以探索更多先进的焊接方法和开发新的焊接变形控制工艺来控制薄板的焊接变形。
参考文献：
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[3]舒兴楼，陈鹏宇.浅谈船用薄板焊接变形控制[J].船舶.2014（2）54-57.
论文作者:黄美侠
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/4
标签：薄板论文; 激光论文; 箱体论文; 性能论文; 盖板论文; 零件论文; 组织论文; 《基层建设》2019年第11期论文;