摘要：在焊接过程中，由于被焊工件的各个部位的焊接温度不同，导致焊接工件容易发生形状、尺寸等方面的变化，这便是焊接变形。焊接工件的变形主要是焊接时产生的热量不对称，导致焊接工件的各个部位膨胀不一。本文主要研究和分析钢结构的焊接变形种类及成因，研究和分析高层钢结构施工焊接变形分析控制方式。
关键词：钢结构；焊接变形种类；成因分析；工艺操作
0引言
焊接过程中，由于焊接遵循一定的顺序加上焊接工件各个部位的位置不同，使焊接工件受热不够均匀，在受热部位冷却过程，由于热胀冷缩的特点非常容易发生变形。焊接变形主要体现在焊件尺寸、形状等方面，一旦发生焊接变形就要进行大量复杂的校正工作，甚至使焊件报废。因而，研究和分析焊接变形具有很大的现实意义。
1钢结构的焊接变形种类及成因分析
焊接变形是焊接工艺操作中比较常见的问题，造成焊接变形的主要因素是受热不均，导致焊接工件内部分子运动不统一，产生热胀冷缩的反应，从而形成焊接工件的变形。可以说，焊接工件的变形与焊接温度、均匀冷却、钢结构的内部刚性拘束等方面有着直接关系，在这些因素的作用下，钢结构的局部与局部之间的分子链接发生巨大的变化，造成钢结构的变形千奇百怪。
1.1焊接变形的种类
焊接变形的种类主要有五种，分别是收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形。收缩变形是指焊接过后，焊接工件的尺寸要比焊接之前的尺寸要短，便是收缩变形，收缩变形根据其变形的方向，有纵向和横向变形之分。角变形主要是因为焊缝的横向收缩在沿板分布中不够均匀。弯曲变形主要是因为焊接的中心线与结构截面的中性轴不重合或不对称、焊缝的收缩沿宽度方向分布不均匀导致的。波浪变形主要是发生在厚度较小的焊接工件上，厚度大约小于6毫米，又叫失稳变形。扭曲变形形成原因是焊缝角变形沿焊缝长度方向分布不均匀而导致的。
1.2焊接变形的成因
1.2.1焊接温度
焊接过程中，所使用焊接工具的电流比较大，形成的焊接温度较高，直接影响焊接结果。对于焊接工件而言，其温度较高，铁水过分燃烧，会直接损失一些金属成分，降低焊口的强度和韧性。另外，过高的焊接温度，或者说层间温度，导致温差应力也会越大，引发焊接工件变形。因而，在焊接过程中，控制温度是预防焊接工件变形的关键所在。
1.2.2 焊缝位置和数量
在焊接过程中，钢结构的刚性并不是很大，焊缝分布比较对称，实施焊接的方式比较合理，只会产生收缩变形，对于钢结构性能并不会有太大的影响。但是，焊缝分布不够对称，焊接之后的冷却会使焊接工件发生相应的弯曲变形。如果焊缝截面重心与接头截面重心处于同一位置，在焊接过程中很容易引起收缩变形。如果焊缝截面重心与接头截面重心不在同一个位置上，容易产生角变形。
1.2.3焊接应力
焊接过程中的热量输入，使金属内部组织结构发生变化，从而产生应力和应变，反映出来就是焊接残存应力和焊接变形。焊接应力，是焊接构件由于焊接而产生的应力。焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热效应产生焊件的形状和尺寸变化。焊接过程的不均匀温度以及由它引起的局部塑性变形，是产生焊接应力和变形的根本原因。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2高层钢结构施工焊接变形控制方式
2.1利用反变形法控制焊接变形
反变形法是焊接工艺中比较常见的一种方式，是为了抵消和补偿焊接变形，在焊前进行装配时，将工件固定在设备中从焊接变形相反的方向进行人为地进行矫正。通常适用于控制焊件的角变形和弯曲变形。具体表现便是，在焊接工艺中，提前预判焊接工件变形的方向和大小，在进行焊接工作之前，以点焊方式将焊接工件固定在变形的反方向，保证焊接的过程中的变形由人为进行矫正，使得正反两种变形趋势相互抵消，从而得出相应的焊接工件。
2.2用刚性固定法控制焊接变形
刚性固定法是生产中常用的一种减小焊接变形的方法，主要是指利用装配夹具或临时性支撑，将焊接工件加以固定，防止焊后变形，具有简单易行、易于操作的特点。生产中常用刚性固定配合反变形来控制焊接变形。刚性固定只会减小变形而不能消除应力，应力的消除要通过时效、震动、加热等方法。
2.3选择合理的装焊顺序控制焊接变形
焊接顺序作为一种纠正焊接变形的方式，是保证焊接工件质量的关键。在焊接的过程中受应力作用焊件会变形，若是改变焊接顺序和方向，可以使应力相互抵消。总的原则是一般先焊接变形较大的焊缝，再焊接变形较小的焊缝。对于较长的焊缝可以采用分段焊接，对称焊接等选择合适的焊接参数，调整焊接电流，电弧电压，焊接速度等进行焊接，这在一定程度地减少焊接变形。当然具体情况还得灵活运用。当焊接结构上有多条焊缝时，若是焊接顺序不当，将会引起不同程度的焊接变形量。合理的焊接顺序是针对焊缝对称布置问题，应采用对称焊接；针对焊缝不对称布置问题，应先焊焊缝小的一侧。另外，采用跳焊法、分段退焊法等控制焊接变形均有较好的效果。
2.4采用散热法控制焊接变形
散热法又称强迫冷却法。就是把焊接处热量散走，使焊缝附近的金属受热面大大减小，达到减小变形的目的。散热法有水浸法和散热垫法。
2.5采用锤击法控制焊接变形
利用锤击焊缝使焊缝延伸，就能在一定程度上克服由焊缝收缩所引起的变形。例如，薄板对接焊后会产生波浪变形，就可以用锤在焊缝长度方向上对焊缝进行锤击来克服其变形。
3结语
随着时代的发展，研究和分析焊接工艺的技术越来越普遍。这是因为钢结构在建筑施工中有着重要作用，而焊接是保证钢结构之间衔接的有效方式。做好焊接工作便是保证钢结构使用质量的前提。为了避免焊接变形，保证钢结构衔接完整，可以采用反变形法、控制焊接变形、刚性固定法、合理焊接顺序等方式进行，保证焊接质量和效果。
参考文献
[1]吕仲,韩巧珍. 钢结构焊接变形控制[J]. 电焊机,2011,08:73-74+85.
[2]宋广豪. 钢结构焊接变形的起因及其控制方法探讨[J]. 门窗,2012, 10:190+192.
[3]高传孝,李灵芝. 浅析钢结构焊接变形的成因与控制策略[J]. 中国建筑金属结构,2013,10:6-7.
[4]朱克林. 钢结构焊接变形控制策略探讨[J]. 中国金属通报,2016, 06:59-60.
论文作者:王海,卢一韩
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/16
标签：工件论文; 钢结构论文; 应力论文; 刚性论文; 过程中论文; 温度论文; 方式论文; 《基层建设》2017年6期论文;