摘要：框架式与箱形式是金属结构的两种主要结构。结构件的生产与组装的质量都离不开焊接工艺与生产工艺的作用。基于此，本文对金属结构进行全面的探讨，分析了在金属结构件组装的过程中影响焊接应力与焊接变形的主要因素，对其焊接变形的控制和矫正做出分析。从而改善金属结构件的焊接变形情况。
关键词：金属结构；焊接变形；控制；校正
引言
焊接是金属结构在生产的过程中的主要定位方法，但是由于焊接中的焊接应力会导致金属结构件焊接变形，从而会对结构件的稳定性、强度、加工精度造成严重的影响。另外，焊接变形还会导致焊接件的形状、尺寸发生变形，在焊接完成之后还要对变形产品进行一系列的矫正工作，不仅严重影响工作的进度，还会导致新问题的出现。因此，只有控制好焊接应力与变形，才能提高金属结构件的整体质量。
1常见焊接变形的形式
1.1金属结构的纵向变形和横向变形
这两种变形是金属结构变形中的两种常见的形式，首先来说纵向变形主要发生在金属板冷却的过程中，在这个阶段金属板在受热时压缩的比较大而冷却收缩的也比较大，而金属板收缩的跨度比较大就形成了纵向变形；另外横向变形主要是金属板在不同的部位受热不均匀，在这个时候板材不同的部位在冷却的过程中收缩情况也是不同的，此时板材的不同情况的收缩就导致了横向变形。
1.2金属结构的弯曲变形和角变形
金属结构的弯曲变形是焊接变形中的常见现象，因为这种变形对结构的影响比较大而其形成的原因就是金属结构在冷却过程中的收缩现象，无论是纵向收缩还是横向收缩都会产生比较严重的弯曲变形，而对于不同的梁结构也会产生不同的弯曲变形现象；另外就是角变形的情况主要在金属板较厚的情况下出现，因为对于厚度较大的金属板来说，其在受热的情况下其中一侧的温度比较高而另一侧的温度比较低，这样在冷却的过程中受热的一侧收缩的程度比较大，这种情况下金属板在横向上的收缩不一致导致相对角度发生变化进而形成了角变形。
1.3金属结构的波浪变形和扭曲变形
这两种金属结构变形也是焊接过程中的常见现象，首先来说波浪变形主要针对的薄金属板的受热冷却出现的变形状况。这种变形也被称为褶皱变形，因为薄金属板的厚度比较薄，其在受热冷却的情况下内部的应力也会发生变化，而不同区域之间的应力变化比较大导致金属板无法承受时就发生了波浪变形；此外扭曲变形是焊接变形中的一种比较复杂的情况，其形成的原因也比较复杂，变形的过程主要表现在横断面发生了扭转。
2金属结构焊接变形的主要原因
2.1金属结构件焊接力产生的原因
金属结构焊件在进行焊接的过程中由于局部受到高温的影响，以致焊接的温度存在差异，导致了金属结构焊件产生变形。另外，焊接过程中所产生的高温也会引起结构件的体积发生变化，导致结构件的整体变形。焊接应力可以划分为纵向应力、横向应力与厚度应力三种作用方向。纵向应力就是与焊缝长度方向呈平行状态的应力，结构件进行焊接时，由于钢板所受的温度不均匀，导致钢板出现不均匀的膨胀现象。在距离焊缝较近的一侧属于高温区，主要受到热压力的影响，另一侧则主要受到热拉应力的影响，而距离焊缝最近的一段主要受压应力的影响。此外，横向应力是垂直在焊缝轴向线上的应力。
2.2金属结构焊件焊接变形产生的原因
金属结构焊件变形可分为局部变形与整体变形。局部变形是指金属结构件在焊接过程中焊接结构出现的部分变形，矫正比较容易。整体变形是指金属结构件在焊接的过程中，由于焊缝出现收缩现象所引起整个结构的尺寸或形状变形。一般情况下，在焊接时，是不允许出现整体变形的，严重影响了金属结构的质量。
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3金属结构焊件变形的控制措施
3.1焊接节点设计的科学性
这种结构在进行焊接之前需要设计焊接节点，只有科学的焊接节点才能够促使焊接过程的顺利进行。在施工的过程中焊接节点的设计图纸是整个焊接过程的基础，如果能够对焊件的节点科学合理的设计就能够有效的避免其发生形变。所以在当前的金属结构焊接过程中对于焊件中焊缝的数量和尺寸的设计不宜过多过大，这样就能够有效的减少因为热源输入而导致的形变；除此之外就是坡口的形状和尺寸的选取过程中要充分的考虑到焊接的地方承载力以及焊接形变所带来的影响，针对这个地方的设计要尽量的减少焊缝的面积同时避免焊缝之间的交叉和集中，这样就能够让焊接过程减少因为焊缝的设计不合理而导致变形的情况发生。
3.2焊件焊接顺序的合理选择
金属结构焊接过程产生的变形有很大的一部分原因是焊接的顺序不合理造成的，焊件的焊接顺序在一定的程度上决定了其变形的程度，施工人员如果具有足够的经验，在金属结构焊接的过程中通过合理的焊接顺序就能够矫正其中存在的形变。不同的金属结构中焊件的焊缝不同就需要根据其特点选择合理的焊接方式，对于T型结构来说焊缝之间相互交叉，这种情况下选择尖端焊接法更加合理，在焊接的过程中首先需要焊接横向的焊缝，而后在焊接纵向的焊缝，这个过程中应该注意在焊接横向焊缝的过程中应该在交叉的部位留有空隙并在焊接纵向焊缝的时候焊接空隙，这样就有效的避免了纵向焊接过程中引起的形变。如果焊件中的焊缝比较多，此时应该坚持的原则就是从中间到两边，首先从中间的焊缝进行焊接而后焊接两边的焊缝。
3.3焊接方式的合理选择
上文中已经提到金属结构焊接的过程中受到焊接方式的影响，因为不同的结构和焊件所选择的焊接方式都是不同的，只有合理科学的焊接方式才能够确保焊接的过程中不发生形变，我国对于金属结构的焊接方面工艺已经相当的成熟，其中包括很多种焊接的方式，所以在这个过程中施工的人员要充分的了解这些焊接方式的效果和使用的范围，以便针对不同的金属结构选择不同的焊接方式从而加强对焊接变形的控制。
3.4焊接人员素质的提高
进行金属结构的焊接过程中都是由施工人员进行操作的，在这个过程中如果出现焊接变形的问题极有可能是施工人员的操作不到位所导致的，对于焊接人员素质的提高包括其专业的素质和责任意识的提高，对于焊接人员的选择和招收必须要加强谨慎，专业素质不合格的人员要及时的淘汰。
4金属结构焊接矫正措施
4.1金属结构的机械矫正
这种矫正的方式主要是依靠物理外力的方式进行矫正，在矫正的过程中将金属构件中因为收缩而发生变形的部位通过外力进行延展，这样是构件恢复到原来的长度或者将褶皱的部分展平从而矫正构件的形变。对于结构体积比较大的构件通常的情况下都是应用大吨位的压力机进行批量矫正，而对于小体积的构件可以用锤子极大，这样就能够通过机械力的作用使焊缝得到一定程度的延展，这种方式一般在很对塑性比较好的材料。
4.2金属结构的火焰矫正
因为金属结构的形变主要焊接过程中受热不均造成的，所以这种矫正的方式就是对构件进行二次加热，加热的过程中使变形的部位收缩变形从而实现矫正的目的。在矫正的过程中需要注意采用不同的温度所发生的形变不同，需要根据钢金属构件的型变量确定加热的温度，但是在二次加热过后金属构件会变脆。
结语
综上，需要根据结构件的焊接特点，对金属结构焊件进行焊接。为了有效减少焊接变形，必须采用相应的焊接方法进行焊接。同时在组装、设计与工艺等方面上，要对金属结构件进行全面的控制，达到工程质量的要求，确保金属结构件的质量。
参考文献：
[1]樊栋,邢燕江,王海英,等.高铁车体结构不锈钢焊接接头的腐蚀行为[J].材料保护,2016,49(6):73-75.
[2]熊文.建筑钢结构焊接变形控制措施之初探[J].中国城市经济，2011（17）.
论文作者:吴长源
论文发表刊物:《防护工程》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/2
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