楊曉宏

摘 要：簡(jiǎn)單分析了路政工程圓錐鋼模制作過(guò)程中出現(xiàn)的焊接變形原因、類型和控制方法。

關(guān)鍵詞：圓錐鋼模；焊接變形；控制

當(dāng)前，在國(guó)家大力發(fā)展公路基礎(chǔ)建設(shè)的背景下，圓錐鋼模在公路、橋梁等工地現(xiàn)場(chǎng)的使用非常廣泛。作為金屬材料，在制作和使用過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行焊接處理必不可少。與此同時(shí)，焊接變形問(wèn)題也就凸顯出來(lái)了。如何對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行控制，有效解決焊接過(guò)程中出現(xiàn)的鋼模形狀尺寸變形就成為當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。鋼模焊接變形不僅會(huì)影響外形尺寸，更重要的還會(huì)影響結(jié)構(gòu)件的設(shè)定承載能力。在一定范圍的鋼構(gòu)件變形可以通過(guò)一些手段進(jìn)行矯正。但如果變形超過(guò)范圍，降低了鋼構(gòu)件的安全系數(shù)，則通常無(wú)法矯正，產(chǎn)品只能報(bào)廢處理。因此，有效控制圓錐鋼模制作過(guò)程中的焊接變形就成為了確保企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、提高企業(yè)生產(chǎn)效率和確保國(guó)家道路建設(shè)順利完成的一個(gè)重要問(wèn)題[ 1 ]。

1 圓錐鋼模焊接變形原因分析

通過(guò)對(duì)焊接過(guò)程的分析，我們知道焊接過(guò)程中被焊接件的加熱和冷卻速度在不同點(diǎn)位是不相同的，這直接導(dǎo)致焊接件產(chǎn)生不均勻的膨脹和收縮變形，從而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。被加熱的圓錐鋼模材質(zhì)并不完全均勻，加熱過(guò)程中溫度高的區(qū)域膨脹比率大，變形量也就越大，材料的強(qiáng)度反而變小。溫度低的區(qū)域膨脹比率小，變形量也就越小，材料的強(qiáng)度反而大。因此，冷熱交界處，圓錐鋼模產(chǎn)生擠壓變形。同時(shí)，由于變形所產(chǎn)生的鋼模內(nèi)應(yīng)力也需要逐漸釋放出來(lái)。在對(duì)圓錐鋼模焊接過(guò)程中，影響鋼模變形量的因素很多，如焊縫熔池的大小、整個(gè)鋼模的焊縫數(shù)量以及焊接點(diǎn)位的分布都對(duì)最終鋼模變形情況產(chǎn)生影響。通常來(lái)說(shuō)，焊縫熔池越大，焊縫數(shù)量越多，則鋼模在焊接過(guò)程中的變形量越大，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也越多。為了綜合平衡鋼模應(yīng)力，在實(shí)際施工應(yīng)用中，應(yīng)該根據(jù)施工的實(shí)際情況，合理的利用大鋼模施工結(jié)構(gòu)[ 2 ]。

2 鋼模焊接過(guò)程中的變形分類

通常來(lái)說(shuō)，圓錐鋼模由幾部分焊接組成。我們根據(jù)焊接中鋼模的應(yīng)力變化情況，把焊接變形分成收縮變形、彎曲變形、角變形、波浪變形四種。1） 收縮變形。主要是由于在焊接過(guò)程中，圓錐側(cè)面弧形部分冷熱不均，出現(xiàn)側(cè)面弧長(zhǎng)減小的情況。2）彎曲變形。在鋼模拼接組合焊接過(guò)程中，需要在拉伸筋板的厚點(diǎn)位置進(jìn)行焊接，此時(shí)這些部位的焊接會(huì)造成筋板的變形，部分部位會(huì)出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，造成彎曲變形。3）角變形。主要指圓錐鋼模焊接過(guò)程中的弧形連接法蘭的變形情況。4）波浪變形。主要是由于鋼模焊接后，由于受熱不均，造成面板部位部分鼓肚、部分凹陷，表面不平整的情況。

3 圓錐鋼模焊接過(guò)程中控制變形的措施

鋼模制作過(guò)程的焊接主要是通過(guò)焊接方式把鋼模組合成整體的過(guò)程。經(jīng)過(guò)焊接后的整體結(jié)構(gòu)件剛性提高，但對(duì)整體已經(jīng)產(chǎn)生的變形進(jìn)行矯正非常困難。因此，圓錐鋼模的焊接變形控制主要應(yīng)該針對(duì)前期焊接過(guò)程進(jìn)行。1）焊接過(guò)程控制措施。a.焊縫的位置和長(zhǎng)度應(yīng)安排合理。在進(jìn)行圓錐鋼模的焊接過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣的情況，圓錐鋼模骨架較小，焊接的時(shí)候造成弧度發(fā)生較大的變化，影響到圓錐鋼模的整體質(zhì)量。為有效的控制這種狀況，應(yīng)當(dāng)注重對(duì)圓錐鋼模結(jié)構(gòu)的分析，經(jīng)分析和研究可以發(fā)現(xiàn)，造成圓錐鋼模的半徑減小的焊接情況有：圓錐鋼模的環(huán)形筋板與平面板之間進(jìn)行焊接的時(shí)候；筋板和筋板之間的立焊縫靠近平面焊板的時(shí)候。造成圓錐鋼模半徑變大的焊接情況有：筋板和筋板之間的立焊縫遠(yuǎn)離面板的時(shí)候。因此，應(yīng)當(dāng)合理的對(duì)焊縫位置和長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)和安排，可以有效的保證焊接的質(zhì)量，減少圓錐焊接過(guò)程中的校正工作量。b.嚴(yán)格控制焊接過(guò)程，盡量縮小焊縫熔池。焊前需把表面清理干凈。焊條需烘干，隨用隨取，每道焊縫焊3層。相鄰兩道焊縫搭接量不小于焊道寬度的1/3，焊完一道焊縫立即錘擊，以釋放應(yīng)力并且要徹底清除個(gè)焊道上熔渣，方可焊接后一道。每層中的接頭處應(yīng)錯(cuò)開，各層的焊縫方向應(yīng)錯(cuò)開。后一層焊道與前一層焊道方向垂直。嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行焊接，焊條不做橫向擺動(dòng)，焊后應(yīng)立即緩冷。采用小電流焊接以縮小焊縫熔池和稀釋率。c.科學(xué)確定焊接部位和焊縫熔池大小深度。根據(jù)圓錐鋼模整體組裝情況，合理確定焊接點(diǎn)位，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)焊接點(diǎn)位產(chǎn)生的變形延展方向。根據(jù)規(guī)定的變形量大小確定焊縫熔池的大小和深度。d.焊接前做好設(shè)計(jì)，確定好焊接順序。盡量精準(zhǔn)確定變形量，預(yù)先留好變形余量。焊接前應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)，確定合理的焊接順序。通常確定焊接順序的基本原則有以下九個(gè)方面。1>焊接時(shí)盡量減少熱輸入量和盡量減少填充金屬；2>組焊結(jié)構(gòu)應(yīng)合理分配各個(gè)組單元，并進(jìn)行合理的組對(duì)焊接；3>位于構(gòu)件剛性最大的部位應(yīng)最后焊接；4>焊接過(guò)程由中間向兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行焊接；5>焊接中先焊對(duì)接焊縫，然后焊角焊縫；6>先焊短焊縫，再焊長(zhǎng)焊縫；7>先焊對(duì)接焊縫，后焊環(huán)焊縫；8>當(dāng)存在焊接應(yīng)力時(shí)，先焊拉應(yīng)力區(qū)，后焊剪應(yīng)力和壓應(yīng)力區(qū)；9>當(dāng)對(duì)變形有特殊限制時(shí)，可采用分段退焊法。e.合理選擇焊接的方式方法。通過(guò)選擇合理的焊接方法可以大大減小焊接變形，如焊接前所使用焊機(jī)的選擇，焊接中電流的大小等等。同時(shí)，使用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊能夠有效減小外部有害氣體對(duì)焊接部位的破壞，同時(shí)也能夠充分保證圓錐鋼模焊接后的焊縫質(zhì)量。在同等條件下，使用小規(guī)格焊條也能夠減小鋼模焊接后的變形量。

4 矯正圓錐鋼模焊接變形的方法

圓錐鋼模的制作過(guò)程中必須用到焊接方法，這也就代表著焊接變形無(wú)法避免。因此，在完成鋼模的焊接工作后，還需要對(duì)超過(guò)一定技術(shù)要求的鋼模變形采用不同方法進(jìn)行矯正，使鋼模從外表到內(nèi)部質(zhì)量滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。通常使用物理矯正、加熱矯正兩種方法。1）物理矯正。物理矯正，顧名思義就是使用物理方法對(duì)鋼模變形進(jìn)行矯正。通過(guò)施加外部作用力對(duì)變形情況進(jìn)行整體調(diào)整。利用手錘、頂緊器、拉力機(jī)、壓力機(jī)等設(shè)備對(duì)變形的鋼模進(jìn)行處理，確保整體變形量恢復(fù)到技術(shù)要求。2 ）加熱矯正。就是通過(guò)加熱的方法對(duì)變形量大的部位重新進(jìn)行處理，利用加熱的方法再次產(chǎn)生應(yīng)力變形去補(bǔ)償或者抵消早期的異常變形，使鋼模變形恢復(fù)到預(yù)先設(shè)定范圍。

5 結(jié)論

由于圓錐鋼模在焊接過(guò)程中的影響因素非常多，最終焊接質(zhì)量又與鋼模表面和內(nèi)部質(zhì)量息息相關(guān)，通過(guò)上述分析，對(duì)圓錐鋼模制作過(guò)程中的焊接變形進(jìn)行有效控制，使產(chǎn)品符合現(xiàn)場(chǎng)要求，取得了一定效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鞏文剛.圓錐鋼模制作過(guò)程中的焊接變形及控制[J].科技信息，2013，（11）.

[2] 安文奇.淺析大鋼模在清水混凝土施工中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2014，（01）.