史貴海 邢新

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1 焊接變形概述

在焊接過(guò)程中，高溫環(huán)境影響焊接材料，使其受熱膨脹，當(dāng)溫度下降時(shí)，焊接材料立即收縮，在冷熱循環(huán)中，焊接材料會(huì)發(fā)生變形。一般情況下，焊接材料同一側(cè)連續(xù)焊接引起的焊接變形要大于焊接材料兩側(cè)交叉焊接引起的焊接變形。原因是在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，焊接形成的冷熱循環(huán)會(huì)影響焊接材料的同側(cè)，即增加其變形。焊接熱量的增加和熱膨脹會(huì)導(dǎo)致焊接區(qū)域?qū)嶋H溫度的增加，并降低相應(yīng)的導(dǎo)熱性和靈活性。

2 焊接工藝對(duì)不銹鋼焊接變形的影響因素分析

2.1 焊接工藝

目前常用的焊接工藝有電極電弧焊工藝、埋弧焊工藝、熔化電極氣金屬電弧焊工藝等。不同焊接工藝引起的焊接變形量也有顯著差異。在局部焊接過(guò)程中，容易引起焊接零件局部過(guò)熱，進(jìn)而使焊接零件在焊接冷卻后發(fā)生變形，如用電極電弧焊焊接時(shí)，容易產(chǎn)生橫向收縮變形。為了避免嚴(yán)重的不銹鋼焊接變形部分，科學(xué)選擇焊接工藝應(yīng)在焊接之前，考慮到結(jié)構(gòu)特征、性能特征和功能需求不銹鋼成員確保焊接過(guò)程用于最大化不銹鋼組件的性能，為了控制焊接變形。同時(shí)，由于不銹鋼構(gòu)件在焊接過(guò)程中的內(nèi)應(yīng)力，有必要選擇一種有效的方法來(lái)消除應(yīng)力，使不銹鋼構(gòu)件的焊接變形最小[1]。

2.2 焊接順序

經(jīng)過(guò)多次焊接試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)焊接順序是影響不銹鋼焊接變形的主要因素，不同的焊接順序會(huì)使不銹鋼的應(yīng)力分布和殘余應(yīng)力分布發(fā)生明顯的變化。如果焊接裝配序列是不正確的，它不僅會(huì)增加組件的某些部分的焊接難度此外，將焊件變形的結(jié)構(gòu)變形應(yīng)力和內(nèi)部應(yīng)力的作用下，和焊件的質(zhì)量將會(huì)降低，甚至造成的廢焊件的問(wèn)題。在不銹鋼焊件的加工過(guò)程中，首先要選擇焊縫，這可能會(huì)使零件產(chǎn)生較大的焊接變形。待焊構(gòu)件的焊縫過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)根據(jù)不同構(gòu)件的特點(diǎn)，選擇分段焊接的方法進(jìn)行加工，合理調(diào)整焊接順序。例如，為了減少焊接變形和消除殘余應(yīng)力角，中間部分的結(jié)構(gòu)應(yīng)該首先選擇焊件焊接依次向外，應(yīng)該首先焊接厚板、薄板應(yīng)該焊接，和關(guān)節(jié)大收縮應(yīng)先焊接，然后用小關(guān)節(jié)收縮應(yīng)該首先焊接縱向焊縫，焊平焊，平行焊縫沿同一方向，先焊短對(duì)開(kāi)焊，再焊直線長(zhǎng)對(duì)開(kāi)焊等。

2.3 不銹鋼構(gòu)件定位

不銹鋼構(gòu)件的定位是不銹鋼焊接過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。不銹鋼構(gòu)件的定位應(yīng)按照規(guī)范的操作規(guī)程和專業(yè)的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行，防止在外力影響下焊接變形，夾持過(guò)程中構(gòu)件受力不均勻。同時(shí)，有必要注意組件定位偏差的影響其焊接過(guò)程和隨后的應(yīng)用效果，并敦促運(yùn)營(yíng)商與豐富的經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇高精度定位設(shè)備和測(cè)量?jī)x器完成組件定位和緊固焊接變形的概率減少精細(xì)定位[2]。

2.4 焊接電流

電弧電壓和焊接電流所代表的焊接參數(shù)也是引起焊接變形的原因之一。例如，當(dāng)不銹鋼焊接的電弧焊過(guò)程中，電弧形成主要通過(guò)兩極短路電弧形成后，空氣的溫度在中間的弧將迅速上升，這將導(dǎo)致電離作用下的熱量。由于焊接電流將直接影響到焊接溫度、陰極區(qū)通常是定義的溫度范圍在2500-3500°c，中間弧柱的最高溫度超過(guò)5000°c，和測(cè)量焊縫中心點(diǎn)的溫度大約是2500°c的過(guò)程中焊接不銹鋼、焊接電流的增加而增加的組件體積。

3 消減焊接工藝基于不銹鋼變形影響程度的焊接工藝操作要點(diǎn)

3.1 做好不銹鋼焊接前的準(zhǔn)備工作

我們需要做以下準(zhǔn)備工作：首先，根據(jù)不銹鋼構(gòu)件整體功能的要求，對(duì)焊接變形進(jìn)行預(yù)估，確定合理的焊接順序和焊接變形的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與調(diào)整方案。其次，科學(xué)選擇不銹鋼預(yù)焊件防止焊接變形的控制方法。較有效的方法有抗變形法、剛性固定裝配法、預(yù)拉伸法等。不銹鋼構(gòu)件在焊接前，根據(jù)其形狀、尺寸等因素，預(yù)先對(duì)其焊接變形進(jìn)行預(yù)測(cè)。這種方法稱為反向變形法。對(duì)不銹鋼構(gòu)件特別是大型不銹鋼構(gòu)件進(jìn)行精密測(cè)量，在獲得焊接變形概率和大致位置后，根據(jù)測(cè)量結(jié)果采取反變形措施。剛性固定裝配法主要是通過(guò)全方位的固定措施來(lái)固定不銹鋼焊接構(gòu)件，以降低焊接變形的概率。這種方法需要準(zhǔn)備特定的操作機(jī)械。預(yù)緊法是防止不銹鋼構(gòu)件變形最有效的方法，主要是在200-400℃對(duì)不銹鋼構(gòu)件進(jìn)行預(yù)緊，消除殘余應(yīng)力。

3.2 跟進(jìn)不銹鋼焊接過(guò)程的質(zhì)量控制

焊接過(guò)程是不銹鋼焊接變形的主要時(shí)期。因此，對(duì)不銹鋼焊接過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制可以有效地防止焊接變形。焊接前應(yīng)全面研究不銹鋼的焊接方案，確定焊接工藝。在焊接過(guò)程中，不銹鋼的性能應(yīng)由專人監(jiān)督。如果遇到導(dǎo)致不銹鋼變形的因素，應(yīng)及時(shí)采取以下方法，如熱冷卻、加熱、焊接雙面軋制等。在焊接操作人員的管理，首先是檢查焊接人員的技術(shù)操作水平，二是采取過(guò)程卡控制的方法消除焊接安全的隱患，第三個(gè)是操作的規(guī)章制度嚴(yán)格按照焊接工藝是否有非法操作，及時(shí)阻止并糾正，確保焊接操作安全有序的方式進(jìn)行。

3.3 及時(shí)采取措施對(duì)焊后作業(yè)進(jìn)行矯正

焊接前及焊接中如未及時(shí)對(duì)焊接變形現(xiàn)象進(jìn)行控制，在焊接結(jié)束后則需要及時(shí)采取措施對(duì)變形處進(jìn)行矯正操作。在矯正方法上，根據(jù)不銹鋼構(gòu)件的規(guī)格合理選擇，一般情況下采用高溫火焰加熱及整體加熱這兩種方式。但整體加熱法由于要將不銹鋼構(gòu)件進(jìn)行整體加熱再加以鍛造，涉及大型不銹鋼構(gòu)件焊后矯正時(shí)一般不選用此方法。對(duì)于某些因局部高溫變形的區(qū)域，可以使用高溫火焰加熱，通過(guò)壓縮性變形的變化來(lái)抵消其變形的現(xiàn)象，這一方法能夠有效地矯正不銹鋼變形部位[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)越來(lái)越快，對(duì)不銹鋼設(shè)備的需求也越來(lái)越大。但在不銹鋼焊接過(guò)程中，不銹鋼構(gòu)件很容易產(chǎn)生變形問(wèn)題，只要存在變形問(wèn)題便會(huì)破壞財(cái)力、物力、人力等資源?，F(xiàn)在有很多大型設(shè)備在大量的高端制造業(yè)中使用，大多采用不銹鋼焊接后的工藝，所以對(duì)不銹鋼的焊接工藝要求比較高。但在不銹鋼焊接過(guò)程中，變形是難以避免的，會(huì)對(duì)不銹鋼構(gòu)件及其性能產(chǎn)生不利影響。為了盡可能減少焊接過(guò)程對(duì)不銹鋼變形的影響，應(yīng)采用相應(yīng)的方法控制變形程度，采用合理科學(xué)的解決手段，使變形程度最小，從而更好的服務(wù)于社會(huì)。