浅谈焊接变形的控制及火焰矫正方法

　　摘要：根据多年经验，结合国内外相关焊接资料，阐述钢制产品焊接变形的主要种类，以及本人对焊接变形的火焰矫正施工方法的粗浅看法以及在焊接方法中需要注意的规范问题。

　　关键词：火焰矫正焊接变形

　　目前，焊接钢制产品部件在日常生活和大型建设工程、机械制造中得到了广泛的应用，成为工程建设、生产制造中不可缺少的工艺方式。然而钢结构部件的主要构件是焊接H型结构、梁、撑等组成。在生产过程中普遍应用的矫正方法，主要有机械矫正、火焰矫正和综合矫正。但火焰矫正是一门较难操作的工作，方法掌握、温度控制不当还会造成构件新的更大变形。因此，火焰矫正要有丰富的实践经验。

　　钢结构焊接变形的种类与火焰矫正钢结构的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。焊接变形经常采用以下三种火焰矫正方法：(1)线状加热法;(2)点状加热法;(3)三角形加热法。

　　1、解决不同部位变形的火焰校正施工方法。

　　1.1翼缘板的角变形矫正H型钢柱、梁、撑角变形。在翼缘板上面(对准焊缝外)纵向线状加热(加热温度控制在650度以下)，注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围，所以不用水冷却。线状加热时要注意：(1)不应在同一位置反复加热;(2)加热过程中不要进行浇水。这两点是火焰矫正一般原则。

　　1.2柱、梁、撑的上拱与下挠及弯曲。

　　1)、在翼缘板上，对着纵长焊缝，由中间向两端作线状加热，即可矫正弯曲变形。为避免产生弯曲和扭曲变形，两条加热带要同步进行。可采取低温矫正或中温矫正法。这种方法有利于减少焊接内应力，但这种方法在纵向收缩的同时有较大的横向收缩，较难掌握。

　　2)、翼缘板上作线状加热，在腹板上作三角形加热。用这种方法矫正柱、梁、撑的弯曲变形，效果显著，横向线状加热宽度一般取20—90mm，板厚小时，加热宽度要窄一些，加热过程应由宽度中间向两边扩展。线状加热最好由两人同时操作进行，再分别加热三角形三角形的宽度不应超过板厚的2倍，三角形的底与对应的翼板上线状加热宽度相等。加热三角形从顶部开始，然后从中心向两侧扩展，一层层加热直到三角形的底为止。加热腹板时温度不能太高，否则造成凹陷变形，很难修复。

　　2.选用合理的焊接工艺方法减少焊接变形

　　2.1.选用能量密度高的焊接方法，如采用二氧化碳气体保护焊、等离子弧焊和手工点弧焊进行薄板焊接,可以减少变形量。

　　2.2.采用较小的焊接线能量可以减少焊接变形量。但在实际生产中要考虑生产率,焊接线能量不宜过低。

　　2.3.焊接不对称得构件,通过选用不同的焊接参数,可以控制和调节弯曲变形。如图所示的截面不对称得梁,焊缝1和2到中心轴的距离e

　　2.4.分布在侧面中心线两侧的焊缝,一般来说,先焊的一侧焊缝产生的弯曲变形比后焊的一侧焊缝产生的弯曲变形要大。因此焊接顺序总的规律是先焊焊缝少的一侧。对于截面形状对称的结构,尽可能采用对称焊接方法。防止薄板焊接变形的预拉伸法在薄板焊接骨架时,采用机械的预拉伸,加热的预拉伸,或者两者同时使用,使薄板预先得到拉伸或伸长,然后在张紧薄板上装配焊接骨架,可以有效防止波浪变形。

　　2.5焊前反变形

　　分析工件焊接过程的变形规律，将关键部位加工理论尺寸叠加变形量，采用反推方式优化组装尺寸，在组焊过程中对工件进行与焊接变形大小相当、方向相反的变形，在焊接时工件变形量与反变形相抵消，使工件尺寸回正，保证焊接后关键尺寸满足加工要求。例如通过横梁焊接前后各座扭转变形数值统计和对比，得出焊接后各座Z向高度减小，因此在横梁组装工序提前进行反变形，增加各座Z向高度，使焊接后Z向尺寸回归0位，可以有效地减少不必要的尺寸矫正。

　　2.6增加刚性固定

　　在焊接过程中对于刚性小的工件(例如薄板件)增加夹具或支撑进行固定，提高工件的抗变形能力，以达到降低焊接变形程度的目的，例如侧梁组成多为薄板件，且尺寸较大，刚性差，易发生变形，在焊接前对板材进行压紧，焊接结束后工件温度降至室温后再对刚性夹具进行去除，可以很好地避免板材的扭转和收缩。

　　火焰矫正引起的应力与焊接内应力一样都是内应力。不恰当的矫正产生的内应力与焊接内应力和负载应力迭加，会使柱、梁、撑的纵应力超过允许应力，从而导致承载安全系数的降低。因此在钢结构件制造中一定要慎重，尽量采用合理的工艺措施以减少变形，矫正时尽量可能采用机械矫正。当不得不采用火焰矫正时应注意以下几点：

　　1)、烤火位置不得在主梁最大应力截面附近;

　　2)、矫正处烤火面积在一个截面上不得过大，要多选几个截面;

　　3)、宜用点状加热方式，以改善加热区的应力状态;

　　4)、加热温度最好不超过700度。

　　同时选用合理的焊接方法及焊接顺序也是减少焊接变形的一个重要措施。针对不同结构的构件需要不同的焊接方法。总之，焊接变形在一定程度上可以减少，不可避免的焊接变形采用合理的矫正办法进行矫正，这样才能使其达到符合产品质量的要求。

　　参考文献：

　　[1]裴加梅.焊接应力与焊接变形及其控制方式[J].中国新通信，2015，23：147.

　　作者：盛祥峰丁祥伟陈亚东

　　焊接论文投稿刊物：《焊接学报》是由中国机械工程学会主办、哈尔滨焊接研究所承办的学术期刊。主要刊载焊接科技领域具有国际水平或国内先进水平的优秀学术论文。1980年创刊以来，刊期由最初的季刊发展为现在的月刊，成为在国内外具有一定影响的一级学术刊物。