鋼結(jié)構(gòu)制造中焊接變形的控制方法

1、鋼結(jié)構(gòu)制造中焊接變形的控制方法摘要：鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中由于受熱不均勻往往就會出席那變形的情況，這是鋼結(jié)構(gòu)制造中的常見問題；有效地控制好鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的問題，才能夠更好的提高鋼結(jié)構(gòu)的制造質(zhì)量；一旦由于焊接出現(xiàn)失誤，導致鋼結(jié)構(gòu)型材出現(xiàn)較大的變形，也就會導致鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)的失敗，成為廢品，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失，浪費人力物力，而且影響了工期和廠家的聲譽。所以本文主要就是研究了鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的原因，鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制方法；同時通過實例舉例來分析了鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形控制。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu) 焊接變形 控制方法焊接是鋼結(jié)構(gòu)連接的最常用的方式，而焊接往往都是采用熔化焊接的方式進行；熔化焊接都是高溫進行的，所以溫

2、度的變化很容易就會導致鋼結(jié)構(gòu)的才來發(fā)生一定的變形，不同形式的變形，也就會產(chǎn)生不同形式的殘余應力，影響結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中因為焊接導致變形，就會影響到產(chǎn)品的使用壽命。一、有關(guān)焊接變形的主要原因1.材料因素的影響，一般來說焊接變形的才來因素，主要就是焊接的焊材還有母材的因素；這其中對鋼結(jié)構(gòu)變形影響最大的主要就是材料的熱力學性能，和物理性能。主要就是熱物理性能參數(shù)對于整個材料的變形體現(xiàn)在熱傳導系數(shù)上,通常情況下熱傳導系數(shù)越小,那么溫度梯度越大,產(chǎn)生的材料變形也就越大。力學性能對鋼結(jié)構(gòu)材料的焊接變形影響就更為復雜一些,一般來說都是膨脹系數(shù)來對材料變形產(chǎn)生一個影響，彭產(chǎn)系數(shù)越大，產(chǎn)生的變形相應也

3、就會越大。同時影響材料焊接變形的因素還有材料在高溫時候的屈服極限，以及材料在高溫時候的彈性模量；簡單的說隨著彈性模量的增大以后, 鋼結(jié)構(gòu)材料的焊接變形隨之減少，但是屈服極限會升高從而產(chǎn)生更多的殘余應力,這樣的話結(jié)構(gòu)的焊接變形也就會給材料帶來更多的應力學影響，改變材料的性質(zhì)，間接地影響到材料的設計受力能力。2.焊縫在結(jié)構(gòu)的位置原因,因為焊接的位置不同，焊接縫對于結(jié)構(gòu)的影響，也就不一樣，主要就是在一些主要的受力結(jié)構(gòu)處出現(xiàn)的焊接縫，會影響到鋼結(jié)構(gòu)的受力情況，同時焊接縫也就會受到一些作用力，產(chǎn)生一定的變形，這樣也就會影響到鋼結(jié)構(gòu)的整體性，和鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，所以焊接位置也是需要重點進行變形控制的。3.工

4、藝因素的影響，鋼結(jié)構(gòu)焊接的工藝同樣是會影響到鋼結(jié)構(gòu)的變形的，主要就是因為鋼結(jié)構(gòu)的焊接方法很多，但是不同的焊接方法，就有不同的溫度受理條件影響；一般來說影響焊接變形的因素有：焊接時候的材料固定方法，焊接采用的不同方法，焊接過程中焊接設備的電壓，焊接選用的夾具等等；通過對實際的情況討論后發(fā)現(xiàn)，一般情況下，對于焊接變形影響比較大的主要就是焊接的工藝順序，改變焊接的工藝順序也就能夠有效地控制材料的變形，合理的選擇施工的方法，也就能夠有效地減少變形，減少殘余應力的的出現(xiàn)；利用特殊的工藝規(guī)范和措施,同樣能夠有效地減少焊接殘余應力和變形。二、有關(guān)實例分析這是一個橋梁工程，主跨1008m的單跨鋼箱梁懸索。其中

5、大橋的主纜分跨為290m+1008m+350m，橋的中跨為懸吊結(jié)構(gòu)，橋的鋼箱梁結(jié)構(gòu)斷面如圖1。整座橋一共有128米，共87個梁段， 2個合龍段，2個特殊梁段。鋼箱梁構(gòu)件，都是采用鋼結(jié)構(gòu)進行施工，具體采用低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼Q345C，整座大橋都是焊接結(jié)構(gòu)，焊接的地方非常多，焊接的縫也非常多，橋梁的結(jié)構(gòu)受到焊接的影響也就比較大了，從而導致焊接難度增加，可能產(chǎn)生的焊后變形及焊接殘余應力較大，整個大橋的箱體制造難度比較大。 圖1 鋼箱梁標準橫斷面1. 主要接頭類型，采用的是角接接頭和對接接頭兩種，通過這兩種方法來連接整個大橋的箱梁主要的方法就是：頂、底板對接，橫隔板進行一個立位的對接，然后就是橫隔板與

6、頂板接板仰橫位對接，接著就是錨箱承力板與橫隔板立位不等厚的對接；其中的U形肋，還有頂、底板坡口角接如圖2所示進行對接，錨箱承力板與斜底板坡口角接，錨腹板與頂板、斜底板的熔透坡口角接，橫隔板與底板、斜底板的角接焊縫，斜頂板與人行道面板、斜頂板與頂板自然坡口熔透角接焊縫，錨箱構(gòu)件的熔透角接、坡口角接以及抗風支座、豎向支座的各類熔透焊縫等。 圖2 U形肋與頂、底板的坡口角接焊縫2.焊接施工（1）U形肋與頂、底板坡口角接焊縫的焊接和變形控制黃埔大橋懸索橋U 形肋板厚度為頂板8mm，底板6mm，要求焊縫有效厚度0.8倍U形加勁肋的板厚，且不允許燒穿，并對焊縫進行超聲波探傷檢測。由于焊接及焊接變形控制難度

7、較大，經(jīng)綜合分析并結(jié)合焊接工藝評定試驗，對U 形肋與頂、底板的坡口角接焊縫定位焊采用實芯焊絲(1.0mm)CO2氣體保護半自動焊焊接，正式焊接采用藥芯焊絲(1.66mm) CO2氣體保護自動焊焊接。為保證焊縫有效厚度達到設計要求并控制焊接變形，通過試驗設計了焊接反變形胎架(圖3)使工件在近似船形位置的約束狀態(tài)下焊接，有效減小了焊接變形，通過實際的的情況看，確實能夠滿足設計的要求。 圖3 焊接反變形胎架（2）頂、底板對接焊接，也要進行質(zhì)量變形控制，在粘接的過程中，為了保證收縮變形處于可控制的范圍，主要采用用實心焊絲，同時在焊接的過程中采用CO2氣體進行保護，才能夠起到實際的施工效果。埋弧自動焊填

8、充蓋面的單面焊雙面成型技術(shù)。但是在打底焊接過程中很容易出現(xiàn)一些馬板的收縮縫，裂縫，或者一些不均勻的焊接變形，導致焊接不合格，所以必須要在焊接過程中，嚴格的控制焊接的工藝參數(shù)，更快速的進行回焊，一般要回焊20毫米以上；采用向前推或拉的運條方式來解決根部熔合不良的問題；焊接完第一道埋弧后，需要去除襯墊，比需要讓因為讓受熱下墜的焊縫金屬，能夠有一定的有所依托，解決焊縫受熱后下墜而導致反面余高過高等外觀問題；碼板必須要在焊接完成溫度降低以后，才能夠拆除。根據(jù)經(jīng)驗，初步確定本橋接焊縫間隙控制在4-8mm。（3）斜頂板與頂板、斜頂板與人行道面板焊接斜頂板與頂板及人行道面板的焊接接頭形式為自然坡口焊縫，見圖

9、4。斜頂板與頂板的焊接采用CO2藥芯焊絲，先焊接鋼箱梁里側(cè)焊縫，并焊接箱外焊縫，保證焊縫熔透的要求，使鋼箱梁密封。斜頂板與人行道面板的焊接采用CO2實芯焊絲，先焊接鋼箱梁內(nèi)側(cè)焊縫，再用埋弧自動焊焊接鋼箱梁外側(cè)焊縫，保證熔透焊接，保證外觀質(zhì)量。 圖4 斜頂板與頂板及人行道面板的焊接接頭（4）其它焊縫焊接，橋梁的鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中對于其余坡口角接、熔透角接時，或者是焊縫的連接焊接時，用的是小接線能量焊接方法，還有兩側(cè)交替的焊接方法，以及對稱施焊、預留焊接等這樣一些焊接的方法來控制焊接的變形；同時還采取了一些其他的措施，就比如:底板縱向?qū)硬蓵r，采用的是同時同方向焊接，以此來減小焊接中產(chǎn)生的變形情況。

10、然后就是第二箱梁進行總拼的時候，采取了以下的一個焊接的步驟來控制焊接的變形：首先，焊橫隔板立位對接焊縫；然后，進行焊橫隔板與底板、斜底板的角接焊縫或熔透角接焊縫，后焊橫隔板的仰橫位對接焊縫。所有的施工工序都必須要嚴格按照施工要求進行。3.總結(jié)，在整個箱梁大橋的施工過程中，采用了以上的這些焊接變形控制方法，確實保證了整個大橋的高質(zhì)量，準確施工，有效地保證了大橋的施工質(zhì)量，同時還有效地控制了施工的成本，有效地提高了焊接過程的效率，減小了箱梁的變形，同時進一步減小了整個結(jié)構(gòu)的受力結(jié)構(gòu)變形，所以說合理設計焊縫坡口形式是保證焊接質(zhì)量和減小焊接變形的關(guān)鍵，也只有這樣才能夠提高鋼結(jié)構(gòu)焊接過程的精度，有效提高鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制能力。鋼結(jié)構(gòu)的焊接，對于鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造有著非常巨大的影響，所以必須要對鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形進行有效的控制，必須要保證鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品生產(chǎn)的精度，必須要選取最為合理的施工方法，也只有這樣才能夠有效提高我們鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)制造的能力，擴展鋼結(jié)構(gòu)的使用范圍。參考文獻：1蔡延彬.機械用鋼板焊接工藝的探討J.電焊機,2010(7).2鄭建西,何惠付.不銹鋼鋼構(gòu)件的焊接工藝J.焊接,2009(1).3李箕福.新型焊接材料及其應用J.現(xiàn)代制造,2010(18)4劉文斌 攻克箱形梁焊接變形