大面积薄板焊接变形的控制

薄板焊接工艺及焊缝质量控制薄板焊接是指在薄板材料上进行焊接的一种工艺。

薄板材料的厚度一般小于3mm，因此在焊接过程中需要注意控制焊接温度、焊缝形状以及材料的变形等方面的问题。

下面将介绍薄板焊接的工艺及焊缝质量控制方法。

1. 工艺选择选择合适的工艺对于薄板焊接非常重要。

一般来说，薄板焊接有以下几种常用的工艺：TIG焊、MIG焊和电阻焊。

TIG焊适用于焊接较薄的不锈钢、铝和镍合金等材料；MIG焊适用于焊接较薄的碳钢、低合金钢和不锈钢等材料；电阻焊适用于焊接镀锌钢板和冷轧板等材料。

2. 焊接温度控制薄板焊接时需要控制焊接温度，以避免过高的温度导致材料变形或者产生焊接缺陷。

一般来说，焊接温度应控制在材料的固相变温度以下，同时尽量避免过高的焊接速度和过长的焊接时间。

3. 焊缝形状控制薄板焊接时，焊缝的形状也是需要控制的重要因素。

一般来说，焊缝应具有一定的宽度和深度，同时焊缝的形状应呈现出适当的倾斜，以提高焊接强度和抗热裂性。

4. 材料变形控制薄板焊接过程中，材料的变形是一个常见的问题。

为了避免材料变形，可以采取以下措施：使用适当的钳工夹具定位焊件，减少焊接时的变形；合理选择焊接顺序，从而减少变形的程度；采用预热和逐层焊接的方法，以控制材料的变形。

焊缝质量控制是保证薄板焊接质量的关键。

常用的方法包括：视觉检查、超声波检测、X射线检测和磁粉检测等。

视觉检查是最常用的方法，可以通过肉眼观察焊缝表面的质量来判断焊接质量。

超声波检测、X射线检测和磁粉检测可以检测焊缝内部的缺陷，例如气孔、夹杂物和未焊透等问题。

在进行焊接质量控制时，还需要注意以下几个方面：选择合适的焊接设备和焊接材料，以确保焊接质量的稳定性；控制焊接参数，包括电流、电压和焊接速度等；掌握合适的焊接技术，包括焊接的角度、旋转和侧推等；加强培训和质量意识，提高焊工的技能和质量意识。

薄板焊接工艺及焊缝质量控制是保证薄板焊接质量的重要因素。

通过选择合适的工艺、控制焊接温度和焊缝形状、合理处理材料变形以及进行有效的焊缝质量控制，可以提高薄板焊接的质量和可靠性。

薄板焊接变形的控制作者：刘瑞欣来源：《城市建设理论研究》2013年第15期摘要：在薄板焊接工程中．焊接变形量的大小是衡量该工程成功与否的重要标志，也是工程质量好坏的关键，因此控制焊接变形是施工人员十分重视而致力于研究的课题。

本文就煤气柜底板焊接工程的成功经验和失败教训阐述控制薄板焊接变形的一些方法及一些初浅的见解，旨在类似工程中借鉴和参考。

关键词：薄板焊接变形控制中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：如何控制焊接应力和变形到最小是薄板焊接中最关键的一个环节。

控制薄板焊接工程的焊接变形不能单一行事，而应综合治理。

经验告诉我们，焊接工程中的焊接变形和焊后残余应力并不是两种孤立的现象。

两者之间的联系是有机的，它们同时存在于同一焊件，相辅相成而又相互制约。

薄板焊接焊缝形式主要为对接和搭接。

但这两种焊缝形式产生的变形基本一样，出产生横向收缩和纵向收缩外，还会产生失稳翘曲变形。

在实际工程中要想获得最佳的理想状态。

使三种方式的应力和变形合理分布在该结构中，使之相互制约、相互控制，正负压力保持在一个平衡的状态下。

这一指导思想是控制大面积薄板焊接工程中焊接变形的有效途径。

本文就工程中常见的Wins(威金斯)煤气柜的底板焊接为例进行分析。

一、以8万m³Wins(威金斯)煤气柜的底板为例煤气柜底板焊接工程是十分典型的薄板焊接工程。

底板面积为2640.74m2，焊缝总长为2795.38m 。

底板由中心板和内外环板组成。

中心板为δ=4.5mm厚钢板组成，内环板和外环板为δ=6mm钢板组成。

钢板材质均为Q235B。

二、技术难点面积大，板比较薄，内外环板厚度不一致，为厚板与薄板对接，规范要求底板的平面度不大于60mm。

这就要求在施工时根据理论与施工经验来制定严格的施工工艺，稍不注意就会使产生较大的凸起，给后续施工带来很大的麻烦。

重新修理难度较大，同时会使生产成本大大地增加。

而此问题的产生原因归根到底就是由于焊接工程中由于对焊接应力和变形产生的机理不了解，不能合理地安排施工工艺而导致的结果。

不锈钢薄板焊接变形的控制方法及防治措施摘要：在现代工业生产、机械制造等领域高速发展的背景下，各项加工制造技术水平全面提高，为产品质量提供了充分的保障。

不锈钢薄板是一项常见的材料，在制造过程中一般需要采用焊接工艺，但是受到材料特点等因素的影响，在焊接过程中容易出现变形问题，为了确保焊接质量，需要加强对变形的控制。

因此，本文将对不锈钢薄板焊接变形的控制方法及防治进行深入探究，并结合实践经验总结一些措施，希望可以对相关人员有所帮助。

关键词：不锈钢薄板；焊接变形；原因分析；控制方法；防治措施在工业生产过程中，不锈钢薄板焊接是一项常用工艺，比如在制作不锈钢罐、不锈钢槽等产品时，需要将不锈钢薄板进行焊接，在焊接过程中，如果没有采用相应的控制措施，不锈钢薄板很容易出现变形问题，引起鼓包等现象，不仅影响美观性，还会对质量产生影响，所以需要明确不锈钢薄板焊接变形容易产生的原因，并采用相应的措施对其进行控制，最为重要的是需要做好预防，确保不锈钢薄板焊接质量达到要求，从而能够提升产品质量，需要全面落实焊接工艺控制工作。

1不锈钢薄板焊接产生变形的主要因素分析不锈钢薄板焊接是一种常见的加工方式，然而在实际操作过程中会出现变形的问题，不仅会影响加工精度，还会降低焊接质量，变形问题所产生的主要因素包括如下几项：（1）焊接过程中的热影响。

在焊接过程中，焊接部位的温度会不断升高，导致材料产生热膨胀，在冷却后材料就会收缩，从而导致焊接变形。

因此，控制焊接过程中的温度和焊接时间是降低变形的重要手段。

（2）焊接布局和工艺参数。

例如，如果焊接接头的长度过长，会导致焊接变形增加；如果焊接速度过快，则会导致焊接变形增大，所以在不锈钢薄板焊接中，合理的布局和工艺参数是减少变形的关键[1]。

（3）材料选择。

不锈钢材料的热膨胀系数较大，且导热系数较低，容易产生变形，所以在选择材料时需要尽量选用热膨胀系数较小的材料，并且控制热输入，避免产生过多的热量。

钢船体由铆接改为焊接是一个划时代的变革，但同时又带来一个焊接变形问题，特别是厚度为2-4毫米的薄钢板焊接变形尤为严重，如何防止和控制薄板焊接变形是一个世界性问题。

为解决这个问题各船厂都在不断探索，但到目前为止都还没有一套有效、完整的措施。

薄板船体焊接变形主要表现为：一根根肋骨构架印形于表的所谓“瘦马现象”；在纵向呈较大面积高低不平的“波浪变形”；在板格范围内局部高低不平的“凹凸变形”；由火工和敲打造成的“橘子皮效应”。

这些不同形式的焊后变形严重地影响了船体的外观质量。

船舶为了航速的需要尽量减轻船体重量，采用了高强需、■狂■莊向战＞■=»度或较高强度的薄钢板，如上层建筑采用S =2.5-4毫米较高强度的903钢板，加工、装配后有较大的内应力，焊接后会比普通钢板产生更大的变形；同时，上层建筑在设计中不参与总强度计算。

这样对上层建筑的建造来说，防止薄板焊接变形便成了主要的质量问题。

导致薄板焊接变形的影响因素很多，目前对薄板焊接防变形技术的研究，主要侧重于工艺技术的研究。

在进行了大量的调查研究和工艺试验后，在生产中摸索出一套行之有效的控制方法，主要措施如下。

优化板缝布置，精确控制余量优化板缝布置在施工设计图纸上，板缝的布置是根据船舶结构设计和板材的规格来决定的。

实际采购的板材规格往往与设计的规格有所不同，需要重新布置板缝；同时设计图纸中的板缝布置往往对工艺性考虑不周，容易引起焊接变形。

所以开工前必须仔细分析板缝布置情况，将实际的数据进行优化排列，以减少焊接引起的弯曲变形。

优化板缝布置的四个原则为：尽量把焊缝布置成与中心轴相对称；在满足规范的前提下，把板缝设置在结构件附近，借助结构件的刚性来减少焊缝变形；在多板组成的壁板和平台尽量使用大板，减少焊缝数量；在焊缝相交中尽量布置成“十”字接头，避免“T”字接头的出现。

讲究余量分布，提高无余量下料装配率为了保证薄板结构装配的尺寸，在传统的施工工艺中，一般结构都留有一定的余量，留待装配时再进行切割。

薄板结构件焊接变形的控制与矫正一、前言薄板结构件一般指由厚度不大于4毫米的钢板（包括不锈钢板、镀锌板、白铁皮）组焊而成的结构件。

如我厂生产的压轮钻机机棚，司机室，电铲司机室均属此类。

控制与矫正薄板结构件的焊接变形需要有高超的技术，是我厂生产的软肋。

下面就我们达成的共识进行探讨，限于水平，仅供参考。

二、焊接变形产生的原因电弧焊是一个不均匀的快速加热和冷却的过程，焊接过程中及焊后，焊接构件都将产生变形。

影响焊接变形最根本的因素是焊接过程中的热变形和焊接构件的刚性条件。

在焊接过程中的热变形受到了构件刚性条件的约束，出现了压缩塑性变形，这就产生了焊接残余变形。

（一）影响焊接热变形的因素焊接工艺方法。

不同的焊接方法，将产生不同的温度场，形成的热变形也不相同。

一般来说，自动焊比手工焊加热集中，受热区窄，变形较小。

CO2气体保护焊焊丝细，电流密度大，加热集中，变形小。

2.焊接参数。

即焊接电流、电弧电压和焊接速度。

线能量越大，焊接变形越大。

焊接变形随焊接电流和电弧电压的增大而增大，随焊接速度增大而减小。

在3个参数中，电弧电压的作用明显，因此低电压高速大电流密度的自动焊变形较小。

3.焊缝数量和断面大小。

焊缝数量越多，断面尺寸越大，焊接变形越大。

4.施工方法。

连续焊、断续焊的温度场不同，产生的热变形也不同。

通常连续焊变形较大，断续焊变形最小。

5.材料的热物理性能。

不同的材料，导热系数、比热和膨胀系数等均不相同，产生的热变形也不相同，焊接变形也不相同。

（二）影响焊接构件刚性系数的因素1构件的尺寸和形状。

随着构件刚性的增加，焊接变形越小。

2胎夹具的应用。

采用胎夹具，增加了构件的刚性，从而减少焊接变形。

3装配焊接程序。

装配焊接程序能引起构件在不同装配阶段刚性的变化和重心位置的改变，对控制构件的焊接变形有很大的影响。

一般来说，焊接构件在拘束小的条件下，焊接变形大，反之，则变形小。

三、薄板结结构焊接变形的种类任何钢结构的焊接变形，可分为整体变形和局部变形。

简析薄板焊接变形的控制摘要：薄板焊接工作主要是在我国铁路运输、水路运输以及空中运输等平台的上层建立的大型结构，属于大型结构领域。

薄板其半身具有质量轻、易加工成形以及薄板间连接方便等特点受到了广泛使用。

但是在实际的使用过程中，薄板还具有相对较小的拘束度，因此在焊接工作中通常会出现各种变形问题，严重时还会由于失稳呈现出波浪形，并且很难在对其进行校正。

基于此，本文主要对薄板焊接变形的控制进行了简要的分析，以供参考。

关键词：薄板焊接；变形；控制策略引言在进行薄板焊接时，会出现形态各异的局部变形，这不仅影响外观，降低结构的承载能力，而且极不容易校正，往往耗费大量的人力物力，还达不到要求。

薄板结构焊接变形具有复杂性、多元性，要成功实现薄板焊接变形的控制，必需了解薄板焊接变形质量影响因素。

在焊接过程中，薄板结构件焊接变形主要是受热变形与刚性条件影响，所以要想完全消除焊接变形是不太容易实现的。

为了进一步确保裙架后续装配使用及成品质量，必须从制造工艺入手，对焊接变形加以控制。

1薄板焊接变形的危害由于薄板焊接的应用主要是在各种大型运输企业中，因此薄板的焊接工作就成为了制造工艺中关键的工作程序。

但是在焊接工作实施的时候，都会有两种附加的内应力出现，这些内应力分别是:焊接接头中各个部位所受到的热量以及冷却时间不同，从而产一定的热应力;金相在其组织以及变化上所产生的组织应力，并且这项应力在焊接工作中，由于本身具有约束行为，因此会产生一定的约束应力。

因此，在焊接过程中，如果对于这种应力没有做到更好的控制，那么在焊接工作中，就会因为这些应力过大，而让薄片出现变形的现象更严重。

甚至还会出现裂纹。

2薄板焊接变形影响因素在设计与建造中，薄板一般是指板厚在4-7mm的板材，其中4-5mm焊接为难点。

薄板主要用于上层建筑等位置。

造成焊接变形的主要原因是焊接热应力、残余应力和外力。

对于薄板这些变形因素更为敏感，制造过程中更容易产生变形。

薄板焊接工艺及焊缝质量控制引言薄板焊接是一种常见的工艺，广泛应用于汽车、航空、船舶、家电等领域。

薄板焊接工艺的质量控制直接影响产品的使用寿命和安全性。

本文将介绍薄板焊接的常见工艺和焊缝质量控制方法，希望能够对相关行业的从业者有所帮助。

一、薄板焊接工艺1.1 选择合适的焊接方法薄板焊接通常采用气体保护焊、激光焊、电阻焊等方法。

在选择焊接方法时需要考虑薄板的材质、厚度、形状和焊接要求等因素，以确保焊接质量和效率。

1.2 设计合理的焊接接头薄板焊接的接头设计应该尽量减少应力集中和变形，提高焊接强度和疲劳寿命。

常见的焊接接头形式包括角焊接、对接焊接、角对接焊接等，需要根据具体情况选择合适的接头形式。

1.3 控制焊接参数在进行薄板焊接时，需要控制焊接电流、电压、焊接速度、焊丝直径、气体流量等参数，以确保焊接过程稳定、均匀。

还需要注意预热和后热处理，避免焊接产生裂纹和变形。

1.4 选择合适的焊接材料焊接材料的选择对焊接质量有着重要影响。

通常情况下，焊接材料应该与基材具有相近的化学成分和机械性能，以降低焊接产生的变形和裂纹。

1.5 检验焊接质量焊接完成后需要对焊缝进行检验，包括外观检查、尺寸检查、焊接强度检验、气孔检验等。

只有通过了严格的检验，才能保证焊接质量达到要求。

二、焊缝质量控制2.1 外观质量薄板焊接的外观质量是衡量焊接质量的重要指标之一。

焊缝应该平整、无裂纹、气孔、夹渣等缺陷，焊接起始和终止处应该光滑过渡，不应有太大的高度差。

2.2 尺寸质量薄板焊接的尺寸质量包括焊缝宽度、高度、长度等参数。

焊缝尺寸应该符合设计要求，不应该有偏差和超差，以保证焊接强度和密封性。

2.3 焊接强度焊接强度是评价焊缝质量的重要指标，通常通过拉伸实验、冲击试验、弯曲试验等方法来进行检验。

焊接强度应该满足设计要求，以确保焊接部位的结构安全可靠。

2.4 气孔和夹渣气孔和夹渣是薄板焊接中常见的缺陷，对焊接质量有着重要影响。

气孔和夹渣会降低焊接强度、导致腐蚀和疲劳裂纹的产生，因此需要采取措施避免产生这些缺陷。

分析薄板焊接变形的影响因素及控制摘要：薄板技术在工程中应用范围逐渐广泛，薄板焊接也深受人们的关注。

加强对薄板焊接变形分析，了解影响因素，综合实际状况制定控制手段与措施，可以提升薄板焊接技术的应用效果与质量。

对此文章主要分析薄板焊接变形的影响因素及控制方式，通过对薄板焊接变形问题的分析，了解了切割质量、焊接方式、环境、温度场以及应力场等因素的影响，在焊接过程中，要综合实际状况加强对焊接变形的控制，提出了焊接前期的控制措施、焊接的变形控制处理、焊接之后的控制措施，希望可以为相关研究提供参考。

关键词：焊接；不锈钢薄板；影响因素；控制；薄板钢材作为一种新型的基础手段，在能源紧缺环境中应用较为广泛。

通过对现阶段科技水平分析可以发现，薄板应用中焊接变形问题是较为主要的问题，加强对焊接影响因素的分析，了解关键因素，可以有效的避免薄板焊接变形大、性能差等问题，进而延长薄板的应用寿命，是现阶段国内外研究的重点。

1.薄板焊接变形影响因素相比厚板来说，薄板在实践中很容易出现焊接变形的问题，导致薄板焊接变形的因素较为复杂，具有多元化的特征，而多数都是因为薄板材质较薄，在焊接中随着焊接位置的加热，薄板无法抵抗在温度变化中导致的应变问题，在焊接之后就会出现变形等问题，而焊接的操作水平、焊接环境温度、焊接工具、程序等都会导致薄板焊接变形等问题。

1.1切割方法以及切割质量切割方法是影响薄板焊接变形的重点问题。

现阶段，随着技术手段的成熟，切割钢板的方式种类相对较多，而应用最好的方式就是激光切割方式，在切割过程中激光的热源相对较为集中，相对于传统的切割方式来说，切割过程较为迅速，热量影响也相对较小，这样在切割之后的残余应力积累相对较少，相对于等离子等传统的薄板切割方式来说，可以避免因为切割时间较长导致的应力积累问题，有效控制板边鼓包等质量问题。

选择科学的切割方式会直接影响薄板切割质量，这也是影响薄板焊接变形的关键因素。

1.2焊接方法焊接方法是影响切割质量的重点因素。

简述控制焊接变形的措施工艺措施是指在焊接构件生产制造过程中所采用的一系列措施,将其分为焊前预防措施、焊接过程中的控制措施和焊后矫正措施。

1 焊前预防措施焊前预防主要包括预防变形、预拉伸法和刚性固定组装法。

预变性法或称反变形法是根据预测的焊接变形大小和方向,在待焊工件装配时造成与焊接残余变形大小相当、方向相反的预变形量(反变形量),焊后焊接残余变形抵消了预变形量,使构件恢复到设计要求的几何形状和尺寸。

预拉伸法多用于薄板平面构件,焊接时在薄板有预张力或有预先热膨胀量的情况下进行的。

焊后,去除预拉伸或加热,薄板恢复初始状态,可有效地降低焊接残余应力,控制焊接变形。

预热的作用在于减小温度梯度,不同的预热温度在降低残余应力的作用方面有一定的差别,预热温度在300℃～400℃时,在钢中残余应力水平降低了30%～50%,当预热温度为200℃时,残余应力水平降低了10%～20%。

刚性固定组装法是采用夹具或刚性胎具将被焊构件尽可能地固定,可有效地控制待焊构件的角变形与弯曲变形等。

2 焊接过程控制措施焊接过程控制主要方法有采用合理的焊接方法和焊接规范参数,选择合理的焊接顺序以及采用随焊两侧加热、随焊碾压、随焊跟踪激冷等措施。

选择线能量较低的焊接方法以及合理地控制焊接规范参数可以有效地防止焊接变形。

采用随焊两侧加热、随焊碾压、随焊跟踪激冷等措施可以降低残余应力和减小焊接变形。

采用随焊两侧加热,横向应变、纵向应变和最大剪切应变的分布更加均匀,变化更加平缓,起到减小焊接残余应力和变形的作用。

随焊碾压法由于设备复杂、使用不便等原因,在生产应用中受到一定的限制,但该方法在提高焊接变形等方面具有理想的效果。

随焊激冷法能够显著地降低残余应力和减少焊接变形。

焊接顺序对焊接残余应力和变形的产生影响较大,在采用不同的焊接顺序时,可以改变残余应力的分布规律,但对残余应力整体幅值的降低作用不大,同时该方法对于控制焊接变形有较大的作用,尤其在多道焊中,作用更加明显。

薄板焊缝防变形措施方案引言薄板焊接是一种常见的工艺，但由于焊接过程中的热影响、焊接热收缩等因素，容易导致焊缝变形。

焊缝的变形会影响零件的装配精度、尺寸稳定性以及使用效果，因此需要采取一系列防变形措施来保证焊接质量和零部件的稳定性。

1. 材料选择选择具有较小热膨胀系数的材料，可以减小焊缝产生的变形。

一般来说，低碳钢或不锈钢都是较好的选择。

2. 工艺设计在进行薄板焊接前，需要进行详细的工艺设计，包括焊接位置、焊接顺序、装夹方式等。

2.1 焊接位置尽量将焊缝设计在结构中心或对称位置，以减小焊缝变形。

避免将焊缝放置在重要位置，如连接面或装配孔上。

2.2 焊接顺序合理的焊接顺序可以减小瞬态热应力和热塑性变形。

一般来说，从内部向外部的顺序焊接可以减小变形。

也可采用交叉焊接顺序，即分成多个小区域交错焊接。

2.3 装夹方式适当的装夹方式可以减小焊缝的变形，主要有以下几种方式：- 使用适当的夹具和固定支撑，使焊件受力均衡，减小变形。

- 采用气动夹具，通过内部气压来固定焊件，减小变形。

3. 焊接参数控制合理的焊接参数可以控制焊缝的变形。

3.1 焊接电流和电压合理选择焊接电流和电压可以控制焊缝的热输入量，从而减小热变形。

3.2 焊速控制合适的焊接速度可以减少热影响区的面积，减小变形。

太快的焊接速度会增加焊接热输入，太慢的焊接速度则会增加变形风险。

3.3 焊接顺序将焊缝分成多个局部区域进行焊接，并遵循逆时针或顺时针的焊接顺序，可以减小变形。

4. 临时固定和支撑采用合适的临时固定和支撑方式，可以有效减小焊缝变形。

4.1 用临时支撑支撑构件在进行焊接之前，可以在焊缝附近使用临时支撑件来支撑构件，从而减小变形。

4.2 采用临时固定件夹紧焊缝在焊接过程中，使用临时固定件夹紧焊缝，以减小受热部位的变形。

5. 焊后处理焊后处理可以进一步减小焊缝的变形。

5.1 热处理采用热处理方法，例如退火或回火处理，可以减小焊接残余应力，进一步减小焊缝变形。

论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法
船舶薄板焊接是指在造船过程中，将多个薄板通过焊接工艺连接起来，形成船体的结构。

船舶薄板焊接中常常会出现变形问题，这主要是由于焊接产生的热量引起的。

船舶薄板焊接的变形问题主要表现为焊缝区域局部变形、板材整体变形和边缘变形等。

焊缝区域局部变形主要是由于焊接热源的局部作用导致的，而板材整体变形则是由于整个
板材受热后发生的热胀冷缩效应引起的。

边缘变形主要指板材边缘处的变形，它是由于焊
接过程中边缘的局部浸热造成的。

1. 控制焊接工艺参数：选择合适的焊接电流、电压、焊接速度和焊接能量等参数，
使得焊接过程中的热量产生和分布均匀，从而减小变形的发生。

2. 使用预热和后热处理：预热可以使板材达到较高的温度，从而减小焊接时的热变形。

后热处理则可以通过加热或冷却的方式，使焊接后的板材恢复到正常的形状和尺寸。

3. 采用适当的紧固装置和支撑结构：在焊接过程中，可以使用紧固装置和支撑结构
来固定和支撑板材，减小板材的变形。

4. 使用适当的焊接顺序：根据焊接结构和板材的特点，合理安排焊接顺序，避免局
部变形的积累，从而减小整体变形。

5. 优化板材布置和焊缝设计：合理布置板材和焊缝的位置和形状，使得变形的发生
尽量均匀分布，从而减小整体变形和局部变形。

船舶薄板焊接的变形问题是一个复杂而严重的问题，但通过合理控制焊接工艺参数、
预热和后热处理、使用紧固装置和支撑结构、优化布置和设计等方法，可以有效地控制船
舶薄板焊接的变形问题，保证焊接质量和船体的整体性能。

第28卷第4期Vol.28No.42007青岛理工大学学报Journal of Qingdao Technological University大面积薄钢板平铺焊接变形的控制技术覃志清,姚建伟(青岛安装建设股份有限公司,青岛266042)摘　要:薄钢板焊接变形是施工过程的控制重点,结合工程实例,针对焊接面积大,钢板较薄,整体表面要求平整,耐久滚压等特点,从焊接变形控制措施,施工技术措施,施工工艺环节出发,系统介绍了从板幅选择、排料、施工、过程控制等方面所采取的施工措施,工程实践表明所采取的施工措施保证了工程的质量.关键词:大面积薄钢板;平铺焊接;焊接变形;施工技术中图分类号:TU741.2 文献标志码:A 文章编号:1673—4602(2007)04—0117—04 如何控制焊接应力和变形到最小,是大面积薄钢板焊接中最关键的一个环节,合理的施工顺序可以减少结构内部残余应力,使整体钢板不变形.不同的施工顺序,大面积薄钢板的变形程度不一样,例如在韩国的一个项目中,钢板敷设之前,没有预埋角钢框,钢板敷设满焊完后,使用过程中受热变形,大面积鼓起或凸起,钢棍子和叉车过时,产生振动,对设备的稳定生产产生影响.因此选择合理的构件组拼顺序、焊接顺序、焊接方法,把大面积薄板焊接变形控制到最小[122].1　工程概况晓星钢帘线(青岛)有限公司安装工程,由韩国独资建设,占地面积161000m2.一期、二期车间建筑面积各为37250m2,主要分为A区:一次拉丝、B区镀锌、C区绞线区.其中C区面积12000m2,全部采用δ=5mm的花纹钢板平铺地面,并进行全部焊接.2　技术难点C区生产车间200m×60m,建筑面积12000m2,根据绞线机的工艺性能,一般的水泥地面满足不了缠线钢辊子的来回拖动,且地面灰尘直接影响着钢丝的产品质量,以至整个车间都要全铺花纹板,并且焊接部位一切满焊.由于焊接整体面积大,且钢板薄,施焊过程中,局部高温受热造成焊件温度分布不均匀,焊件组拼的顺序和焊接顺序不一样,最终导致了钢板结构内部产生焊接应力和变形[3].为使整体钢板不变形以及焊接应力和变形控制到最小,必须了解焊接变形产生原因,采取有效合理的焊接顺序和焊接方法.3　焊缝预控措施3.1　焊接变形产生的原因[425]在焊接过程中,不均匀的受热,使得焊缝及其附近的温度很高,而远处大部分金属表面不传热,其温度还是室内温度,这样不等的膨胀和收缩,冷却后,焊缝就产生了不同程度的收缩和纵向内应力以及横向内应力,造成了焊接结构的各种变形.当受热温度小于塑性变形温度时,冷却后存在残余变形而不存在残余应力;加热温度大于塑性变形温度时可能会出现下面三种情况:①当焊件之间有间隙时,仅出现残余变形而无残余应力;②如焊件受到限位,那么焊件没有变形而存在较大的残余应力;③如果焊件间隙预留不充分,焊件既存在残余应力又存在残余变形.收稿日期:2007—03—19青岛理工大学学报第28卷图2　钢板边缘一侧加热和冷却时的应力和变形图1　钢板中心加热和冷却时的应力与变形 由于车间的焊缝坡口是对接形式,板的面积比较大,导致了焊件的受热不均匀,焊缝部位温度比较高,离焊缝部分越远,温度越低,这样,焊件收缩不充分,导致焊件中既存在残条应力又存在残余变形,图1、图2是钢板受热引起的应力和变化图.(1)钢板中心加热引起的应力与变化见图1.(2)钢板一侧加热引起的应力与变化见图2.总之,在钢板焊接过程中,由于受热不均,只要温度高于材料屈服点的温度,钢板就会产生塑性变形.冷却后必然有残余应力与残余变形.3.2　焊接残余应力的分布[3]焊接残余应力分为纵向残余应力和横向残余应力,作用方向平行于焊缝轴线方向的残余应力称为纵向残余应力σx 1,在焊接结构中,焊缝及其附近区域的纵向残余应力应为拉应力,一般可达到材料的屈服点,随着焊缝距离的增加,拉应力急剧下降为压应力.其分布情况见图3.将垂直于焊缝轴线的残余应力称为横面残余应力,焊缝及其附近塑性变形区的纵向收缩而引起的横向残余应力σy 1,见图4.图3　横向收缩时引起的纵向残余应力σx 的分布图4　纵向收缩引起的横向残余应力σy1的分布一条焊缝先焊的部分先冷却,后焊的部分后冷却,先冷却的部分又限制后冷却的横向收缩,就引起了横向残余应力σy 2,见图5.横向残余应力的两个组成部分同时存在,焊件中的横向残余应力是δy 1与δy 2的合力.4　施工工艺和技术措施4.1　施工顺序由于施焊面积比较大,为使焊接变形达到最小,首先选择合理的板幅和组拼顺序、焊接顺序和焊接方法,尽量减少焊缝数量和焊缝尺寸,具体施工顺序如下:板幅选择→排料→号样→固定划焊→平整满焊→消除应力811第4期 覃志清,等:大面积薄钢板平铺焊接变形的控制技术图5　不同方向焊接时σy 2的分布 (1)预埋件、板幅选择:采用L40×4的角钢框进行整体预埋,纵向边框中心距1263mm ,横向中心距1200mm.花纹钢板选用4000×1260的板幅,既节约材料损耗又能保证焊接的牢固和整体的焊接效果.(2)排料和号样:根据车间开间和进深及预埋角钢的尺寸进行排料,花纹钢板严禁采用卷板开平钢板,避免材料本身应力的出现,对材料稽核尺寸检验,保证材料的对角线与预埋角钢框对角线的统一,避免出现纵、横焊缝歪斜影响整体外观效果,防止出现花纹钢板四边与角钢搭界处尺寸大小不一,确保焊接的牢固性和耐久性.(3)固定划焊:花纹钢板局部开口,便于进行局部焊接固定,固定后进行机械锤击,消除局部焊接后的应力,并进行单张钢板的划焊,划焊长度控制在100～150mm 之间,完毕后再次进行锤击,释放局部应力.保证接触面的饱和性.(4)平整满焊消除应力:整体焊接完毕后再进行锤击平整,释放整体应力,克服局部翘起,保证整体的平整度.4.2　减小焊接残余应力的措施(1)从设计措施考虑:花纹板下料时,用等离子切割机代替氧气方法进行切割,使切口受热比较均匀,产生的残余应力比氧气切割产生变形轻.(2)尽量减少钢板的焊缝数量和焊缝尺寸,根据进货钢板尺寸(4000mm ×1263mm ),在土建基础上预埋角钢框(1200mm ×1263mm ),并保证角钢框的纵向平行度和横向平行度以及整个平面的水平度,这样大幅度减少焊缝数量.然后根据所买的钢板板幅,横向是1263mm ,纵向是4000mm ,进行钢板敷设,并且在纵向方向上与预埋角钢搭接部位,加工两个方口(10mm ×30mm ),进行钢板定位,与预埋角钢进行点焊.结合实际焊接顺序和方向,花纹板纵向定位位置有6点左右,具体位置见图6.图6　角钢框与花纹板平面布置图图7　钢板焊接顺序示意图然后对横向焊缝进行施焊.焊接方法采用分段退焊法,从中间向两边施焊,一般每隔500mm 进行分段施焊,当横向焊缝满焊结束后,用锤击焊缝法,即用圆头小锤对焊缝敲击,使焊缝适当锻延,使其伸长来补偿焊接过程中产生的收缩量,减少焊接收缩量.随后把纵向点焊(焊点1、2、3、4、5、6)消去,使钢板尽量回复原结构形式,再对纵向焊缝施焊,最后对四个开口进行满焊,满焊之前首先要用吸尘器把槽里灰尘和焊渣吸净,以防止焊接过程有杂物产生气泡和气孔.最后用小锤敲击焊缝,使其焊接变形到最小.这是一张板幅的焊接顺序,具体焊接顺序见图7.对于大面积的钢板敷设,施焊方法同上,结合预埋角钢框,钢板敷设过程中存在着交叉焊缝,其焊接顺序见图8.(3)采用二氧化碳气体保护焊进行焊接,可减少焊接电流,且焊接速度比手工电弧焊快,使焊接变形轻.总之,为了减少焊接变形,必须尽量减少焊缝的数量和焊缝尺寸,避免焊缝过度集中,焊缝间应保持足911青岛理工大学学报第28卷图8　平面交叉焊缝的焊接顺序够的距离,其次要采用合理的装配焊接顺序和方向,选择合理的焊接规范,减少和控制焊接变形到最小.5　结束语一期工程于2005年1月10日投产使用,二期工程于2006年5月28日投产使用,至今使用效果良好,没出现凸起、开裂现象,钢辊子在地面上滚动没出现钢板与地面间的振动现象,克服了韩国国内类似项目使用过程中出现的振动和凸起现象,得到了韩国投资方的好评.采用事前、事中和事后的控制措施,对每道工序进行检查,有效地克服了薄钢板焊接变形现象,保证了整体焊接质量和整体美观效果,取得了良好的经济和社会效益.参考文献:[1]　傅荣柏.焊接变形的控制技术[M ].北京:机械工业出版社,2006.[2]　宋天民.焊接残余应力的产生与消除[M ].北京:中国石化出版社,2006.[3]　田锡唐.焊接结构[M ].北京:机械工业出版社,1982.[4]　邢小林.焊接结构生产[M ].北京:化学工业出版社,2002.[5]　王国凡.钢结构焊接制造[M ].北京:化学工业出版社,2004.[6]　姚建伟,王海燕.大截面薄钢板焊接风管施工技术[J ].青岛理工大学学报,2006,27(6):81284.on the control technology of largesurface plate w elding distortionQ IN Zhi 2qing ,YAO Jian 2wei(Qingdao Installation &Construction Co.Ltd.,Qingdao 266042,China )Abstract :Because of t he characteristic of large 2area plate ,t he demand for even surface of t hin 2steel is paperbacked and anti 2roller ,plate welding distortion is t he cont rol keystone in const ruction process.Ac 2cording to p roject instance ,t his paper introduces t he const ruction measure used in plate 2selection ,steel 2arraying ,const ructing and process 2cont rolling f rom t he welding deformation cont rol measure ,t he con 2struction technology measure ,t he craft link angle.The p roject sample indicates t he measure which guarantees an engineering p roject quality.K ey w ords :large 2area plate ;paperbacked welding ;welding distortion ;const ruction technology作者简介:覃志清(19782　),男,山东青岛人.工程师,主要从事设备加工以及钢结构制作安装.021。

焊接变形的控制与整复焊接变形的控制与整复工件在焊接后由于热量的分布不均匀，以及焊缝的收缩。

使工件产生变形，对工件的尺寸和外观产生很大的影响，所以我们在焊接过程中就应该尽量减少变形，主要有以下几种方法：1.焊接前应检查零件是否符合图纸要求（包括零件是否平直，角度是否符合要求，各项尺寸有无偏差，各项偏差对装配有多大影响。

）2.在装配过程中要注意图纸焊缝的分布情况，以确定定位点焊的位置。

3.在焊接过程中应注意焊接热量的均匀分布，对较大的工件，由于焊缝分布广，而且焊缝较多，焊接时应该注意焊缝的对称性。

对较长的焊缝进行焊接时要从中间往两边退焊，不可以从头焊到尾。

4.对内部焊缝较多的工件焊接时，要注意焊缝周围的拘束，先焊中间的焊缝，最后焊两端的焊缝。

5.定位焊点要小而牢固，并根据工件的变形大小决定定位点的多少。

以避免由于变形拉断定位点而产生尺寸偏差6.有些工件由于焊好后体积较大整复较困难，我们可以采取在未焊前反变形的措施。

7.对于变形较大和薄壁件，可以采取刚性固定的方法，同时可以采取增强散热的方法。

（水冷却，加铜忖垫等）8.选择合理的焊接方法（TIG，MIG，MAG，MMG）和焊接参数（电流，电压，气体种类流量）焊接过程中产生的变形影响了工件的尺寸和外观，其整复方法主要有以下几种：1.机械校正法：采用手工锤击压力机等机械方法使工件产生和焊接变形相反的塑性变形。

校正前要分析焊缝应力的方向，找准应力点，然后采取适当的方法。

一般情况下变形都是由于焊缝收缩引起的，所以我们可以采取对焊缝进行锤击的方法使焊缝延伸，从而抵消焊缝收缩引起的变形。

对于用锤击不能产生作用的工件校正，可以用压力机校正。

2.火焰校正法：火焰加热产生局部的压缩塑性变形，使较长的金属材料在冷却后缩短来消除变形，使用时应控制加热的温度及位置，对于低碳钢和普通低合金钢，常采用600-800 0C 的加热温度。

由于这种方法需要对工件再次加热至高温，所以对于低合金钢等材料应慎用。