庚柏濤

（大慶石油管理局有限公司裝備制造分公司,黑龍江 大慶 163000）

金屬結(jié)構(gòu)件，就是用金屬為原材料制作成的可組合的標(biāo)準(zhǔn)工件，使用它可以用簡(jiǎn)便的安裝方法，完成對(duì)工件的裝配工作。在生產(chǎn)金屬結(jié)構(gòu)件時(shí)，通常采用焊接技術(shù)對(duì)零部件進(jìn)行固定，然后在進(jìn)行生產(chǎn)加工，但在焊接過(guò)程中，往往會(huì)因?yàn)樵S多因素導(dǎo)致焊接變形，對(duì)生產(chǎn)造成一定的影響。為此，金屬結(jié)構(gòu)焊接變形的控制和矯正途徑就顯得十分重要。

1 常見(jiàn)的焊接變形的類型

（1）金屬結(jié)構(gòu)的橫向變形和縱向變形。金屬結(jié)構(gòu)的橫向變形和縱向變形可以統(tǒng)稱為收縮變形。橫向變形的原因主要是由于金屬構(gòu)件在加熱過(guò)程中，受熱的地方不同，受熱程度不同，然后金屬構(gòu)件在后期的冷卻過(guò)程中也會(huì)有所不同，因此導(dǎo)致了金屬結(jié)構(gòu)的橫向變形；縱向變形的原因主要是金屬構(gòu)件在冷卻時(shí)，金屬板由于受熱程度較大造成的壓縮度較大，同理，冷卻對(duì)的收縮度也較大，所以就導(dǎo)致了金屬結(jié)構(gòu)的縱向變形。

（2）金屬結(jié)構(gòu)的角變形和彎曲變形。角變形發(fā)生的部位主要是在焊接的接頭、對(duì)接的接頭以及接頭焊縫中。是由于金屬構(gòu)件的金屬板比較厚，而后的金屬板并不能達(dá)到均勻受熱的狀態(tài)，會(huì)出現(xiàn)一邊熱一邊涼的情況，局部受熱的金屬板受熱的一方溫度高，沒(méi)有受熱的金屬板一方溫度較低，因此導(dǎo)致了金屬構(gòu)件收縮不能完全一致，從而使得角度發(fā)生改變，造成了金屬構(gòu)件的角變形；另外，彎曲變形也是金屬構(gòu)件在焊接過(guò)程中比較常見(jiàn)的變形類型，這類變形給金屬構(gòu)件帶來(lái)的影響非常大，彎曲變形的原因是金屬構(gòu)件在冷卻時(shí)出現(xiàn)了收縮，使得金屬構(gòu)件的橫向和縱向收縮均受損，所以發(fā)生了彎曲變形，給金屬構(gòu)件的焊接造成了很大的困擾。

（3）金屬結(jié)構(gòu)的扭曲變形和波浪變形。由于縱向焊接分布極不均勻，焊接順序亂等因素的影響，使得金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了扭曲變形，扭曲變形是焊接變形中一種很復(fù)雜的現(xiàn)象，不容易形成，但一旦形成也很難進(jìn)行矯正；波浪變形是焊接過(guò)程中加熱的殘余熱力所導(dǎo)致的，主要出現(xiàn)在比較薄的金屬板上，薄的金屬板受熱和冷卻速度快使得金屬構(gòu)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了相應(yīng)的變化，金屬板自身無(wú)法承受因此造成了波浪變形。

2 金屬結(jié)構(gòu)焊接變形的影響因素

焊接變形可以分為整體變形和局部變形兩部分，整體變形是全部金屬板發(fā)生變形，變形的原因是焊接時(shí)受熱區(qū)域的不同引起的。在金屬構(gòu)件焊接過(guò)程中，一般不會(huì)出現(xiàn)整體變形，否則會(huì)很難矯正；局部變形是金屬板某部分區(qū)域發(fā)生變形，局部變形是比較容易矯正的。金屬結(jié)構(gòu)焊接變形的影響因素如下。

（1）焊接時(shí)焊縫接觸面積的影響。焊縫接觸面積的大小要在預(yù)期的范圍內(nèi)，如果焊縫接觸面積過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致受熱不均，同時(shí)冷卻的收縮性能變差，容易發(fā)生金屬板變形。

（2）焊接時(shí)熱輸入的影響。通常情況下，熱輸入較大，受熱的區(qū)域和范圍也就越大，因此冷卻的速度就會(huì)變慢，接頭的可塑性就會(huì)變差，不管是橫向變形、縱向變形、角變形還是波浪變形都會(huì)受到影響。

（3）金屬構(gòu)件的預(yù)熱、層間溫度的影響。當(dāng)預(yù)熱和層間溫度過(guò)高時(shí)，熱輸入就會(huì)增大，進(jìn)而冷卻速度變慢，金屬板就會(huì)發(fā)生變形。

（4）焊接方法的影響。在金屬結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中，焊接方法的不同會(huì)導(dǎo)致焊接變形程度不同，比如使用手工電焊，往往因?yàn)槿藶檎`差導(dǎo)致金屬板發(fā)生變形。

（5）焊縫位置的影響。在焊接中，如果焊縫位置在金屬板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中不對(duì)稱，就會(huì)引起各種變形。

（6）結(jié)構(gòu)形狀的影響。結(jié)構(gòu)形狀的不同，即結(jié)構(gòu)剛性的不同，對(duì)于剛性大的構(gòu)件，焊接后變形程度較小，而剛性小的構(gòu)件，焊接后變形程度較大。

（7）焊接規(guī)范的影響。各種金屬構(gòu)件都有其特定的裝配方式，不同的裝配方式會(huì)影響結(jié)構(gòu)的變形。

3 金屬結(jié)構(gòu)焊件變形的控制方法

（1）焊接節(jié)點(diǎn)的合理性。就金屬構(gòu)件的焊接而言，焊接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是十分重要的，科學(xué)合理的焊接節(jié)點(diǎn)可以使整個(gè)焊接流程順利進(jìn)行。為此，在焊接前相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該繪制出圖紙，操作人員根據(jù)圖紙進(jìn)行焊接，圖紙的設(shè)計(jì)一定要重視焊接節(jié)點(diǎn)的安排，從而保證整個(gè)焊接過(guò)程的進(jìn)行。因此，按照當(dāng)今的金屬結(jié)構(gòu)焊接來(lái)說(shuō)，焊件中的焊縫數(shù)量和大小不可以過(guò)大或者過(guò)多，只有這樣才能夠有效保證焊接變形。另外，焊接節(jié)點(diǎn)的承受力一定要符合預(yù)定的目標(biāo)，不可過(guò)大，減少焊接接頭與焊縫之間的接觸，從而有效地減少因焊接節(jié)點(diǎn)的不合理而發(fā)生的焊接變形。

（2）焊接順序的有序性。在金屬結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，發(fā)生焊接變形的主要原因之一是由于焊接順序的錯(cuò)亂，這是因?yàn)楹附禹樞蚝艽蟪潭壬嫌绊懥撕附幼冃蔚某潭?，這就需要在焊接時(shí)相關(guān)操作人員具備豐富的經(jīng)驗(yàn)，憑借經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇焊接順序，在金屬結(jié)構(gòu)焊接時(shí)有序的焊接順序可以矯正和控制焊接變形。當(dāng)然，不同的金屬結(jié)構(gòu)焊接變形的影響因素也存在著很大的不同，焊件的焊縫不同則需要不同的焊接方式，例如T型金屬結(jié)構(gòu)，在其焊接過(guò)程中需要采用尖端焊接的方式，然后在整個(gè)焊接過(guò)程中橫向焊接，再進(jìn)行縱向焊接，采用這樣順序的焊接順序就可以有效地保證焊接的正常進(jìn)行。

（3）焊接方法的有效性。合理有效的焊接方法可以使整個(gè)焊接過(guò)程事半功倍，選擇一個(gè)好的焊接方法可以確保焊接過(guò)程中不易發(fā)生變形。近年來(lái)，我國(guó)金屬結(jié)構(gòu)焊接方法已經(jīng)趨于成熟，焊接方法也很多，要想讓這些焊接方法充分發(fā)揮出最大的效益，還要針對(duì)不同的金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇。

（4）焊接人員的專業(yè)素養(yǎng)。對(duì)于金屬焊接來(lái)說(shuō)，焊接人員的專業(yè)程度是至關(guān)重要的，在焊接過(guò)程當(dāng)中，如果焊接人員有所懈怠，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)焊接過(guò)程功虧一簣，如果焊接人員操作不到位，出現(xiàn)任何問(wèn)題，將會(huì)影響整個(gè)金屬焊接。為此，必須提高焊接人員的專業(yè)技能和承擔(dān)意識(shí)，必要時(shí)，要對(duì)焊接人員進(jìn)行監(jiān)督，嚴(yán)格要求焊接人員，設(shè)立獎(jiǎng)懲制度，促進(jìn)焊接人員的積極性。

4 矯正金屬結(jié)構(gòu)焊接變形的有效措施

（1）對(duì)金屬結(jié)構(gòu)焊接變形進(jìn)行外力矯正。在對(duì)金屬焊接變形進(jìn)行矯正時(shí)，可以利用外部作用力對(duì)其進(jìn)行矯正。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生變形部位施加物理外力的方式，使其金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行舒展，從而使變形的部位恢復(fù)到變形之前的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)焊接變形的矯正。通常情況下，對(duì)于比較小的金屬構(gòu)件，可以利用錘子等工具對(duì)變形處進(jìn)行敲打，從而使焊縫實(shí)現(xiàn)延展，從而矯正金屬結(jié)構(gòu)；而大型的金屬構(gòu)件，由于其重量、體積都比較大，所以一般都會(huì)使用噸位比較大的壓力機(jī)對(duì)其進(jìn)行矯正。但值得注意的是，外力矯正的方式雖然較為簡(jiǎn)單，但是其容易造成金屬疲勞，影響金屬的強(qiáng)度，所以外力矯正的方式只能局限于延展性、塑性比較高的金屬材料上。

（2）對(duì)金屬結(jié)構(gòu)焊接變形進(jìn)行加熱矯正。除了外力矯正的方式以外，還可以通過(guò)二次加熱的方式對(duì)金屬結(jié)構(gòu)焊接變形進(jìn)行矯正。金屬結(jié)構(gòu)之所以會(huì)出現(xiàn)焊接變形，其主要原因就是在焊接期間，金屬結(jié)構(gòu)受熱不均勻造成的。因此，可以通過(guò)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的二次加熱，提升變形部位的可塑性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接部位的矯正。但是，在通過(guò)二次加熱的方式對(duì)金屬結(jié)構(gòu)焊接變形進(jìn)行矯正時(shí)，要根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)的型變量對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)和把控，因?yàn)橥环N金屬在不同的溫度下，會(huì)產(chǎn)生不同的形態(tài)變化，如果對(duì)溫度的把控做都不夠到位，那么金屬結(jié)構(gòu)在二次加熱后就會(huì)變都更脆，容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

5 結(jié)語(yǔ)

金屬結(jié)構(gòu)焊接引起的變形危害是非常大的，焊接中由于焊接溫度的變化而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形，會(huì)大大影響使用金屬構(gòu)件行業(yè)的發(fā)展，所以，我們應(yīng)該在發(fā)現(xiàn)焊接變形之前就找出問(wèn)題所在，進(jìn)行及時(shí)的預(yù)防與矯正，從而有效地減少金屬結(jié)構(gòu)焊接變形。