羅寶宇，白愛東

（1.阿克地區(qū)沙雅中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校；2.阿克蘇地區(qū)庫車中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，新疆 阿克蘇 842000）

金屬結(jié)構(gòu)件通常包括箱型結(jié)構(gòu)以及框架結(jié)構(gòu)兩種形式，在對金屬結(jié)構(gòu)件進行組裝的過程中，首先需要通過焊接來將需要組裝的結(jié)構(gòu)件進行合理的定位，避免其在后續(xù)組裝過程中金屬結(jié)構(gòu)件發(fā)生不必要的偏移，從而有效提升金屬結(jié)構(gòu)件的組裝速度以及組裝質(zhì)量。但是，在實際的焊接組裝過程中，金屬結(jié)構(gòu)件的焊縫周圍常常會出現(xiàn)焊接應(yīng)力，焊接應(yīng)力的存在極易導(dǎo)致金屬構(gòu)件在焊接過程中發(fā)生變形，從而對金屬結(jié)構(gòu)件整體的質(zhì)量造成嚴重的影響，繼而對相關(guān)產(chǎn)品后續(xù)的加工增加極大的負擔(dān)，而且也容易增加很多不必要的成本支出?；诖?，在金屬結(jié)構(gòu)件焊接過程中進行有效的焊接變形控制，是保證金屬結(jié)構(gòu)件以及相關(guān)產(chǎn)品整體質(zhì)量的關(guān)鍵。

1 金屬結(jié)構(gòu)件組裝

金屬結(jié)構(gòu)件在實際的組裝過程中主要需要經(jīng)過三項流程，即下料、彎折以及組裝，其中下料作為組裝過程中的第一個環(huán)節(jié)，對整個結(jié)構(gòu)件組裝流程的順利進行以及產(chǎn)品整體質(zhì)量的保證有著重要的影響。在下料過程中，由于大部分金屬結(jié)構(gòu)件的形狀通常比較復(fù)雜，而且相關(guān)部件的尺寸會相對較大，為了有效保證金屬結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量，需要對下料的尺寸進行嚴格的把控，確保下料環(huán)節(jié)中金屬原料的長度、寬度以及厚度等尺寸與圖紙中的要求一致。其次，由于金屬結(jié)構(gòu)件的蓋板尺寸通常比較大，因此在組裝過程中需要將蓋板兩端進行一定程度的彎折處理，在彎折過程中，必須保證彎折兩端的蓋板長度保持一致，目前常用的彎折手段有火焰彎折以及油壓彎折。在合理的下料以及標準的彎折流程結(jié)束后，最后便是金屬結(jié)構(gòu)件的組裝，組裝過程中，相關(guān)操作人員必須嚴格按照圖紙進行組裝，同時通過合適的平臺對需要組裝的金屬結(jié)構(gòu)件進行支撐，在將金屬結(jié)構(gòu)件兩邊的側(cè)板進行切割后，需要對其進行一定的打磨，從而防止側(cè)板上的金屬毛刺影響后續(xù)的焊接效果。

2 金屬結(jié)構(gòu)件焊接應(yīng)力以及焊接變形產(chǎn)生的原因

2.1 金屬結(jié)構(gòu)件焊接應(yīng)力產(chǎn)生的原因

金屬結(jié)構(gòu)件在焊接過程中，焊接點處的溫度會非常高，而焊接點以外的區(qū)域相對焊接點處而言溫度較低，故形成了一定的溫度差。溫度差的存在使得金屬結(jié)構(gòu)件的體積發(fā)生變化，從而導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)件發(fā)生一定程度的變形。

金屬結(jié)構(gòu)件的焊接應(yīng)力根據(jù)其作用方向通常分為橫向應(yīng)力、縱向應(yīng)力以及與結(jié)構(gòu)件厚度有關(guān)的焊接應(yīng)力，其中橫向應(yīng)力是與焊縫軸呈垂直關(guān)系的一種應(yīng)力，而縱向應(yīng)力則是與焊縫軸呈平行關(guān)系。之所以產(chǎn)生不同方向的焊接應(yīng)力，主要是因為焊接過程產(chǎn)生的局部高溫導(dǎo)致金屬原料受熱不均。不同溫度下，靠近焊接點處的金屬原料主要受熱應(yīng)力的影響，而距離焊接點較遠的金屬原料則主要受壓應(yīng)力的影響。

2.2 金屬結(jié)構(gòu)件焊接變形產(chǎn)生的原因

由于受到不同方向焊接應(yīng)力的影響，金屬結(jié)構(gòu)件往往會發(fā)生變形，金屬結(jié)構(gòu)件的焊接變形主要分為局部變形以及整體變形，局部變形通常是指金屬結(jié)構(gòu)件的局部發(fā)生變形，在焊接過程中可以對其進行有效的恢復(fù)。而整體變形下的金屬結(jié)構(gòu)件的形狀尺寸皆發(fā)生了一定程度的改變，其通常是由于不同方向焊接應(yīng)力作用下導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)件收縮，變形后不能恢復(fù)原狀，因此，在實際焊接過程中，應(yīng)該最大限度地避免整體變形的發(fā)生。

導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)件焊接變形的原因主要有兩方面：一方面是因為焊接過程中金屬結(jié)構(gòu)件不均勻的局部加熱，由于焊接過程中焊接點處的溫度遠高于其他區(qū)域，溫度差的存在使得金屬結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)不同程度的熱膨脹，從而導(dǎo)致焊接變形的發(fā)生。另一方面是由于在焊接完成時，金屬結(jié)構(gòu)件往往需要進行冷卻，但是在冷卻過程中，由于焊接應(yīng)力的存在，使得金屬結(jié)構(gòu)件再次發(fā)生一定程度的收縮。除了這兩個方面外，金屬結(jié)構(gòu)件的焊接工藝、焊接順序以及焊接坡口的角度等因素皆會對焊接變形的發(fā)生產(chǎn)生一定的影響。

3 減少焊接應(yīng)力以及避免焊接變形的措施

3.1 設(shè)計合理的裝配順序和焊接順序

不同的裝配順序以及焊接順序會對金屬結(jié)構(gòu)件的焊接結(jié)果產(chǎn)生不同的影響，為了避免焊接變形的發(fā)生，應(yīng)該根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)件的特點選擇合理的裝配順序以及焊接順序。通常情況下，在對金屬結(jié)構(gòu)件的裝配順序以及焊接順序進行設(shè)計時，應(yīng)該遵循以下三條原則：首先，應(yīng)該將收縮量較大的焊縫排在焊接的首位，保證其整體應(yīng)力最??；其次，焊接過程中應(yīng)該對稱施焊，對稱施焊不僅能夠?qū)崿F(xiàn)焊接過程中的受熱均勻，而且可以使焊縫間的應(yīng)力相互作用抵消，從而避免金屬結(jié)構(gòu)件的變形發(fā)生；最后，在退焊過程中采用分段退焊的方式，同樣為了保證金屬結(jié)構(gòu)件的受熱均勻。

3.2 選擇正確的焊接方向

焊接過程中，通常較長的金屬結(jié)構(gòu)件往往會產(chǎn)生相對較大的拉應(yīng)力，因此如果對較長的結(jié)構(gòu)件采用直通焊接方法的話，極易導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生非常嚴重的變形，這是因為焊接過程中除了熱量分布不均外，在焊接完成金屬結(jié)構(gòu)件進行冷卻的過程中，其受到的約束程度并不相同?；诖耍诤附舆^程中，要確保結(jié)構(gòu)件焊縫的橫向與縱向在焊接時能夠自由收縮。除此之外，在對有交叉焊縫接頭的金屬結(jié)構(gòu)件進行焊接時，應(yīng)該對收縮量較大的結(jié)構(gòu)件焊縫進行焊接。根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點以及焊縫特點選擇正確的焊接方向是有效降低溫度差影響的重要方法，能夠有效降低金屬結(jié)構(gòu)件焊接過程中發(fā)生的變形。

3.3 盡量縮減焊縫的尺寸以及數(shù)量

除了裝配順序、焊接順序以及焊接方向外，焊縫的尺寸以及數(shù)量同樣也是容易引起焊接變形的關(guān)鍵因素，因為焊接數(shù)量越少，金屬結(jié)構(gòu)件所接收的焊接熱量越少，變形量也就越小。基于此，應(yīng)該最大限度縮減焊縫的尺寸以及數(shù)量。具體操作過程中，首先，應(yīng)該盡量保證焊縫之間的合理距離，避免各個焊縫的距離過度集中；其次，對于焊接的整體位置布局進行合理的設(shè)計，在保證焊接質(zhì)量的同時對焊縫的尺寸以及數(shù)量進行控制；最后，對于結(jié)構(gòu)尺寸相對比較小的金屬結(jié)構(gòu)件，在焊接完成后，應(yīng)該將其進行加熱，保證其受熱均勻，同時在冷卻過程中應(yīng)該緩慢冷卻，避免金屬結(jié)構(gòu)件存在大的溫度反差，從而對金屬結(jié)構(gòu)件的焊接變形進行控制。

3.4 預(yù)變形措施以及防變形工裝的采用

根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點，可以對其焊接變形的方向進行判斷，從而在焊接過程中通過相關(guān)工裝或者措施的采用來實現(xiàn)針對焊接變形的反變形，繼而在一定程度上對可能產(chǎn)生的焊接變形進行抵消。對于一些材質(zhì)特點以及構(gòu)造相對特殊的金屬結(jié)構(gòu)件而言，在焊接過程中可以對其增加相適應(yīng)的防變形工裝，在防變形工裝的固定壓板的約束下，最大限度實現(xiàn)對焊接變形的有效控制。

4 結(jié)語

金屬結(jié)構(gòu)件組裝過程中，往往需要通過焊接技術(shù)對其進行定位，但是焊接過程中，金屬結(jié)構(gòu)件通常會因為焊接應(yīng)力的產(chǎn)生而發(fā)生變形，從而影響金屬結(jié)構(gòu)件以及相關(guān)產(chǎn)品的整體質(zhì)量。為了有效保證組裝的質(zhì)量，在本文中，我們對金屬結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生焊接應(yīng)力以及焊接變形的具體原因進行了簡單的敘述分析，同時針對這些原因提出了一些措施，以期能夠?qū)饘俳Y(jié)構(gòu)件組裝以及焊接的變形進行有效的控制，從而有效保證金屬結(jié)構(gòu)件以及相關(guān)產(chǎn)品的整體質(zhì)量。