薄板焊接变形的影响因素及控制措施探微
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：船舶薄板焊接的变形问题及控制方法引言船舶建造是一个复杂的过程，薄板焊接是船舶建造中不可或缺的环节之一。
薄板焊接是指焊接材料的厚度在3mm以下的焊接工艺，它在船体的制造过程中扮演着关键的角色。
薄板焊接过程中常常会出现焊接变形问题，给船舶建造带来了一定的困扰。
本文将探讨船舶薄板焊接的变形问题及控制方法。
1.1 薄板焊接的变形原因薄板焊接的变形主要是由于焊接热量引起的材料收缩和内部应力的释放所致。
在焊接过程中，焊接区域受到高温热源的影响，材料会发生热胀冷缩的变形。
焊接会改变材料的结构和性能，从而产生内部应力，导致材料受力不均匀，最终产生变形。
1.2 变形对船舶建造的影响薄板焊接的变形会对船舶的结构造成影响。
焊接变形会导致船舶外形的变形，影响船舶的外观和水动力性能。
变形还会影响船舶的结构强度和稳定性，加速船体的疲劳破坏，从而影响船舶的使用寿命和安全性。
控制船舶薄板焊接的变形是船舶建造中的重要问题。
2.1 选用合适的焊接工艺为了减少薄板焊接的变形，可以采用适当的焊接工艺。
可以选择低热输入的焊接方法，如脉冲MIG焊、激光焊等，以减少热影响区的大小和热变形。
采用预热和焊后热处理的方法，通过控制材料的温度和冷却速率来减小焊接变形。
2.2 采用预制配合和辅助支撑装置对于大型船舶薄板的焊接，可以采用预制配合和辅助支撑装置的方法来控制焊接变形。
预制配合是在焊接前就进行材料的加工和拼焊，通过预先控制材料的形状和尺寸，来减小焊接变形。
在焊接过程中，可以使用辅助支撑装置来支撑和固定焊接区域，从而减小焊接变形的影响。
2.3 采用适当的尺寸设计和工艺控制2.4 对变形进行补偿和调整在薄板焊接后，可以对焊接变形进行补偿和调整。
这主要包括局部加热、局部拉伸和修正焊接接头等方法，来恢复材料原本的形状和尺寸，减小焊接变形的影响。
结论船舶薄板焊接的变形问题是船舶建造中的重要问题，对船舶的外观、水动力性能、结构强度和稳定性等都会产生影响。
薄板焊接变形的影响因素及控制措施探微
薄板焊接变形的影响因素及控制措施探微摘要:工业建造过程中为减轻自重,提升结构强度,时常会选择工艺拘束较小,结构稳定易加工成型的材料进行焊接,薄板焊接结构由于构造简单,工艺性能好,在工业建造过程中得到广泛应用?但受到自身特性影响,薄板的焊接过程中经常会发生形变和收缩现象,基于此,本文主要对薄板焊接变形的影响因素进行了分析,并在此基础上替代了一定的控制措施,旨在提升薄板焊接水平,为技术创新提供工艺参数以及方案参考?关键词:薄板焊接;变形;影响因素;控制措施引言造船?车辆等制造行业在进行薄板焊接时,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?1薄板焊接变形的影响因素1.1焊缝的结构位置焊缝在船体结构中的位置错误是导致焊缝形变的原因之一,应保持焊缝与焊接截面中和轴的贴近，如距离较远则会产生幅度较高的变形。
1.2焊接结构的刚性薄板焊接的结构稳定性和刚性决定了抗侧力水平,在水体航行过程中薄板承受的水平作用力不变的前提下,刚性强度的降低会降低使用寿命,提升形变程度?1.3焊接装焊顺序焊接装焊顺序会影响到构建装配的稳定性和刚性,甚至引发结构重心的偏移?1.4工艺方法和焊接参数焊接方法会影响到结构的热变形幅度,建议采用变形度小的断续焊;焊接参数(电流?电压?和焊接速度)应符合施工标准,焊接时电压和电流的增大都将诱发变形,焊接速度的滞后会加深变形幅度,保障焊接速度是控制变形的方案之一?1.5焊接面由于焊接面的大小会影响到变形幅度,焊缝的数量应在符合设计标准的前提下尽可能保持控制在合理范围内;焊接的材料要符合热物理性能指标,其比热容?导热系数都会影响到变形区间,膨胀系数也应当控制在质量标准内,降低变形几率?1.6焊接方向焊缝位置的变化会随着焊接方向的不同而变动,从而改变航行应力状态?此外,在进行预处理时应综合考虑形变条件,对变形原因进行深入调研,多方面制订合理措施控制焊接变形?2薄板焊接变形控制措施2.1整体加工流程2.1.1基准孔的加工零件数控加工时,通常采用两孔一面作为基准(利用零件本身具有的两个通孔作为加工基准孔)?此零件不算厚,在加工孔时,将其钻通即可,而且都是借用孔(先借用钻个定位小孔,后期铣切掉,按数模铣成两个大通孔)?在钻借用定位孔时,没有高精度尺寸的严格要求,容易加工?如果毛料很厚,在加工基准孔时加工成盲孔,避免孔太深导致孔垂直度不合格?2.1.2内形粗加工根据实际零件状态选用大直径刀具(63R3)进行粗加工去除余量?为了减少零件控制变形,粗加工采用快进刀片浅切,每层切深1mm,并且需要跨槽加工,即不按顺序铣每一个槽,要先1槽?3槽?5槽……再铣2槽?4槽?6槽……?内外形的加强筋预留通过辅助夹具来控制加工变形?3.3精加工及闭角残留的处理在半精加工时,根据槽宽的大小,采用40R3或30R3刀具加工腹板?腹板加工到位后,再保证筋条和缘条的厚度尺寸?筋条与缘条相连接处的R角需要用16R3的刀具保证,避免大直径刀具加工后的残留量,此零件在内形局部存在闭角?为了保证零件的重量要求,用8R3刀具行切加工闭角残留处理,以满足设计需要?这样既保证加工后重量又保证数控加工后接刀光顺?2.1.3刀具的选择及切削参数整个切削过程中刀具的选择非常重要?粗加工时,要选择大直径刀具进行快进浅切,大直径刀具能提高加工速度;而后选用常用的40R3或30R3的刀具进行半精加工,更换刀具后,由于大直径刀具加工后转角的残留比较大,精加工时选择小直径的刀具加工时,转角处要提前处理—转角进行插铣?如不处理,粗加工后直接用小刀进行精加工,在转角处的吃刀量较大,容易打刀切伤零件?2.2CO2气体保护自动焊对焊接变形的控制2.2.1CO2气体保护自动焊的特点及施工工艺1)由于焊接电流密度较大,电弧热量利用率较高,焊丝又是连续送进,焊后清渣比碱性焊条容易,因此提高了生产效率?2)CO2气体价格便宜,电能消耗小,所以焊接成本低?3)电弧加热集中,工作受热面积小,同时CO2气流有较强的冷却作用,焊接变形和应力小?4)焊缝含氢量少,抗裂性能好,焊接接头的力学性能良好,焊缝质量高?5)焊接过程可以观察到电弧和熔池的情况,故操作容易掌握,不易焊偏,有利于实现机械化和自动焊焊接?CO2气体保护焊是一种高效焊接方法,适用范围广,厚度不限,可进行全位置焊,可焊1mm以下薄板?根据内河船厂的实际情况,使用Φ1.2mm细丝,国产CO2焊机加辅助装置,焊接上层建筑薄板,获得理想的效果?2.2.2CO2自动气保护焊减少焊接变形的原因1)采用压力架辅助焊接装置“屋顶形”变形是对接缝的特殊变形型式,在压力架下施行CO2焊对接缝之所以能减少“屋顶形”,是由于压力架压紧块的刚性固定作用,压力架装置将拼接的两板定位?压紧?使得纵向收缩引起的弯曲变形减少,横向收缩在两端的差值也减少?压缩空气顶住铜衬垫对准缝口,以保证反面的焊缝成型;2)采用减少线能量输入的焊接工艺佐藤等人做过试验,横向变形与单位厚度的线能量成正比,CO2气体保护焊的线能量比传统工艺小得多,产生的横向变形小,其“屋顶形”变形自然也小得多?2.3超声搅拌焊接减少变形作用及技术分析第一,超声波热拉伸效应?超声波所具有的能量较大,在超声搅拌过程中主要以搅拌针底部振动完成传导,所以可提升焊缝底部温度,达到金属材料软化效果?超声热效应激励能够既保证焊缝底部温度增加也可保证便面温度降低,均衡处理两个方面的温度差距发挥热拉伸作用,通过对残余应力控制避免焊接变形发生?第二,超声波能量冲击效应?焊接时若温度?应力不均匀就会造成局部出现塑性变形,或出现位错结构,这种结构与其残余应力分布有着直接关系?搅拌摩擦焊接技术的应用受到搅拌头作用期温度不均,且应力不均,较容易造成残余应力分布,但通过超声搅拌焊接技术则是通过超声冲击波能力作用,通过能量锤击是残余应力区再度受到塑性变形,对原有的位错结构进行打乱,实现低弹性性能的重新构建,对残余应力实现重新分配,从而达到提升焊件稳定新的效果,强化焊件松弛刚度?超声搅拌焊接过程中超声能够实现随焊随冲击效果,其机械拉伸作用显著?结束语产生薄板变形的主要原因包括焊接位置的不对称,方向错误,连续焊接引发的热变形和装焊顺序的不合理等都,做好变形控制和矫正,需要在吊放?拼版?下料加工等阶段做好工艺调节和变形控制,严格依据工艺参数进行调整,确保焊接精度?望本文研究内容得到相关企业及技术部门的关注,加大船舶建造工艺措施应用实践,为控制薄板变形工艺提供建设性意见?参考文献：[1]梁伟,马峰,张渝,村川英一.薄板焊接变形高精度预测方法的研究[J].工业力学,2017,21(04):437-442.[2]晏磊.薄板焊接变形控制工艺[J].江西建材,2015(14):87-88.[3]宗小彦,何建萍,王付鑫,刘华荣,吉永丰.薄板焊接的特殊问题的研究现状[J].焊接技术,2015,44(02):1-5.[4]周一俊,邓德安,冯可,毕涛.低碳钢薄板单道堆焊焊接变形的数值模拟[J].焊接学报,2013,34(12):101-104+6.[5]宋娓娓,汪建利,汪洪峰.薄板焊接变形分析[J].热加工工艺,2013,42(15):164-166+169.。
薄板烧焊变形
薄板烧焊变形是指在薄板烧焊过程中，由于热应力和冷却收缩等因素的影响，导致焊接件发生形状变化的现象。
薄板烧焊变形的原因主要有以下几个方面：
1. 焊接热源引起的温度梯度：焊接热源会使焊接件局部升温，形成温度梯度。
高温区域会发生热膨胀，而低温区域则没有膨胀，导致焊接件发生形状变化。
2. 焊接过程中的热应力：焊接过程中，焊接件会受到热应力的作用，这是由于焊接件不同部位的温度不均匀所引起的。
热应力会使焊接件发生弯曲、扭曲等形变。
3. 焊接过程中的冷却收缩：焊接完毕后，焊接件会经历冷却过程，冷却收缩会使焊接件发生形状变化。
尤其是在焊接薄板时，由于薄板的厚度较小，冷却收缩会更加明显。
为了减少薄板烧焊变形，可以采取以下措施：
1. 控制焊接热源：合理选择焊接参数，控制焊接热源的大小和位置，尽量减小焊接件的温度梯度，降低热应力的产生。
2. 采用适当的焊接顺序：根据焊接件的形状和结构特点，合理安排焊接顺序，避免焊接过程中的热应力集中在某一部位，导致变形。
3. 使用预应力和支撑装置：在焊接过程中，可以利用预应力和支撑装置来平衡焊接件的应力，减小变形的发生。
4. 采用适当的焊接方法：根据实际情况选择合适的焊接方法，如采用
点焊、拍焊等，可以减小热影响区域，降低变形的程度。
综上所述，薄板烧焊变形是在薄板烧焊过程中不可避免的现象，但通过合理控制焊接参数和采取相应的措施，可以有效减小变形的程度。
不锈钢薄板焊接变形影响因素与控制方法
不锈钢薄板焊接变形影响因素与控制方法成威;廖秋慧【摘要】针对目前不锈钢薄板在焊接时,存在的焊接结构件变形、焊接质量差、使用性能低等缺点,为进一步改善薄板焊接加工工艺,对焊接变形影响因素进行分析,重点从输入热源、焊缝尺寸、初始粗糙度、板厚和焊接装配等因素出发阐述了对焊接变形的影响.提出在焊接时需要通过进一步畸化焊接温度场、增强焊接结构件刚度、设计施加辅助热源或冷源、夹具约束或者旋转挤压等组合装置来达到控制薄板的挠曲变形的目的.最后提出有限元仿真技术在焊接中的应用将会更加科学地分析和预测焊接变形.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2015(033)001【总页数】4页(P107-110)【关键词】焊接;不锈钢薄板;温度场;输入热源【作者】成威;廖秋慧【作者单位】上海工程技术大学材料工程学院,上海201620;上海工程技术大学材料工程学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TG457.1[综述·专论]近年来，随着不锈钢薄板的广泛应用，薄板不锈钢的焊接变得尤为重要。
薄板不锈钢焊接变形，严重影响焊接质量和使用性，其具有复杂性、多样性，常见的变形主要与横向收缩、纵向收缩、弯曲变形、翘曲等有关。
薄板焊接过程中需要考虑薄板的材料、几何形状和尺寸及约束条件等因素的影响，同时还要将焊接的工艺和焊接的参数列入到影响因素范围之中。
具体地说，薄板所能抵抗失稳变形的阻力和其所能承受的临界载荷主要与所选薄板自身的材料、几何形状等设计相关量相对应，而焊接所产生失稳的残余应力则与焊接所采用的方法和参数有密不可分的关系。
总体而言，选用合理的设计和制造相关量将会显著减小或消除薄板不锈钢焊接变形。
1.1 输入热源对于焊接变形的影响[1]在焊接过程中，受到局部高温热源的影响，焊缝区被急剧加热，并局部熔化。
该区域材料被加热，使焊接区扩展，而周围温度相对较低区域对焊接区产生约束，从而产生弹性热应力，材料的屈服应力极限在温度升高后急剧下降，导致热弹性应力超过屈服极限，形成热压缩。
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法船舶薄板焊接作为船舶制造中至关重要的工艺环节，关乎船舶的结构安全和使用性能。
薄板焊接在实际应用中常常会面临着变形问题，这些变形问题会对船舶的结构强度和外观造成一定的影响。
控制薄板焊接变形是船舶制造中必须重视的问题。
本文将围绕船舶薄板焊接的变形问题及其控制方法展开深入探讨。
一、船舶薄板焊接变形问题1. 变形类型船舶薄板焊接的变形主要包括翘曲、翻边、扭曲和变厚等。
翘曲是指焊接接头两侧的变形，会导致板材产生凸起或凹陷；翻边是指板材焊接接头两侧产生的夹角状变形；扭曲是指板材出现的螺旋状或弯曲状变形；变厚是指焊接接头处板材的厚度增加。
这些变形不仅会影响船舶外观质量，还会影响船舶的结构强度和航行性能。
2. 变形原因船舶薄板焊接的变形是由于焊接热量引起的板材收缩和内部残余应力所致。
在焊接过程中，焊接热量会使板材局部膨胀，当焊接完成后冷却收缩，会导致板材产生变形。
焊接过程中产生的残余应力也会对板材造成一定的影响，进一步引起板材的变形。
1. 采用适当的焊接工艺为了控制船舶薄板焊接的变形问题，首先要采用适当的焊接工艺。
选择合适的焊接方法、焊接参数和焊接顺序，可以有效减少焊接热量对板材的影响，从而降低板材的变形。
可以选择高效率的焊接方法，如激光焊接和电子束焊接，这些方法焊接热量小，可以减少板材的变形。
2. 使用预应力支撑技术在船舶薄板焊接过程中，可以采用预应力支撑技术，通过在板材焊接接头两侧设置支撑件，对板材进行预应力支撑，减少焊接热量引起的变形。
预应力支撑技术可以有效控制板材的翘曲、翻边和扭曲等变形，提高船舶薄板焊接的质量。
3. 采用残余应力消除技术为了控制船舶薄板焊接的变形问题，可以采用残余应力消除技术。
通过在板材焊接接头处进行局部退火处理或机械加工，可以减少板材的残余应力，从而减少板材的变形。
这种方法可以针对板材的变厚等问题进行有效控制。
4. 优化焊接顺序在船舶薄板焊接过程中，要合理选择焊接顺序，优化焊接顺序可以减少板材的变形。
影响焊接变形的原因以及控制措施探讨
在焊接过程中使用夹具和支撑，限制结构的自由度，控制变形方向。
04
实际案例分析
案例一
原因 • 施工环境因素：如温度、湿度等对焊接变形产生影响。
• 焊接工艺因素：如焊接电流、电弧电压等参数影响。
案例一
• 钢结构自身因素：如材料厚度、结构形式等对焊接变形 产生影响。
案例一
控制措施
• 焊接工艺优化：通过合理的焊接参数选择，减少焊 接变形。
焊接变形的影响因素
焊接工艺参数
焊接电流、电弧电压、焊接速度等工艺参 数对焊接变形有重要影响。
材料的物理性能
材料的热膨胀系数、导热性、相变温度等 物理性能对焊接变形也有影响。
焊缝设计和接头形式
焊缝尺寸、坡口角度、接头形式等因素都 会影响焊接变形。
装配和固定方式
装配和固定方式不当也会导致焊接变形。
影响焊接变形的原因以及控 制措施探讨
2023-11-07
目录
• 焊接变形概述 • 焊接变形的原因分析 • 控制焊接变形的措施 • 实际案例分析
01
焊接变形概述
焊接变形的定义
焊接变形是指金属在焊接过程中，由于施焊电弧的高温作用 ，使金属局部受热不均匀，冷却后发生形状和尺寸的变化。
焊接变形包括收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波 浪变形等多种形式。
焊接变形的分类
根据变形的来源，焊接变形可以分为两类：一类是由于焊接过程中的热变形引起 的，另一类是由于结构本身刚度不足或应力不均衡引起的。
热变形是由于焊接过程中局部高温加热和冷却不均匀，导致金属热胀冷缩不协调 而产生的。
结构本身刚度不足或应力不均衡引起的变形是由于结构在焊接过程中受到不均匀 加热和冷却的影响，以及结构本身刚度不足等因素导致的。
不锈钢薄板焊接变形原因与控制
不锈钢薄板焊接变形原因与控制不锈钢薄板焊接变形原因与控制摘要：不锈钢薄板的焊接在核电站的不锈钢覆面施工中经常遇到，如堆腔换料水池、非能动堆腔注水箱、乏燃料转运舱等，如果在焊接过程中不采取相应的焊接技术和措施就会出现变形或者鼓包等现象，既影响成品质量，又影响美观。
本文从不锈钢薄板在焊接变形的控制及措施进行论述，为以后的生产制造提供一些可以参考的文件。
关键字：不锈钢；变形；控制方法；1焊接变形的产生原因1.1焊接应力；是焊接构件由于焊接而产生的应力。
产生焊接变形的原因是焊接应力，焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的形状和尺寸变化。
焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形是产生焊接应力和变形的根本原因。
不锈钢薄板在焊接过程中容易变形的主要原因是抵抗弯曲能力低，刚性小。
焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观，因此是设计和制造中必须考虑的问题。
1.2薄板钢性和拘束度小；不锈钢薄板在焊接时内部应力的影响使焊接件产生变形。
从薄板的结构进行分析，主要承受两种负荷:第一种是中面负荷，即:存在于中间的拉力、压力及剪切力，对于中面力在薄板中是分布均匀的。
第二种是垂直于中面的力，称之为横向力，横向力是造成薄板弯曲的主要原因。
1.3热切割影响；热切割加工原理中，对于材料的热变形影响是不可避免的，在工业生产应用中，并不是完全杜绝这类变形影响，在数控切割机实际切割过程中，由于对钢板的不均匀的加热和冷却，材料内部应力的作用将使被切割的工件发生不同程度的弯曲或移位----即切割热变形，具体表现是形状扭曲和切割尺寸偏差。
由于材料内部应力不可能平衡和完全消除。
1.4焊接方法对变形的影响；焊接方法是造成不锈钢薄板焊接变形的主要因素，直接影响不锈钢薄板焊接质量。
1.4.1 焊条电弧焊。
是不锈钢薄板目前应用最广泛的焊接方式，操作比较简单，适应性强。
焊接时将电焊条与焊接件接触引燃电弧，然后提起焊条与焊接件保持一定的距离进行焊接。
薄板焊接的影响因素及解决方法
薄板焊接的影响因素及解决方法摘要：在工业领域，薄板焊接是最常见的生产方法，不仅难度大，而且质量无法保证。
基于此，为了解决焊接后可能出现的各种问题，本文对薄板焊接的影响因素及解决方法进行了研究和分析，希望能为工业领域的发展提出一些参考意见。
关键词：薄板；焊接工艺；影响因素近年来，随着钣金技术的不断发展和广泛应用，钣金焊接变得非常重要。
但是，由于其复杂性和多样性，以及经常发生横向和纵向收缩和弯曲变形的情况，在焊接过程中需要考虑薄板的形状和尺寸。
因此，研究薄板焊接的影响因素及解决方法具有重要的现实意义。
1薄板焊接的变形形式及影响因素1.1薄板焊接的变形形式根据以往薄板焊接变形的案例，可以发现薄板焊接的变形形式主要分为以下几种：弯曲变形、波浪变形、角变形和收缩变形等。
一旦发生上述变形，必然会直接影响薄板的实际工作性能和最终质量。
因此，在薄板焊接过程中，相关人员应采取有针对性的措施，防止变形。
为此，对薄板焊接变形的影响因素进行分析，以防止薄板变形，提高最终质量。
1.2 薄板焊接的影响因素因焊接并不是所有地方都加热，所以其属于不均匀加热过程，这也就会使其在焊接的过程中容易出现应力和变形情况。
针对薄板焊接，焊接变形是最为突出的。
通常情况下，薄板焊接主要有焊接角变形、波浪变形等几种。
所以，在薄板焊接当中，可以通过保证热学性能再采取措施来减少焊后变形情况的出现[2]。
例如，工艺因素。
因薄板焊接工艺会直接影响薄板并出现变形的情况，而且所带来影响也较为多样化。
所以为了减少某些情况下的薄板焊接变形量，可以根据需要调整其焊接顺序，以此来降低薄板焊接变形情况的发生;再如，结构因素。
因薄板焊接产生变形最为主要的影响因素是结构因素，其作为最复杂的影响因素，当前对薄板的影响机理一直都没有被确定且处于研究当中。
同时根据已有的研究结论可知，薄板拘束度的提高会使焊接残余力也上升，此时其焊接变形也就会下降。
所以，相关设计可以采取加强板，增加折弯或者合理的安排焊缝位置等方式，从而提高薄板的刚性和稳定性并减少变形情况的出现。
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薄板焊接变形的影响因素及控制措施探微
发表时间：2018-09-04T14:40:06.387Z 来源：《防护工程》2018年第9期作者：魏栓张沛[导读] 但受到自身特性影响,薄板的焊接过程中经常会发生形变和收缩现象,基于此,本文主要对薄板焊接变形的影响因素进行了分析,并在此基础上替代了一定的控制措施,旨在提升薄板焊接水平,为技术创新提供工艺参数以及方案参考魏栓张沛
中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266000
摘要:工业建造过程中为减轻自重,提升结构强度,时常会选择工艺拘束较小,结构稳定易加工成型的材料进行焊接,薄板焊接结构由于构造简单,工艺性能好,在工业建造过程中得到广泛应用?但受到自身特性影响,薄板的焊接过程中经常会发生形变和收缩现象,基于此,本文主要对薄板焊接变形的影响因素进行了分析,并在此基础上替代了一定的控制措施,旨在提升薄板焊接水平,为技术创新提供工艺参数以及方案参考? 关键词:薄板焊接;变形;影响因素;控制措施
引言
造船?车辆等制造行业在进行薄板焊接时,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?
1薄板焊接变形的影响因素
1.1焊缝的结构位置
焊缝在船体结构中的位置错误是导致焊缝形变的原因之一,应保持焊缝与焊接截面中和轴的贴近，如距离较远则会产生幅度较高的变形。
1.2焊接结构的刚性
薄板焊接的结构稳定性和刚性决定了抗侧力水平,在水体航行过程中薄板承受的水平作用力不变的前提下,刚性强度的降低会降低使用寿命,提升形变程度?
1.3焊接装焊顺序
焊接装焊顺序会影响到构建装配的稳定性和刚性,甚至引发结构重心的偏移?
1.4工艺方法和焊接参数
焊接方法会影响到结构的热变形幅度,建议采用变形度小的断续焊;焊接参数(电流?电压?和焊接速度)应符合施工标准,焊接时电压和电流的增大都将诱发变形,焊接速度的滞后会加深变形幅度,保障焊接速度是控制变形的方案之一?
1.5焊接面
由于焊接面的大小会影响到变形幅度,焊缝的数量应在符合设计标准的前提下尽可能保持控制在合理范围内;焊接的材料要符合热物理性能指标,其比热容?导热系数都会影响到变形区间,膨胀系数也应当控制在质量标准内,降低变形几率?
1.6焊接方向
焊缝位置的变化会随着焊接方向的不同而变动,从而改变航行应力状态?此外,在进行预处理时应综合考虑形变条件,对变形原因进行深入调研,多方面制订合理措施控制焊接变形?
2薄板焊接变形控制措施
2.1整体加工流程
2.1.1基准孔的加工
零件数控加工时,通常采用两孔一面作为基准(利用零件本身具有的两个通孔作为加工基准孔)?此零件不算厚,在加工孔时,将其钻通即可,而且都是借用孔(先借用钻个定位小孔,后期铣切掉,按数模铣成两个大通孔)?在钻借用定位孔时,没有高精度尺寸的严格要求,容易加工?如果毛料很厚,在加工基准孔时加工成盲孔,避免孔太深导致孔垂直度不合格?
2.1.2内形粗加工
根据实际零件状态选用大直径刀具( 63R3)进行粗加工去除余量?为了减少零件控制变形,粗加工采用快进刀片浅切,每层切深1mm,并且需要跨槽加工,即不按顺序铣每一个槽,要先1槽?3槽?5槽……再铣2槽?4槽?6槽……?内外形的加强筋预留通过辅助夹具来控制加工变形?3.3精加工及闭角残留的处理在半精加工时,根据槽宽的大小,采用 40R3或 30R3刀具加工腹板?腹板加工到位后,再保证筋条和缘条的厚度尺寸?筋条与缘条相连接处的R角需要用 16R3的刀具保证,避免大直径刀具加工后的残留量,此零件在内形局部存在闭角?为了保证零件的重量要求,用 8R3刀具行切加工闭角残留处理,以满足设计需要?这样既保证加工后重量又保证数控加工后接刀光顺?
2.1.3刀具的选择及切削参数
整个切削过程中刀具的选择非常重要?粗加工时,要选择大直径刀具进行快进浅切,大直径刀具能提高加工速度;而后选用常用的 40R3或 30R3的刀具进行半精加工,更换刀具后,由于大直径刀具加工后转角的残留比较大,精加工时选择小直径的刀具加工时,转角处要提前处理—转角进行插铣?如不处理,粗加工后直接用小刀进行精加工,在转角处的吃刀量较大,容易打刀切伤零件?
2.2CO2气体保护自动焊对焊接变形的控制
2.2.1CO2气体保护自动焊的特点及施工工艺
1)由于焊接电流密度较大,电弧热量利用率较高,焊丝又是连续送进,焊后清渣比碱性焊条容易,因此提高了生产效率?2)CO2气体价格便宜,电能消耗小,所以焊接成本低?3)电弧加热集中,工作受热面积小,同时CO2气流有较强的冷却作用,焊接变形和应力小?4)焊缝含氢量少,抗裂性能好,焊接接头的力学性能良好,焊缝质量高?5)焊接过程可以观察到电弧和熔池的情况,故操作容易掌握,不易焊偏,有利于实现机械化和自动焊焊接?CO2气体保护焊是一种高效焊接方法,适用范围广,厚度不限,可进行全位置焊,可焊1mm以下薄板?根据内河船厂的实际情况,使用Φ1.2mm细丝,国产CO2焊机加辅助装置,焊接上层建筑薄板,获得理想的效果?
2.2.2CO2自动气保护焊减少焊接变形的原因
1)采用压力架辅助焊接装置“屋顶形”变形是对接缝的特殊变形型式,在压力架下施行CO2焊对接缝之所以能减少“屋顶形”,是由于压力架压紧块的刚性固定作用,压力架装置将拼接的两板定位?压紧?使得纵向收缩引起的弯曲变形减少,横向收缩在两端的差值也减少?压缩空气顶住铜衬垫对准缝口,以保证反面的焊缝成型;2)采用减少线能量输入的焊接工艺佐藤等人做过试验,横向变形与单位厚度的线能量成正比,CO2气体保护焊的线能量比传统工艺小得多,产生的横向变形小,其“屋顶形”变形自然也小得多?
2.3超声搅拌焊接减少变形作用及技术分析
第一,超声波热拉伸效应?超声波所具有的能量较大,在超声搅拌过程中主要以搅拌针底部振动完成传导,所以可提升焊缝底部温度,达到金属材料软化效果?超声热效应激励能够既保证焊缝底部温度增加也可保证便面温度降低,均衡处理两个方面的温度差距发挥热拉伸作用,通过对残余应力控制避免焊接变形发生?第二,超声波能量冲击效应?焊接时若温度?应力不均匀就会造成局部出现塑性变形,或出现位错结构,这种结构与其残余应力分布有着直接关系?搅拌摩擦焊接技术的应用受到搅拌头作用期温度不均,且应力不均,较容易造成残余应力分布,但通过超声搅拌焊接技术则是通过超声冲击波能力作用,通过能量锤击是残余应力区再度受到塑性变形,对原有的位错结构进行打乱,实现低弹性性能的重新构建,对残余应力实现重新分配,从而达到提升焊件稳定新的效果,强化焊件松弛刚度?超声搅拌焊接过程中超声能够实现随焊随冲击效果,其机械拉伸作用显著?
结束语
产生薄板变形的主要原因包括焊接位置的不对称,方向错误,连续焊接引发的热变形和装焊顺序的不合理等都,做好变形控制和矫正,需要在吊放?拼版?下料加工等阶段做好工艺调节和变形控制,严格依据工艺参数进行调整,确保焊接精度?望本文研究内容得到相关企业及技术部门的关注,加大船舶建造工艺措施应用实践,为控制薄板变形工艺提供建设性意见? 参考文献：
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