浅谈薄板结构件的焊接变形及控制
毕 磊1 田喜平2 王树堂2
【摘 要】摘要：对焊接薄板结构件的变形进行了分析，其变形具有复杂性、多元性，严重影响了产品质量。同时对薄板焊接变形的影响因素进行了论述，并就防止变形提出了控制措施。 【期刊名称】国防制造技术 【年(卷),期】2013(000)005 【总页数】3
【关键词】薄板结构件；焊接变形；控制措施
毕磊（1978年7月～），男。工程师，毕业于西安交通大学，机械电子工程专业，内蒙古第一机械制造集团有限公司工艺研究所从事工艺技术研究工作。 田喜平（1965年11月～），女。高级工程师，毕业于内蒙古农牧学院，农牧业机械设计与制造专业，内蒙第一机械制造集团有限公司大地工程机械有限公司从事工艺技术工作。
目前，我单位在推土机产品质量上严格要求，为了降低产品成本，先从最基本的原材料着手，减轻重量，减薄板厚，由此带来的是薄板焊接件的变形问题。许多薄板结构件，制造难度大，焊接变形大，其变形具有复杂性、多元性，严重影响了产品质量，所以说控制焊接变形是薄板结构件生产中的关键。本文主要针对焊接变形产生的原因及影响因素和控制工艺措施进行了论述。
1 现场施焊中所遇到的主要技术问题
在这些薄板结构件制造过程中，抽查部分板厚在4mm以下的小型结构件进行焊接性试验，其结果可作为制定焊接工艺的依据。材质为碳素结构钢Q235-A，
焊接方法采用CO2气体保护焊，焊接材料采用ER50-6（H08Mn2SiA），直径1.2mm，焊接电流180A，焊接电压24V。
试验结果：薄板焊接变形具有复杂性、多元性，同样的零件，同一工人操作可使薄板产生不同的焊接变形，包括失稳变形、角变形、纵向残余变形、横向收缩变形、扭曲变形。为确保焊接质量，必须制定合理的有针对性的焊接工艺控制措施。
2 焊接变形产生的原因
焊接变形是由于在焊接过程中对焊件进行了局部的、不均匀的加热而产生的。处于高温焊接区域的材料在加热过程中的膨胀量大，受到周围温度较低、膨胀量小的材料的限制而不能自由地进行。于是焊件中出现了内应力，使高温区的材料受到挤压，产生了局部压缩塑性应变，焊接以后焊缝和焊缝附近受热区的金属都发生收缩，缩短主要表现在两个方向上，即沿着焊缝长度方向上的纵向收缩和垂直于焊缝长度方向的横向收缩。正是由于焊缝处有这两个方向的收缩，而其它部位又阻止其收缩，因而产生焊接残余应力和变形。由于焊接结构的焊缝分布不同等因素，从而出现凸凹不平的形状，产生收缩变形、挠曲变形、角变形、失稳变形（波浪变形）等。
低碳钢力学性能在高温下的变化趋势如图1，由图可看出，屈服点σS、比例极限σp、弹性模量E均随温度增加而降低，这说明高温产生塑性变形所需外力大大降低，在600-700℃以上就基本失去弹性。在200-300℃范围内则伸长率δ和断面收缩率ψ下降，说明有蓝脆现象，在预热、焊接、后热及锤击去应力时必须注意这一性能变化引起的不良作用。
3 焊接变形的影响因素
要成功实现薄板焊接变形的控制，必须了解薄板焊接变形的影响因素。薄板焊接变形的质量控制包括钢板切割、装夹、点固焊、施焊、焊后处理等，其中还要考虑所采用的焊接方法、有效的变形控制措施等。 （1）切割方法和切割质量对变形的影响
目前，常用的薄板下料方法有手工切割、等离子弧切割、剪板机下料、激光切割等，实践证明，手工切割质量差，热影响区大，变形大。激光切割热源集中，切割速度快，所以比等离子弧切割的热作用影响小，在随后的残余应力积累过程中所占的比例也小，变形小。剪板机下料保证切割质量，但有一定的局限性，只能切割直线外轮廓，不能切割其它外形。切割精度对焊接间隙的保证具有显著的影响，手工切割、等离子弧切割对板边产生的不平整使点固焊后的板子在中间出现凹凸不平，而激光切割、剪板机下料的板子在点固焊后则相对保持比较平整的表面。
（2）焊接方法对焊接变形的影响
选择焊接方法需要考虑的是生产效率和焊接质量，焊接方法、焊接工艺和焊接程序显著影响焊接变形的程度，因此所采用的焊接方法必须具有高的熔敷效率和尽量少的焊道，还必须具有小的热输入。目前，通常用于薄板焊接的方法有CO2气体保护焊、埋弧焊、惰性气体保护焊、激光焊等，自动化程度高、变形小，接头疲劳强度高，质量好。 （3）点固焊工艺对焊接变形的影响
点固焊不仅能保证焊接间隙而且具有一定的抗变形能力，但是要考虑点固焊焊点的数量、尺寸以及焊点间距。对于薄板变形来说，不适当的点固焊工艺有可能在焊接之前就产生相当大的焊接残余应力，对随后的焊接残余应力积累带来
浅谈薄板结构件的焊接变形及控制
