薄板指板厚和其長寬相比小得多的鋼板。它的橫向抗彎能力差，不宜用于受橫向彎曲載荷作用的場(chǎng)合。那薄板焊接結(jié)構(gòu)件變形的原因是什么呢？

一、介紹

薄板結(jié)構(gòu)件一般指由厚度不大于4毫米的鋼板(包括不銹鋼板、鍍鋅板、白鐵皮)組焊而成的結(jié)構(gòu)件。

二、焊接變形產(chǎn)生的原因

電弧焊是一個(gè)不均勻的快速加熱和冷卻的過程，焊接過程中及焊后，焊接構(gòu)件都將產(chǎn)生變形。影響焊接變形根本的因素是焊接過程中的熱變形和焊接構(gòu)件的剛性條件。在焊接過程中的熱變形受到了構(gòu)件剛性條件的約束，出現(xiàn)了壓縮塑性變形，這就產(chǎn)生了焊接殘余變形。

(一) 影響焊接熱變形的因素

1..焊接工藝方法。不同的焊接方法，將產(chǎn)生不同的溫度場(chǎng)，形成的熱變形也不相同。一般來說，自動(dòng)焊比手工焊加熱集中，受熱區(qū)窄，變形較小。CO2氣體保護(hù)焊焊絲細(xì)，電流密度大，加熱集中，變形小。

2.焊接參數(shù)。即焊接電流、電弧電壓和焊接速度。線能量越大，焊接變形越大。焊接變形隨焊接電流和電弧電壓的增大而增大，隨焊接速度增大而減小。在3個(gè)參數(shù)中，電弧電壓的作用明顯，因此低電壓高速大電流密度的自動(dòng)焊變形較小。

3.焊縫數(shù)量和斷面大小。焊縫數(shù)量越多，斷面尺寸越大，焊接變形越大。

4.施工方法。連續(xù)焊、斷續(xù)焊的溫度場(chǎng)不同，產(chǎn)生的熱變形也不同。通常連續(xù)焊變形較大，斷續(xù)焊變形比較小。

5.材料的熱物理性能。不同的材料，導(dǎo)熱系數(shù)、比熱和膨脹系數(shù)等均不相同，產(chǎn)生的熱變形也不相同，焊接變形也不相同。

(二) 影響焊接構(gòu)件剛性系數(shù)的因素

1構(gòu)件的尺寸和形狀。隨著構(gòu)件剛性的增加，焊接變形越小。 2胎夾具的應(yīng)用。采用胎夾具，增加了構(gòu)件的剛性，從而減少焊接變形。

3裝配焊接程序。裝配焊接程序能引起構(gòu)件在不同裝配階段剛性的變化和重心位置的改變，對(duì)控制構(gòu)件的焊接變形有很大的影響。

一般來說，焊接構(gòu)件在拘束小的條件下，焊接變形大，反之，則變形小。

三、薄板結(jié)結(jié)構(gòu)焊接變形的種類

任何鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形，可分為整體變形和局部變形。整體變形就是焊接以后，整個(gè)構(gòu)件的尺寸或形狀發(fā)生的變化，包括縱向和橫向收縮(總尺寸縮短)，彎曲變形(中拱、中垂)和扭曲變形等。局部變形是指焊接以后構(gòu)件的局部區(qū)域出現(xiàn)的變形，包括角變形和波浪變形等。

四、控制薄板結(jié)結(jié)構(gòu)焊接變形的原則與方法

焊接過程中的熱變形和施焊時(shí)焊接構(gòu)件的剛性條件是影響焊接殘余變形的兩個(gè)主要因素。根據(jù)這兩個(gè)主要因素可以認(rèn)為焊接殘余變形是不可避免的，即完全消除焊接變形是不太可能的。控制焊接殘余變形需要從薄板結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)和施工工藝兩個(gè)方面同時(shí)采取措施。

在薄板結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)上除了要滿足構(gòu)件的強(qiáng)度和使用性能外，還需滿足構(gòu)件制造中焊接變形比較小及耗費(fèi)勞動(dòng)工時(shí)比較低的要求。因此優(yōu)化板縫布置尤為重要，設(shè)計(jì)圖紙中的板縫布置往往對(duì)工藝性考慮不周 ,容易引起焊接變形。

焊接工藝是鋼結(jié)構(gòu)施工中的重要工藝之一。合理的焊接工藝是減少焊接變形，減少應(yīng)力集中的有效方法。

為了控制構(gòu)件焊接變形，應(yīng)盡可能采取有效措施，如：將構(gòu)件分為若干小部件與構(gòu)件分段，使焊接變形分散在各個(gè)部件上，便于構(gòu)件變形的控制與矯正;使各部件焊縫的布置與構(gòu)件分段截面中性軸對(duì)稱或接近截面中性軸，避免焊接后產(chǎn)生扭曲和過大的彎曲變形;對(duì)每一條主要焊縫，盡可能選擇小的焊腳尺寸和短的焊縫;避免焊縫過分集中和交叉布置;盡可能采用寬而長的鋼板或能減少焊縫數(shù)量的結(jié)構(gòu)形式，等等。

控制薄板結(jié)構(gòu)件焊接變形的工藝方法有：

(一)在無裝配應(yīng)力強(qiáng)制下進(jìn)行構(gòu)件裝配;

(二)采用自動(dòng)焊和其它氣體保護(hù)焊工藝;如Ar+CO2混合氣體MAG保護(hù)焊。

(三)合理選擇焊接規(guī)范參數(shù)和裝配焊接順序。減少焊絲供給量，降低電流、電壓,改變極性(通常為直流反極性→直流正極性)。先焊短焊縫后焊長焊縫，采取分段退焊，由內(nèi)向外依次進(jìn)行。

(四)盡可能合理運(yùn)用剛性固定法，反變形法。

五、薄板結(jié)構(gòu)件焊接變形的矯正

鋼結(jié)構(gòu)的建造過程中，盡管在其構(gòu)件設(shè)計(jì)和施工工藝上采取措施來控制焊接變形，但由于焊接過程的特點(diǎn)和施工工藝的復(fù)雜性，產(chǎn)生焊接變形仍是不可避免的，因此，對(duì)出現(xiàn)超出設(shè)計(jì)要求的焊接變形需進(jìn)行矯正。

矯正工藝只限于矯正焊接構(gòu)件的局部變形，如角變形、彎曲變形、波浪變形等等，對(duì)于構(gòu)件結(jié)構(gòu)的整體變形如縱向和橫向收縮(總尺寸縮短)只能通過下料或裝配時(shí)預(yù)放余量來補(bǔ)償。

采用機(jī)械矯正法校正鋼結(jié)構(gòu)容易引起金屬冷作硬化，消耗材料一定數(shù)量的塑性儲(chǔ)備，只能用于塑性良好的材料，實(shí)際生產(chǎn)中，機(jī)械矯正法矯正過程中可能使用專用的大型油壓機(jī)、摩擦壓力機(jī)矯正。

采用火焰矯正法校正鋼結(jié)構(gòu)，矯正冷卻后，焊接構(gòu)件這部分金屬獲得不可逆的壓縮塑性變形，使整個(gè)焊接構(gòu)件變形得到矯正。火焰矯正法同樣要消耗材料一部分塑性，對(duì)于脆性材料或塑性差的材料要謹(jǐn)慎使用。要適當(dāng)控制火焰加熱的溫度，溫度過高材料機(jī)械性能降低，溫度過低使矯正效率降低。由于冷卻速度對(duì)矯正效果不產(chǎn)生任何影響，施工過程中，多采用邊加熱邊噴水冷卻的方法，既提高了工作效率，又提高了矯正效果。

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)制造過程中，焊接變形是不可避免的，只能采取有效的方法、措施控制焊接變形，并對(duì)超出公差要求的焊接變形進(jìn)行矯正，從而既滿足鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求，又滿足經(jīng)濟(jì)性要求。

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