在大型机械结构件焊接加工过程中,控制焊接变形至关重要,可从焊接工艺、焊接顺序、预变形与刚性固定、焊接过程控制等多个方面采取措施,以下是具体方法:
优化焊接工艺
选择合适的焊接方法:不同的焊接方法热输入不同,产生的变形程度也不同。例如,气体保护焊的热输入相对较小,焊接变形也相对较小,可优先选用。对于厚板结构件,可采用窄间隙埋弧焊等高效低热输入的焊接方法。
合理设计焊接坡口:坡口的形状和尺寸对焊接变形有影响。尽量采用对称坡口,如双面 V 形坡口、X 形坡口等,使焊缝的收缩力相互抵消,减少角变形和纵向收缩变形。同时,控制坡口的角度和间隙,避免过大的坡口导致过多的填充金属和热量输入。
制定合理的焊接顺序
对称焊接:对于对称结构的大型机械件,采用对称焊接的方法,使焊接应力和变形相互抵消。例如,在焊接大型箱体结构时,可同时从箱体的两侧或四周进行对称焊接,减少整体变形。
分段退焊:将焊缝分成若干段,每段焊缝采用从中间向两端退焊的方式进行焊接。这种方法可以使焊缝的热量分布更加均匀,减少焊接热影响区的范围,从而控制焊接变形。
跳焊:在焊接长焊缝或大型结构件时,采用跳焊的方法,即每隔一段距离焊接一段焊缝,然后再跳开一定距离焊接下一段焊缝,使焊缝的热量有足够的时间散发,避免热量过度集中导致变形。
采用预变形与刚性固定法
预变形法:在焊接前,根据焊接变形的规律和经验,预先对焊件进行反向变形,使其在焊接后能够抵消焊接产生的变形。例如,在焊接薄板结构件时,可预先将薄板进行反向弯曲,然后再进行焊接,以减少焊接后的变形。
刚性固定法:在焊接前,使用夹具、定位焊等方法将焊件固定在刚性平台或胎具上,增加焊件的刚性,限制其在焊接过程中的变形。对于大型工字梁结构件,可在焊接前使用专门的夹具将其夹紧固定,防止在焊接过程中发生弯曲变形。
加强焊接过程控制
控制焊接热输入:严格控制焊接电流、电压和焊接速度等参数,避免过大的热输入。采用小电流、快速度的焊接方式,可减少焊缝的热影响区和焊接变形。同时,根据焊件的材质、厚度和焊接位置等因素,合理调整焊接参数,确保焊接质量和变形控制的平衡。
多层多道焊:对于厚板结构件,采用多层多道焊的方法,每层焊缝的厚度不宜过大,一般控制在 3-5mm 左右。通过多层多道焊,可以使焊缝的热量分布更加均匀,减少焊接变形。同时,每焊完一道焊缝,应及时清理焊缝表面的熔渣和飞溅物,并进行适当的锤击,以消除焊接应力和减少变形。
焊后矫正
机械矫正:对于焊接变形较小的大型机械结构件,可采用机械矫正的方法,如使用压力机、千斤顶等设备对焊件进行矫正。通过施加外力,使焊件产生反向变形,从而达到矫正焊接变形的目的。
火焰矫正:对于焊接变形较大或机械矫正难以达到效果的结构件,可采用火焰矫正的方法。利用火焰加热焊件的变形部位,使其在冷却过程中产生收缩变形,从而达到矫正焊接变形的目的。在进行火焰矫正时,应根据焊件的材质、厚度和变形情况,合理控制火焰的温度、加热速度和加热范围,避免对焊件的性能产生不良影响。