钢结构制造中焊接变形的控制方法(共5页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上钢结构制造中焊接变形的控制方法摘要：钢结构在焊接过程中由于受热不均匀往往就会出席那变形的情况，这是钢结构制造中的常见问题；有效地控制好钢结构焊接变形的问题，才能够更好的提高钢结构的制造质量；一旦由于焊接出现失误，导致钢结构型材出现较大的变形，也就会导致钢结构的生产的失败，成为废品，为企业带来巨大的经济损失，浪费人力物力，而且影响了工期和厂家的声誉。所以本文主要就是研究了钢结构焊接变形的原因，钢结构焊接变形的控制方法；同时通过实例举例来分析了钢结构的焊接变形控制。关键词：钢结构 焊接变形 控制方法焊接是钢结构连接的最常用的方式，而焊接往往都是采用熔化焊接的方式进行；熔化焊接都是高温进行的，所以温度的变化很容易就会导致钢结构的才来发生一定的变形，不同形式的变形，也就会产生不同形式的残余应力，影响结构；钢结构产品的生产过程中因为焊接导致变形，就会影响到产品的使用寿命。一、有关焊接变形的主要原因1.材料因素的影响，一般来说焊接变形的才来因素，主要就是焊接的焊材还有母材的因素；这其中对钢结构变形影响最大的主要就是材料的热力学性能，和物理性能。主要就是热物理性能参数对于整个材料的变形体现在热传导系数上,通常情况下热传导系数越小,那么温度梯度越大,产生的材料变形也就越大。力学性能对钢结构材料的焊接变形影响就更为复杂一些,一般来说都是膨胀系数来对材料变形产生一个影响，彭产系数越大，产生的变形相应也就会越大。同时影响材料焊接变形的因素还有材料在高温时候的屈服极限，以及材料在高温时候的弹性模量；简单的说随着弹性模量的增大以后, 钢结构材料的焊接变形随之减少，但是屈服极限会升高从而产生更多的残余应力,这样的话结构的焊接变形也就会给材料带来更多的应力学影响，改变材料的性质，间接地影响到材料的设计受力能力。2.焊缝在结构的位置原因,因为焊接的位置不同，焊接缝对于结构的影响，也就不一样，主要就是在一些主要的受力结构处出现的焊接缝，会影响到钢结构的受力情况，同时焊接缝也就会受到一些作用力，产生一定的变形，这样也就会影响到钢结构的整体性，和钢结构的稳定性，所以焊接位置也是需要重点进行变形控制的。3.工艺因素的影响，钢结构焊接的工艺同样是会影响到钢结构的变形的，主要就是因为钢结构的焊接方法很多，但是不同的焊接方法，就有不同的温度受理条件影响；一般来说影响焊接变形的因素有：焊接时候的材料固定方法，焊接采用的不同方法，焊接过程中焊接设备的电压，焊接选用的夹具等等；通过对实际的情况讨论后发现，一般情况下，对于焊接变形影响比较大的主要就是焊接的工艺顺序，改变焊接的工艺顺序也就能够有效地控制材料的变形，合理的选择施工的方法，也就能够有效地减少变形，减少残余应力的的出现；利用特殊的工艺规范和措施,同样能够有效地减少焊接残余应力和变形。二、有关实例分析这是一个桥梁工程，主跨1008m的单跨钢箱梁悬索。其中大桥的主缆分跨为290m+1008m+350m，桥的中跨为悬吊结构，桥的钢箱梁结构断面如图1。整座桥一共有128米，共87个梁段， 2个合龙段，2个特殊梁段。钢箱梁构件，都是采用钢结构进行施工，具体采用低合金高强度结构钢Q345C，整座大桥都是焊接结构，焊接的地方非常多，焊接的缝也非常多，桥梁的结构受到焊接的影响也就比较大了，从而导致焊接难度增加，可能产生的焊后变形及焊接残余应力较大，整个大桥的箱体制造难度比较大。 图1 钢箱梁标准横断面1. 主要接头类型，采用的是角接接头和对接接头两种，通过这两种方法来连接整个大桥的箱梁主要的方法就是：顶、底板对接，横隔板进行一个立位的对接，然后就是横隔板与顶板接板仰横位对接，接着就是锚箱承力板与横隔板立位不等厚的对接；其中的U形肋，还有顶、底板坡口角接如图2所示进行对接，锚箱承力板与斜底板坡口角接，锚腹板与顶板、斜底板的熔透坡口角接，横隔板与底板、斜底板的角接焊缝，斜顶板与人行道面板、斜顶板与顶板自然坡口熔透角接焊缝，锚箱构件的熔透角接、坡口角接以及抗风支座、竖向支座的各类熔透焊缝等。 图2 U形肋与顶、底板的坡口角接焊缝2.焊接施工（1）U形肋与顶、底板坡口角接焊缝的焊接和变形控制黄埔大桥悬索桥U 形肋板厚度为顶板8mm，底板6mm，要求焊缝有效厚度0.8倍U形加劲肋的板厚，且不允许烧穿，并对焊缝进行超声波探伤检测。由于焊接及焊接变形控制难度较大，经综合分析并结合焊接工艺评定试验，对U 形肋与顶、底板的坡口角接焊缝定位焊采用实芯焊丝(1.0mm)CO2气体保护半自动焊焊接，正式焊接采用药芯焊丝(1.66mm) CO2气体保护自动焊焊接。为保证焊缝有效厚度达到设计要求并控制焊接变形，通过试验设计了焊接反变形胎架(图3)使工件在近似船形位置的约束状态下焊接，有效减小了焊接变形，通过实际的的情况看，确实能够满足设计的要求。 图3 焊接反变形胎架（2）顶、底板对接焊接，也要进行质量变形控制，在粘接的过程中，为了保证收缩变形处于可控制的范围，主要采用用实心焊丝，同时在焊接的过程中采用CO2气体进行保护，才能够起到实际的施工效果。埋弧自动焊填充盖面的单面焊双面成型技术。但是在打底焊接过程中很容易出现一些马板的收缩缝，裂缝，或者一些不均匀的焊接变形，导致焊接不合格，所以必须要在焊接过程中，严格的控制焊接的工艺参数，更快速的进行回焊，一般要回焊20毫米以上；采用向前推或拉的运条方式来解决根部熔合不良的问题；焊接完第一道埋弧后，需要去除衬垫，比需要让因为让受热下坠的焊缝金属，能够有一定的有所依托，解决焊缝受热后下坠而导致反面余高过高等外观问题；码板必须要在焊接完成温度降低以后，才能够拆除。根据经验，初步确定本桥接焊缝间隙控制在4-8mm。（3）斜顶板与顶板、斜顶板与人行道面板焊接斜顶板与顶板及人行道面板的焊接接头形式为自然坡口焊缝，见图4。斜顶板与顶板的焊接采用CO2药芯焊丝，先焊接钢箱梁里侧焊缝，并焊接箱外焊缝，保证焊缝熔透的要求，使钢箱梁密封。斜顶板与人行道面板的焊接采用CO2实芯焊丝，先焊接钢箱梁内侧焊缝，再用埋弧自动焊焊接钢箱梁外侧焊缝，保证熔透焊接，保证外观质量。 图4 斜顶板与顶板及人行道面板的焊接接头（4）其它焊缝焊接，桥梁的钢结构焊接过程中对于其余坡口角接、熔透角接时，或者是焊缝的连接焊接时，用的是小接线能量焊接方法，还有两侧交替的焊接方法，以及对称施焊、预留焊接等这样一些焊接的方法来控制焊接的变形；同时还采取了一些其他的措施，就比如:底板纵向对接采时，采用的是同时同方向焊接，以此来减小焊接中产生的变形情况。然后就是第二箱梁进行总拼的时候，采取了以下的一个焊接的步骤来控制焊接的变形：首先，焊横隔板立位对接焊缝；然后，进行焊横隔板与底板、斜底板的角接焊缝或熔透角接焊缝，后焊横隔板的仰横位对接焊缝。所有的施工工序都必须要严格按照施工要求进行。3.总结，在整个箱梁大桥的施工过程中，采用了以上的这些焊接变形控制方法，确实保证了整个大桥的高质量，准确施工，有效地保证了大桥的施工质量，同时还有效地控制了施工的成本，有效地提高了焊接过程的效率，减小了箱梁的变形，同时进一步减小了整个结构的受力结构变形，所以说合理设计焊缝坡口形式是保证焊接质量和减小焊接变形的关键，也只有这样才能够提高钢结构焊接过程的精度，有效提高钢结构焊接变形的控制能力。钢结构的焊接，对于钢结构产品的生产制造有着非常巨大的影响，所以必须要对钢结构的焊接变形进行有效的控制，必须要保证钢结构产品生产的精度，必须要选取最为合理的施工方法，也只有这样才能够有效提高我们钢结构生产制造的能力，扩展钢结构的使用范围。参考文献：1蔡延彬.机械用钢板焊接工艺的探讨J.电焊机,2010(7).2郑建西,何惠付.不锈钢钢构件的焊接工艺J.焊接,2009(1).3李箕福.新型焊接材料及其应用J.现代制造,2010(18)4刘文斌 攻克箱形梁焊接变形难题J焊接技术2007.34(4): 82845陈蕊军.箱形梁制作焊接变形控制探讨J金属制品，2008( 3):37- 386黄孝鹏 如何有效控制钢结构的焊接应力和变形J现代焊接， 2008(6):53547陈伯蠡.中国焊接钢桥的发展M.2006.8刘景凤，段斌，马志德.新技术在国内建筑钢结构焊接中的应用C.钢结构焊接国际论坛，2008.专心-专注-专业