焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响

焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响

刘智峰 张泽文 张桢 袁新宇 王毅萌

河北建筑工程学院朝阳校区 河北省 张家口市 075000

摘要：在我国的制造业中，不锈钢焊接是其中十分重 要的加工环节，不锈钢的焊接质量对很多制造成品的质量都会产生直接影响，在我国的不锈钢焊接工作中，焊接工艺是影响焊接质量的重要因素，作业人员选择的焊接方法、焊接顺序、焊接参数以及焊接过程中的操作，不会引发不锈钢焊接变形问题。所以本文就对不锈钢焊接中，焊接工艺对焊接变形的影响因素进行分析，对焊接工艺进行控制，提高不锈钢焊接的质量。

关键词：焊接工艺；不锈钢；焊接变形；影响

1 引言  　　焊接是最为普遍且最具实用性的不锈钢加工方式。在不锈钢焊接过程中，受焊接工艺影响，不锈钢在焊缝冷却后极易产生各类变形。通常，不锈钢焊接变形包括横向收缩、纵向收缩和弯曲以及角变形等。焊接变形会严重影响不锈钢加工的美观性，还会破坏不锈钢构件具备的各项性能。对此，有必要立足于不锈钢焊接实践，深入考察焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响，并积极探究有效措施对焊接工艺进行优化，实现对不锈钢焊接变形的预防和控制。

2 焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响因素  2.1焊接工艺

当前常用焊接工艺包含焊条电弧焊工艺、埋弧焊工艺、熔化极气体保护焊工艺等类型，不同焊接工艺所形成的焊接变形量也存在显著差异，在采用部分焊接工艺的过程中极易引发焊件局部过热现象，进而在冷却焊缝后导致焊件变形，例如在采用焊条电弧焊工艺进行焊接时易引发横向收缩变形。为避免不锈钢焊件出现严重变形，应在焊接前结合不锈钢构件的结构特点、性能特征、功能需求进行焊接工艺的科学选取，保障所使用的焊接工艺能够最大限度符合不锈钢构件的性能特点，以此控制焊接变形问题。同时，由于在焊接不锈钢构件的过程中其构件内部也会产生一定的应力，因此还需着重选取有效方法消除应力，将不锈钢焊接变形量降至最低。 2.2焊接顺序  　　在不锈钢焊接的过程中，焊接的顺序也会对焊接质量产生直接影响，任何不锈钢焊接工作都对其焊接顺序有着严格的要求，如果不按照顺序进行焊接操作，就会引发不锈钢焊接变形问题。不锈钢构件在焊接的过程中，正确的焊接顺序能够有效解决不锈钢构件内部应力变化的问题，对其应力进行适当引导，从而保证焊接的质量;但是一旦焊接顺序被打乱，那么在某一焊接操作被执行之后，不锈钢构件的应力已经发生了变化，但是后续的操作却无法对其进行有效处理，这样就会大大增加不锈钢焊接变形的发生概率。  2.3焊接过程  　　钢构件固定与定位也会对不锈钢变形产生严重的影响，不锈钢焊接工作过程中定位是最重要的，固定则在第二重要位置。如果固定与定位位置出现偏差，并未根据相关标准操作及可能会导致不锈钢构件的部分受力不匀产生现象，但是如果两个步骤均出现误差构建也难以使用，会产生极为严重的影响。根据当前行业的发展现状，我们能够看出由于不锈钢固定和定位产生的焊接变形现象极为严重，问题的原因在于部分操作人员出现操作失误，焊接经验不足，并未根据相关的操作流程进行工作。  2.4焊接参数  　　在不锈钢焊接过程中，影响焊接变形的焊接参数主要包括焊接电流以及焊接电弧、电压等。以电弧焊为例，电弧形成于两极电路，中间空气受到迅速加热，出现升温，受空气热作用影响，将出现电离化。在上述机理下，焊接电流的实际大小对焊接温度具有直接影响，阴极区实际温度通常保持在2500℃ 到3500℃ 范围之内，中间弧柱具有最高温度，可超出5000℃ ，焊缝中心点通常保持大于2500℃ 的温度。对不锈钢构件进行焊接，对于越大构件，越要选用较大的焊接电流。为对构件局部的不均匀受热进行有效控制，要对焊接电流实施严格控制，过小的焊接电流会对焊接质量造成不良影响，过大的焊接电流则会引发焊接变形。

3 消减焊接工艺基于不锈钢变形影响程度的焊接工艺操作要点

3.1做好不锈钢焊接前的准备工作

在不锈钢焊接之前，需要做好如下几点准备工作：首先，结合不锈钢构件的整体功能需求，事先预判焊接过程中可能出现的焊接变形问题，然后确定合理的焊接顺序及焊接变形动态监控和调整方案。其次，科学选用焊接前的预防不锈钢构件焊接变形的控制方法。较为有效的方法有反变形法、刚性固定组装法、预拉伸法等。在不锈钢构件焊接前，根据构件的形状规格及大小等因素，对焊接变形量进行提前预测，这一方法称为反变形法。反变形法在应用时需要对不锈钢构件进行精准的测量，特别是针对大型不锈钢构件，应在得出焊接变形概率及大致部位后，根据测量的结果，采取与变形方向相反的抵消措施。刚性固定组装法主要是借助全方位固定措施，对不锈钢焊接构件进行固定，以降低焊接变形概率。这一方法需要准备特定的作业机具。预拉伸法在预防不锈钢构件变形问题上效果最为明显，此方法主要是通过对不锈钢构件进行 200 ～ 400℃的预热，将构件的残余应力进行消解。

3.2依照焊接顺序实施过程控制

在正式开展不锈钢构件焊接作业时，应当着重依照标准化焊接顺序进行焊接工艺的选择，结合焊接参数、焊件使用需求等因素实行过程控制，具体来说需注意以下三个要点：其一是执行随焊碾压，保障在焊接的过程中进行及时碾压，以此改善构件焊接变形程度，然而由于该工艺涉及到较为复杂的设备，因此在实际作业环节应用频次较低；其二是执行随焊跟踪激冷，借此消除不锈钢构件中的残余应力，使构件变形程度、变形几率得到显著下降；其三是执行随焊两侧加热，在此过程中实现横向、纵向、剪切应变的均匀分布，稳定应变力的变化趋势，以此抵消焊接过程中出现的残余应力。整体看来不同焊接工艺所对应的线能量存在明显差别，应侧重于选取低线能量的焊接工艺，并强化焊接参数的控制，用以缩减塑性压缩区面积，降低产生焊接变形的几率。同时，还应当结合焊接部件、组件类型合理选取阻焊、部分焊接等方法，以此提高整体组件精度，优化焊接效果。

3.3及时采取措施对焊后作业进行矫正

若不锈钢焊接产生焊接变形，需对之实施矫正。例如，不锈钢局部出现热变形，在焊接结束后，要加热构件局部变形区域，使该区域形成压缩性塑性变形，在一定程度上对焊接变形进行抵消。通常，采用火焰加热的方式，具有较强的便捷性，广泛应用于对焊接变形的有效矫正。另外，整体加热法也能用于对焊接变形进行矫正。该法是对整体构件进行加热，当温度达到一定程度后，再锻造整体构件。但是，该法对大型不锈钢构件产生的焊接变形缺乏适用性，且存在较多应用限制。从整体上来看，焊接完成后，再对焊接变形进行矫正会对不锈钢构件造成一定损害。因此，要慎重选择矫正焊接变形的具体方法，并注重对焊接变形实施焊前控制和焊接过程控制，尽量避免焊接结束后再对焊接变形进行矫正。

4 结论

总而言之，焊接变形是不锈钢焊接中的一种常见问题，诸如焊接方法、流程顺序、工艺参数、构件定位等工艺因素都有可能是引发焊接变形的主要诱因。基于此，务必要在不锈钢焊接过程中强化工艺技术把控，围绕焊前、焊中、焊后三个阶段控制焊接变形，实现焊件变形量的最小化，进一步提升不锈钢焊接水平。

参考文献  [1]刘冬梅.焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响研究[J].内燃机与配件，2019（02）：83-84.  [2]侯志伟，李倩云.焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析[J].内燃机与配件，2018（22）：86-87. 

[3]张英才,周娇娇,韩晓辉等.不锈钢侧墙焊接有限元分析及变形控制[J].电焊机,2018,(3):216-220.

[4]宋纯民,唐元生,张桂红等.不锈钢复合材料焊接顺序工艺研究[J].石油化工设备技术,2018,(6):54-59.