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焊接論文大面積薄板焊接變形的控制論文關鍵詞：大面積薄板焊接變形控制論文摘要：在大面積薄板焊接工程中，焊接變形量的大小是衡量該工程成功與否的重要標志，與是工程質(zhì)量好壞的關鍵，因此控制焊接變形是人們在十分重視而致力開研究的課題。本文就煤氣柜底板焊接工程的成功經(jīng)驗和失敗教訓闡述控制薄板焊接變形的一些行之有效的方法及一些初淺的見解，旨在類似工程中借鑒和參考。焊接工藝剖析分析焊接應力和變形產(chǎn)生的機理、影響因素及其內(nèi)在聯(lián)系。如下圖五所示，給出了引起焊接應力和變形的主要因素及其內(nèi)在聯(lián)系由圖可看出，焊接時局部不均勻的熱輸入是產(chǎn)生焊接應力與變形的決定因素。而熱輸入是通過材料因素、制造因素和結構因素所構成的內(nèi)拘束度和外拘束度南而影響熱源周圍的金屬運動，最終形成焊接應力的變形。從圖可以看出，材料因緣主要為材料特性、熱物理常數(shù)及力學性能（熱膨脹系數(shù)α=f（t），彈性模量E=f（T），屈服強度σs=f（T），σs（T）=0的溫度，TK或稱“力學熔化溫度”以及相變等），焊接溫度場中，這些特性呈現(xiàn)出決定熱源周圍金屬運動的內(nèi)拘束度。制造因素（工藝措施、支持狀態(tài)）的結構因素（構件形狀、厚度及剛性等）則更多地影響著熱源金屬的外拘束度。而焊后，在室溫條件下殘留于構件中有內(nèi)力和宏觀變化，稱為焊殘余應力與焊接殘余變形。由于焊接應力和變形的復雜性，在工程實踐中往往何用試驗與理論分析和數(shù)值計算相結合的方法來掌握其規(guī)律，以期能達到預測控制和調(diào)整焊接應力與變形的目的。工藝措施及剖析根據(jù)多年的實際經(jīng)驗和理論分析結果，不管哪種形式的底板，在焊接工藝上采取的工藝措施大致相同，其主要措施有：=1\*GB3①先焊短焊縫后長焊縫，采取分段退焊，由內(nèi)向外依次進行。=2\*GB3②中心板和內(nèi)環(huán)板之間的焊縫，可由數(shù)名焊工均布對稱施焊，并可同時進行。=3\*GB3③內(nèi)環(huán)板與外環(huán)板的搭接焊縫暫時不焊，留待底層壁板與內(nèi)環(huán)板角焊縫施焊完畢后再進行焊接。其防焊接應力與變形的主要原理要點：=1\*GB3①焊接后自由收縮；=2\*GB3②減少焊接區(qū)與整體結構之間的瘟差；=3\*GB3③使焊接應力盡量減少并均勻布置。工藝措施的具體剖析以圖四為例分析=1\*GB3①先焊短焊縫后長焊縫的基本原理如圖中的中心板3、4、5短縫，將其由內(nèi)向外焊接為一體，可自由收縮為一整體長條。同理，焊完所有短縫，所有中收板都焊接后得到自由收縮、基本無應力的若干長條。然后再將各個長條由內(nèi)向外連接起來，也屬于在自由收縮狀態(tài)下成型，這樣焊接應力很小，變形也很小。反之，若先焊長縫A、B，則將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四板皆固定在A、B兩條長縫上，然后再去焊3、4、5短縫，三段縫必收縮，收縮時卻受到A、B長縫的限制而不能自由收縮，熱脹時產(chǎn)生壓應力，收縮時產(chǎn)生拉應力，因而存在較大的焊接應力，會產(chǎn)生很大的變形。整個底板若都這樣焊接或無次序地焊接，底板會產(chǎn)生更大的變形，琮會導致底板大量的凸起變形，嚴重的甚至會報廢，造成重大的質(zhì)量事故。=2\*GB3②所有焊縫均采用分段退焊，由內(nèi)向外依次進行的基本原理分段退焊基本原理分段退焊的原理與間歇焊和減少焊接線能量的原理基本是一樣的，主要是縮小焊區(qū)與結構整體之間的溫度差，從然減少變形；同時由于頭尾相接的焊接順序，前一段焊縫剛冷卻下來后一段焊縫的熱量就會給前一段一部分，使其得到一次退火的機會，同時減少了前后的溫差，因而消除應力、減少變形。根據(jù)實踐經(jīng)驗，底板的分段退焊，應以一根焊條為一個循環(huán)，一根焊條約焊200mm，這樣要比500mm～600mm一個循環(huán)變形要小得多。這樣焊接的缺點是接點增加，降低美觀程度，但比變了形再去處理變形要合算得多（連接焊的接著少且平滑）。由內(nèi)向外依次進行的基本原理如圖中的短縫3、4、5，應先焊4縫，然后再焊3或5縫；長縫A、B，應先焊A后焊B。因為兩板相焊，焊縫會產(chǎn)生橫向收縮和縱向收縮，又因內(nèi)部是封閉部位，外部屬自由端（越往外越明顯），由內(nèi)向外可使焊縫的橫、縱焊縫自由收縮；反之收縮都會受到限制，因而產(chǎn)生較大應力，從而產(chǎn)生較大變形。底層邊板與外板的角焊縫焊完后再焊內(nèi)外環(huán)板之間的焊縫在討論此焊接順序原理之前，請看一個受熱變形的實例，如圖六所示在一張δ=5mm厚的原平板上割下一個φ300mm的圓板，割完后便出現(xiàn)中凸變形，這是因為邊緣受熱后收縮，相對中部伸長，即常說的中部松邊緣緊。根據(jù)此例可以相應的分析：壁板與焊縫有兩條，一條是圖五所示邊板與外環(huán)板的焊縫=1\*GB3①、=2\*GB3②縫，一條內(nèi)外環(huán)板之間的焊縫CD縫，若先焊CD縫，再焊=1\*GB3①、=2\*GB3②縫，這三條焊縫所產(chǎn)生的收縮量全部疊加在整個底板的邊緣上，會收起底板中凸變形，若先=1\*GB3①、=2\*GB3②縫并自由脹縮全冷后再焊CD縫，此時只的CD一道縫的收縮量時底板產(chǎn)生的中凸變形，因而可最大限度減少變形量。④由多名焊工均布對稱施焊的基本原理在討論此原理之前，請看圖七，由于不對稱受熱而引起變形，長條板不對稱受熱而引起變形。在底板的焊接中也要由多名焊工均布施焊，這樣可以防止由于不對稱受熱引起偏心力引起的變形，若對稱受熱，即使有應力存在，也不會引起變形，且越往外越明顯，這是因為兩側的應力相等而又有