反变形组对工艺在焊接中的应用

反变形组对工艺在焊接中的应用

姜合

海斯特浙江美科斯叉车(浙江)有限公司浙江杭州311407

摘要：随着我国物流业的迅猛发展，作为物流装备的叉车，具有持续增长趋势。这样对车身结构件制造要求越来越高，车身焊接向着大型化、高精度的方向发展，如何采取反变型措施减小金属构件在焊接工序中发生的应力与应变，从而提高焊接工序的精度，优化工艺降低制造成本，有着十分重要的现实意义。

关键词：焊接工艺；焊接变形；反变形工装；变化规律；控制措施；

在焊接过程中，由于焊件局部的温度发生变化，产生应力变形，进而导致了构件产生变形。因此，必须对焊接后的产品进行校正（火焰或油压机），这样效率低，生产成本。优化焊接工艺提高焊接质量，降低生产成本应运而生。

一、焊接应力与焊接变形的产生原因

焊接应力，是焊接构件由于焊接而产生的应力。焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的形状和尺寸变化。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观，以理论为基础，再根据现场试验及加工，总结设计和制造中必须考虑的问题。

1、焊件的不均匀受热

（1）对构件进行不均匀加热，在加热过程中，只要温度高于材料屈服点的温度，构件就会产生压缩塑性变形。冷却后，构件就会有残余应力。

（2）焊接过程中焊件的变形方向与焊后焊件的变形方向相反。

（3）焊接加热时，焊缝及其附近区域将产生压缩塑性变形，冷却时压缩塑性变形区要收缩。

（4）焊接过程中及焊接结束后，焊件中的应力分布是不均匀的。焊接结束后，焊缝及其附近区域的残余应力通常是拉应力

2、焊缝金属的收缩

焊缝金属冷却时，当它由液态转为固态时，其体积要收缩。由于焊缝金属与母材是紧密联系的。因此，焊缝金属并不能自由收缩，这将引起整个焊件的变形，同时在焊缝中引起残余应力。另外，一条焊缝是逐步形成的，焊缝中先结晶的部分要阻止后结晶部分的收缩，由此也会产生焊接应力与变形。

3、金属组织的变化

金属在加热及冷却过程中发生相变，可得到不同的组织，这些组织的比容不同，由此也会造成焊缝应力与变形。

4、焊缝的刚性和拘束

焊缝的刚性和拘束，对焊件应力和变形也有较大的影响。刚性是指焊件抵抗变形的能力。而拘束是焊件周围物体对焊件变形的约束。刚性是焊件本身的性能，它与焊件材质，焊件截面形状和尺寸有关，而拘束是一种外部条件，焊件自身的刚性及受周围的拘束程度越小，则焊接变形越大，而焊接应力越小。

二、优化焊接工艺

1、采用合理的焊接次序。是尽量使焊缝能比较自由的收缩，尤其是对那些收缩比较大，残余应力比较大的焊缝。

2、预热法。由于被焊工件各部位的温差越大，焊缝的冷却速度越快。则焊接接头的残余应力就越大。预热既能减小工件各部位的温差，又能减缓冷却速度。它是降低焊接残余应力的有力措施之一。

3、收集制作过程中产品的变形量的数据分布规律。

4、确定组焊过程产品的反变形参数。

5、修改原固定分段式工装以适应反变形应用，这样使组装工装、焊接工装合并一体化，工步合并。

6、焊接机器人设备上增加反变形装置，液压装夹方式，效果更明显。

三、反变形示意图

①要求尺寸：569+2/0，经过一周连接焊接的开档尺寸：上开档569～570.5，下开档570.5～571，以上所焊接的开档尺寸都在这个范围之内。

②再经过二周焊接的开档尺寸：上开档569.6～570.3，下开档570～571.5。包括后续所焊接的开档尺寸已经稳定。

五、反变形组对工艺优势：

①新工装它结合了组焊、焊接、反变形于一体的变位机，减少了两次吊装的时间也减少了场地的占用空间。

②可满足一系列多种吨位内门架的焊接。

③从试验的结果来看我们不能保证在焊接完后的门架百分百不变形概率，但至少有百分之八十可以保证不变形。这其中有工件的校正没到位导致焊接后的扭曲。

六、形位公差执行要求标准：

整体形位公差的控制从4个方面：

1.左右槽钢内侧的开档尺寸：对于开档尺寸测量位置为：顶端、重点、底端三个位置；

①实行“上小下大”的原则；在实际操作中，顶端开档如果大于底端不超过0.5，可判为让步接收；

②开档尺寸偏差为图面尺寸±1.5mm;

③最大开档尺寸-最小开档尺寸≤2mm；

同时满足上述三点，才可判定开档尺寸合格。

2.整体横截面的对角线尺寸：横截面的对角线偏差≤2mm。

3.焊接后的门架整体平整度：整体平整度偏差≤2mm。

4.整体平面的对角线偏差：整体对角线偏差≤2mm。

（注：整体平面的对角线偏差的测量方法：以角尺为工具，以槽钢侧面为基准，在门架槽钢的顶端、底端划端部平直线，再以端部平直线及槽钢侧面的交汇点为基准，测量对角线。）

总之，根据不同状况，选择一种或多种控制措施。从而达到既保证安全又经济实用的目的。

参考文献：

[1]陈伯蠡《焊接工程缺陷分析与对策》［m］机械工业出版社，2006.

[2]张洪哲《焊接应力和变形的控制方法》［j］企业科技与发展，2009.

[3]王洪光《实用焊接工艺手册》化学工业出版社，2010.

[4]陈裕川《焊接工艺设计与实例分析》机械工业出版社，2010.