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焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响

作者:未知

  【摘  要】在不锈钢焊接过程中,焊接工艺会严重影响不锈钢焊接变形。为实现对不锈钢焊接变形的科学预防和有效控制,要深入考察焊接工艺对不锈钢焊接变形产生的具体影响和实际程度,并据此对焊接工艺操作方案进行科学制定,实现对焊接工艺的有效优化。本文简述焊接变形的概念,浅析焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响,探究不锈钢焊接变形的预防措施,以期为不锈钢焊接提供借鉴。
  【关键词】焊接工艺;不锈钢;焊接变形
  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。
  1焊接变形概述
  在焊接过程中,高温环境影响焊接材料,使其发生热膨胀,当温度出现降低后,焊接材料立即收缩,在冷热循环下,焊接材料将出现变形。通常,对焊接材料同一侧实施持续焊接所形成的焊接变形相对于对焊接材料两侧实施交叉焊接形成的焊接变形要大。究其原因,在长时间内,焊接形成的冷热循环对焊接材料同一侧发生作用,即会增大其变形量。焊接热量以及热膨胀出现增加,均会导致焊接区域实际温度加快上升,并降低焊接区域相应的热导率以及柔韧性等性能。
  2焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响
  2.1焊接方法
  当前,焊接工艺具有多种焊接方法,常用的包括焊条电弧焊、埋弧焊等。在不锈钢焊接中,各类焊接方法会对其焊接变形产生各不相同的影响。有的焊接方法会造成不锈钢构件产生局部过热,等到焊缝冷却,不锈钢构件即产生焊接变形。例如,通过焊条电弧焊对不锈钢进行焊接,即可能导致横向收缩变形。要深入考察不锈钢构件的具体结构和各项功能需求,有针对性地选择焊接方法,确保其适用于不锈钢构件,避免引发焊接变形。同时,对不锈钢构件进行焊接,若其内部发生应力变化,将造成焊接变形。对此,要针对不锈钢构件合理选择焊接方法,对应力变化进行有效消除。
  2.2焊接顺序
  焊接顺序会严重影响不锈钢相应的焊接变形。在不锈钢焊接过程中,焊接顺序不仅会对残余应力分布造成影响,还会影响应力状态。若对焊接顺序进行改变,将在较大程度上改变残余应力分布,并改变应力状态。若采用不合理的焊接顺序,将引发焊接变形。通常,对不锈钢进行焊接,要对可能引发焊接变形的相应焊缝进行优先焊接,对于较长焊缝,要实施合理的分段焊接。要基于不锈钢焊接的实际情况,对焊缝顺序进行合理确定。对大型不锈钢相关构件进行焊接,可能将固有的焊接顺序打破,在对焊接顺序进行确定时,要对焊接变形进行充分考虑。
  2.3构件定位与固定
  对不锈钢进行焊接,其构件定位以及构件固定均会对焊接变形造成影响。在焊接工序中,定位环节占据着重要地位,其次则是固定环节。若这两个环节产生了各项偏差,例如,未能严格遵循相关工艺方案和具体操作规程,对不锈钢构件进行夹紧时,可能导致构件承受不均匀受力,外力因素对焊接造成影响,即引发焊接变形。另外,不锈钢构件在焊接过程中存在定位偏差,焊接完成后,将影响不锈钢构件的使用性能。焊接操作人员的技术水平、实践经验以及操作规范性等因素均会对构件定位与固定造成不良影响。
  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,过大的焊接電流则会引发焊接变形。
  3不锈钢焊接变形的预防措施
  3.1加强焊前控制
  可通过如下方法加强焊前控制:一,预防变形法。在实施焊接前,深入考察不锈钢构件的实际大小和具体形状,据此合理预测焊接变形,通常要对不锈钢构件实施严格测量和合理评估,基于预测变形的具体结果,对焊接变形进行有效控制。在实施焊接前,将预测的焊接变形具体结果作为依据,对构件变形的可能方向实施相反调整,有效抵消焊后变形。二,预拉伸法。该法是充分预热构件,将构件存在的残余应力有效消除,通常在200℃到400℃范围内,对预热温度进行控制,能消除残余应力的50%到90%,该法能取得显著效果。三,刚性固定组装法。该法是全方位对焊接构件进行固定,实现对焊接变形的有效预防,通常要对特定胎具进行使用。
  3.2对焊接过程进行严格控制
  对焊接过程进行严格控制,要对规范的焊接参数及相关方法进行合理应用,并正确按照焊接的具体顺序,对如下方法进行合理运用:一,随焊碾压。该法涉及较为复杂的操作设备,在不锈钢焊接中应用较少,但该法能有效改善焊接变形的预防效果。二,随焊跟踪激冷。该法能实现对残余应力的有效减小,并实现对焊接变形发生概率的大幅度降低。三,随焊两侧加热。该法能均匀分布横向、纵向以及剪切应变,控制应变力变化趋于平缓,并有效减少焊接产生的残余应力。各类焊接方法相应的线能量存在较大差异,要尽量对具有低线能量的焊接方式进行运用,并对焊接规范各项参数实施合理控制,有效对焊接相应的塑性压缩区实际面积进行减少,有效避免产生焊接变形。在实际焊接中,要合理对焊接部件以及相关组件进行划分,实施组焊,再进行部分焊接,实现对组件精度的有效提升。通过上述焊接方法,实现对残余应力的有效降低,进而实现对焊接变形的有效减少。   3.3焊后矫正
  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。
  3.4退火消除焊接变形法
  焊接变形产生的根源在于焊接残余应力的存在。对此,可采用退火消除焊接变形法对焊接变形进行处理。将待焊构件与刚性体夹持,或对预测出现相反焊接变形的待焊件实施点焊,在此基础上进行焊接。通过上述操作产生的相互约束可对焊接变形进行有效抵制,但难以消除残余应力。将约束拆除后,即产生焊接变形。在退火炉中,将构件放入,实施垫平加热和保温处理,伴随退火炉温度实施缓慢冷却,直到与室温相同,即能消除残余应力,此时将约束解除后,即不会产生焊接变形。采用该法对残余应力进行消除,要对构件的显微组织、冲击韧性以及抗拉强度等性能进行综合考虑。另外,要对退火温度进行科学选择,促进不锈钢具备的物理性能实现大幅度提高,并将残余应力有效消除。
  4结语
  综上所述,焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响主要体现为焊接方法、焊接顺序、构件定位与固定、焊接参数等對焊接变形的影响。在对不锈钢进行焊接的过程中,要通过加强焊前控制、对焊接过程进行严格控制、焊后矫正等措施,对焊接变形进行有效预防。
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