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焊接论文大面积薄板焊接变形的控制论文关键词：大面积薄板焊接变形控制论文摘要：在大面积薄板焊接工程中，焊接变形量的大小是衡量该工程成功与否的重要标志，与是工程质量好坏的关键，因此控制焊接变形是人们在十分重视而致力开研究的课题。本文就煤气柜底板焊接工程的成功经验和失败教训阐述控制薄板焊接变形的一些行之有效的方法及一些初浅的见解，旨在类似工程中借鉴和参考。焊接工艺剖析分析焊接应力和变形产生的机理、影响因素及其内在联系。如下图五所示，给出了引起焊接应力和变形的主要因素及其内在联系由图可看出，焊接时局部不均匀的热输入是产生焊接应力与变形的决定因素。而热输入是通过材料因素、制造因素和结构因素所构成的内拘束度和外拘束度南而影响热源周围的金属运动，最终形成焊接应力的变形。从图可以看出，材料因缘主要为材料特性、热物理常数及力学性能（热膨胀系数α=f（t），弹性模量E=f（T），屈服强度σs=f（T），σs（T）=0的温度，TK或称“力学熔化温度”以及相变等），焊接温度场中，这些特性呈现出决定热源周围金属运动的内拘束度。制造因素（工艺措施、支持状态）的结构因素（构件形状、厚度及刚性等）则更多地影响着热源金属的外拘束度。而焊后，在室温条件下残留于构件中有内力和宏观变化，称为焊残余应力与焊接残余变形。由于焊接应力和变形的复杂性，在工程实践中往往何用试验与理论分析和数值计算相结合的方法来掌握其规律，以期能达到预测控制和调整焊接应力与变形的目的。工艺措施及剖析根据多年的实际经验和理论分析结果，不管哪种形式的底板，在焊接工艺上采取的工艺措施大致相同，其主要措施有：=1\*GB3①先焊短焊缝后长焊缝，采取分段退焊，由内向外依次进行。=2\*GB3②中心板和内环板之间的焊缝，可由数名焊工均布对称施焊，并可同时进行。=3\*GB3③内环板与外环板的搭接焊缝暂时不焊，留待底层壁板与内环板角焊缝施焊完毕后再进行焊接。其防焊接应力与变形的主要原理要点：=1\*GB3①焊接后自由收缩；=2\*GB3②减少焊接区与整体结构之间的瘟差；=3\*GB3③使焊接应力尽量减少并均匀布置。工艺措施的具体剖析以图四为例分析=1\*GB3①先焊短焊缝后长焊缝的基本原理如图中的中心板3、4、5短缝，将其由内向外焊接为一体，可自由收缩为一整体长条。同理，焊完所有短缝，所有中收板都焊接后得到自由收缩、基本无应力的若干长条。然后再将各个长条由内向外连接起来，也属于在自由收缩状态下成型，这样焊接应力很小，变形也很小。反之，若先焊长缝A、B，则将Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四板皆固定在A、B两条长缝上，然后再去焊3、4、5短缝，三段缝必收缩，收缩时却受到A、B长缝的限制而不能自由收缩，热胀时产生压应力，收缩时产生拉应力，因而存在较大的焊接应力，会产生很大的变形。整个底板若都这样焊接或无次序地焊接，底板会产生更大的变形，琮会导致底板大量的凸起变形，严重的甚至会报废，造成重大的质量事故。=2\*GB3②所有焊缝均采用分段退焊，由内向外依次进行的基本原理分段退焊基本原理分段退焊的原理与间歇焊和减少焊接线能量的原理基本是一样的，主要是缩小焊区与结构整体之间的温度差，从然减少变形；同时由于头尾相接的焊接顺序，前一段焊缝刚冷却下来后一段焊缝的热量就会给前一段一部分，使其得到一次退火的机会，同时减少了前后的温差，因而消除应力、减少变形。根据实践经验，底板的分段退焊，应以一根焊条为一个循环，一根焊条约焊200mm，这样要比500mm～600mm一个循环变形要小得多。这样焊接的缺点是接点增加，降低美观程度，但比变了形再去处理变形要合算得多（连接焊的接着少且平滑）。由内向外依次进行的基本原理如图中的短缝3、4、5，应先焊4缝，然后再焊3或5缝；长缝A、B，应先焊A后焊B。因为两板相焊，焊缝会产生横向收缩和纵向收缩，又因内部是封闭部位，外部属自由端（越往外越明显），由内向外可使焊缝的横、纵焊缝自由收缩；反之收缩都会受到限制，因而产生较大应力，从而产生较大变形。底层边板与外板的角焊缝焊完后再焊内外环板之间的焊缝在讨论此焊接顺序原理之前，请看一个受热变形的实例，如图六所示在一张δ=5mm厚的原平板上割下一个φ300mm的圆板，割完后便出现中凸变形，这是因为边缘受热后收缩，相对中部伸长，即常说的中部松边缘紧。根据此例可以相应的分析：壁板与焊缝有两条，一条是图五所示边板与外环板的焊缝=1\*GB3①、=2\*GB3②缝，一条内外环板之间的焊缝CD缝，若先焊CD缝，再焊=1\*GB3①、=2\*GB3②缝，这三条焊缝所产生的收缩量全部叠加在整个底板的边缘上，会收起底板中凸变形，若先=1\*GB3①、=2\*GB3②缝并自由胀缩全冷后再焊CD缝，此时只的CD一道缝的收缩量时底板产生的中凸变形，因而可最大限度减少变形量。④由多名焊工均布对称施焊的基本原理在讨论此原理之前，请看图七，由于不对称受热而引起变形，长条板不对称受热而引起变形。在底板的焊接中也要由多名焊工均布施焊，这样可以防止由于不对称受热引起偏心力引起的变形，若对称受热，即使有应力存在，也不会引起变形，且越往外越明显，这是因为两侧的应力相等而又有