高強鋼焊接變形預防控制工藝

1、第4期(總第173期)2012年8月機械工程與自動化MECHANICALENGlNEERING＆AUT()MAT10NNO4Aug文章編號：1672—6413(2012)04—0115—03高強鋼焊接變形預防控制工藝孔森，劉翠榮，牛興海(太原科技大學材料科學與工程學院，山西太原030024)摘要：WELTEN950PE高強鋼在工程機械行業(yè)被廣泛應用，然而當焊接件的焊縫較長時易產(chǎn)生內(nèi)凹、外凸、旁彎等焊接變形。根據(jù)實際生產(chǎn)性能與安全設計要求

2、，采用“預留反變形、焊縫加墊板、組對零間隙、取消打底焊”的工藝方案，以有效控制STC75臂架焊接變形，尤其是解決嚴重內(nèi)凹與外凸問題。研究結果將有助于STC75臂架冷作工藝的改進，對臂架冷作質量提升具有一定的指導意義。關鍵詞：高強鋼焊接；變形控制；墊板；焊接變形中圖分類號：TG44文獻標識碼：A0引言隨著高強鋼在工程上的廣泛應用，其變形的控制成為迫切需要的解決問題之一。起重機臂架為典型的箱型梁結構，由于其焊縫長，焊接應力和變形較大，如果不

3、采取合理的設計及施工工藝方案，就會在焊接時出現(xiàn)變形進而嚴重影響焊接質量，甚至會導致結構無法正確地安裝和使用。本文針對起重機臂架在焊接加工時出現(xiàn)的變形，通過優(yōu)化設計，提出了合理的施焊方案，使變形減小到最小狀態(tài)，以滿足結構的使用要求。1焊接變形11焊接變形產(chǎn)生的原因焊接時不均勻的熱輸入是產(chǎn)生焊接應力及變形的主要因素。熱輸入通過材料因素和結構因素產(chǎn)生內(nèi)應力和外拘束，從而影響熱源周圍的金屬原子運動，最終形成了焊接應力和變形[1]。12焊接變形的

4、類型焊接變形是由于焊接進行時焊區(qū)的收縮變形引起的，表現(xiàn)為構件局部的鼓起、彎曲以及扭曲等，主要有縱向收縮及橫向收縮、彎曲變形、角變形、波浪變形和扭曲變形等。13焊接變形、焊接應力的主要影響因素焊縫尺寸、焊縫數(shù)量、焊縫相對位置、材料的熱物理性能、焊接工藝方法、焊接規(guī)范參數(shù)、施焊方法等都是影響焊接變形以及應力的因素。構件的尺寸、形狀、夾具、焊縫布置、裝配焊接順序等是影響剛度的主要原因。焊接構件在拘束力小的條件下，焊接應力大，變形??；反之，焊接

5、應力小，變形大?？傊?，焊接應力和變形是在多種因素交互作用下而導致的結果。2試驗方案及工序21試驗方案本次試驗對象為STC75臂架各節(jié)臂，材料為WELTEN950PE低合金超強精細鋼。(1)對四、五節(jié)臂做預留反變形，焊縫加墊板，組對零間隙，取消打底焊；墊板長度為10000mm，厚度為3mm，寬度為30mm。(2)對一、二、三節(jié)臂作預留反變形，不加墊板，組對間隙為2mm。具體要求見表1。表l試驗方案及具體工藝要求組對間隙反變形量序號臂架類別

6、墊板打底試驗次數(shù)mmmm1一、二、三節(jié)臂無2是222四節(jié)臂有O否223五節(jié)臂有O否2222工序流程本次試驗分為加墊板與不加墊板兩種工藝，其中筒體內(nèi)側加墊板試驗的生產(chǎn)流程如圖1所示。221加墊板工序說明(1)彎板折彎成形：控制彎板折彎精度是控制變形的第一道工序，工藝要求彎板預留2mm～4mm的反變形量。(2)下彎板焊接加強板：在下彎板焊接加強板位置預留8mm～10mm的正反變形量后焊接加強板。(3)下彎板加墊板：組對前在下彎板內(nèi)側坡口附近

7、焊一長條鋼板作為永久襯墊，將襯墊以間斷焊形式焊在下彎板上，保證襯墊與下彎板內(nèi)側面緊密貼合，墊收稿日期：20120222；修回日期：2012—03—02作者簡介：孔森(1985一)，男，山東棗莊人，在讀碩士研究生，主要研究方向為焊接工藝過程控制及自動化。學兔兔www.xuetutu.com2012年第4期機械工程與自動化驗是：先焊加強板，后焊接襯墊，然后再進行組對、蓋面工序，襯墊與下彎板的焊接盡量保證其與下彎板緊密貼合，組對時保證零間隙。

8、表3為STC750五節(jié)臂直線度、內(nèi)凹與外凸變化。從表3可以看出，通過加墊板試驗措施，STC75五節(jié)臂筒體直線度與內(nèi)凹、外凸變形得到明顯改善，其中直線度最大偏差為3mm，內(nèi)凹最大偏差為3mm，沒有出現(xiàn)外凸現(xiàn)象，均達到設計要求，說明“預留反變形、焊縫加墊板、組對零間隙、取消打底焊”工藝措施可有效控制STC75五節(jié)臂簡體焊接變形。表3STC750五節(jié)臂直線度、內(nèi)凹與外凸變化蓋面填充焊后變形最大值設計要求備注試驗序號AfB面直線度內(nèi)凹外凸全長直

9、線A3—3O度≤4；75／5一O1外凸絕對B3—250合格值≤1；A2—3O內(nèi)凹絕對75／5一O2B3—3O值≤55結論根據(jù)本次試驗結果發(fā)現(xiàn)，采取組對預留2iTlrn反變形量工藝措施可有效控制STC75一、二、三節(jié)臂的焊接變形，采取“預留反變形、焊縫加墊板、組對零間隙、取消打底的措施”可有效控制STC75四、五節(jié)臂的焊接變形，焊后直線度與內(nèi)凹、外凸均可達到設計要求，有效預防、控制了焊接變形。參考文獻：[1]中國機械工程學會焊接學會焊接手

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11、chnologyofHighstrengthSteelWeldingDeformationKONGSenLIUCu|‘rong，NIUXinghai(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，TaiyuanUniversityofScienceandTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract：WELl’EN一950PEhighstrengthsteeliswidel

12、yusedinconstructionmachineryindustryHowever，whentheweldseamofaweldingpartislonger，iteasytoproduceweldingdeformationsuchasconcaveandconvex，lateralbendingBasedonactua1productionperformanceandsafetydesignrequirement。atechno

13、logyprogramisproposed。whichissettingasidetheanti—deformation，plussingweldpad，matchingwithzerogap，cancellingthebackingweld。inordertoeffectivelycontrolthewelddeformationofSTC75boom，especiallytosolvethesevereconcaveandconve

14、xThefindingswillcontributetotheimprovementonthecoldformingtechnologyperfornancesofSTC75boom，toenhancethequalityoftheboomKeywords：highstrengthsteelwelding；deformationcontro1；plate；weldingdeformation(上接第114頁)參考文獻：[1]李秀軍寶鋼1

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17、，China)Abstract：Totheshapeproblemof1420doublestandstempermillofMeiSteel，afteralotoffieldexperimentsandtheoretiealanalysis，fullyintegratingtheequipmentandprocesscharacteristicsoftempermill，aimmingatimprovingtheshapeofprod

18、uctweoptimizetherollshapeofworkandbackuprollsofl#and2#standsOnthatbasisaccordingtothecharacteristicsofrollingtechnology，theparametersofrollingforceandbendingforceof1#and2#stands，andforwardtension，middletension，backwardte

19、nsionwereusedtooptimizeWiththeapprovementofusers，agoodresultisobtainedThewasterateofshapeproblemisgreatlyreduced，andthismethodisworthfurtherextendingKeywords：tempermill；stripshape；curveofrollshape；rollingparameters學兔兔www