薄板焊接

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薄板焊接范文第1篇

关键词：薄板焊接；变形控制

1 引言

船舶为了尽量减轻船体重量，采用了高强度或较高强度的薄钢板，如上层建筑采用的δ=2.5-4mm较高强度的903钢板。该钢板加工、装配后有较大的内应力，焊接后会比普通钢板产生更大的变形；同时，上层建筑在设计中不参与总强度计算。这样对上层建筑的建造来说，防止薄板焊接变形便成了主要的质量问题。

薄板焊接变形主要表现为：产生一根根肋骨构架印形于表的所谓“瘦马现象”；在纵向呈较大面积高低不平的“波浪变形”；在板格范围内局部高低不平的“凹凸变形”；由火工和敲打造成的“橘子皮效应”。这些不同形式的焊后变形严重地影响了船体的外观质量。

目前对薄板焊接防变形技术的研究，主要侧重于工艺技术的研究。在进行了大量的调查研究和工艺试验后，在生产中摸索出一套行之有效的控制措施。

2 优化板缝布置，精确控制余量

2.1 板缝布置

在施工设计图纸上，板缝的布置是根据船舶结构设计和板材的规格来决定的。实际采购的板材规格往往与设计的规格有所不同，需要重新布置板缝；同时设计图纸中的板缝布置往往对工艺性考虑不周，容易引起焊接变形。所以开工前必须仔细分析板缝布置情况，将实际的数据进行优化排列，以减少焊接引起的弯曲变形。

优化板缝布置的四个原则为：尽量把焊缝布置成与中心轴相对称；在满足规范的前提下，把板缝设置在结构件附近，借助结构件的刚性来减少焊缝变形；在多板组成的壁板和平台尽量使用大板，减少焊缝数量；在焊缝相交中尽量布置成“十”字接头，避免“T”字接头的出现[1]。

2.2 余量分布

为了保证薄板结构装配的尺寸，在传统的施工工艺中，一般结构都留有一定的余量，留待装配时再进行切割。这样的施工方法，虽然能保证分段尺寸的质量，但由于在装配过程中的二次切割，增加了受热的变形和内应力，对分段变形的控制和后续工序的施工都带来了不利的影响。为此，我们改变传统做法，采取在分段接头处单边留有余量，其它位置一律改为不留下料余量，使大部分板材下料剪切一次成功，在施工中可减少加热次数和加热量，有效地控制了装配过程薄板的变形。

3 实行焊后滚平和无码焊接技术

3.1 板缝焊后滚平

薄板焊接无论事前采取何种预防措施都只能减少变形量而不能消除变形，焊接后变形是难免的。按传统工序拼板焊后安装构架，这样板部位变形很难处理，靠火工校正，一方面很难收到理想效果，另一方面火工多了又会出现橘子皮现象。采取构架安装前先消除拼板焊接变形的措施，把切割好的薄板放在固定平台上装焊，焊后用十三星滚平机滚压消除焊接变形。由于用机械的方法消除焊缝的焊接变形，减少了火工工作量，也为构架安装和最终减少总体变形打下了基础[2]。

3.2 推行无码焊接

在以往的造船中，焊了许多拉码把钢板固定于胎架上是保证线型和防止变形的主要工艺，这种方法给薄板带来的码脚印和弧坑，需进行大量的割、批、补、磨等工作，既增加了变形又损伤了钢板。为改变这一状况，采用无码焊接技术，可有效控制薄板焊接变形。现行施工工艺采用的无码焊接工艺是：

（1）使用磁吸码，用磁力把钢板固定于胎架上，不至损伤钢板，也避免了繁杂的修补工作。

（2）以压代拉，在平台或胎架上安装板材时采用压铁压紧来实现线型吻合和防止变形。

（3） 先装构架后焊板缝，确实需要在胎架上焊接的板缝，也要改变传统的先焊板缝后装构架的做法，采用拼板后先进行构架安装，装好构架后一起烧焊，利用构架来限制板的焊接变形。

（4）限制使用工艺拉条，在上层建筑分段、总段装配中不轻易采用焊拉条和支撑，尽量利用纵横壁板自身相互的支持来实现定位，必须要焊支撑或拉条时也只能焊在构架上，绝不允许焊在板中。

4 实施全方位CO2气体保护焊

薄板的焊接变形是因为板材受到不均匀的局部加热和冷却的影响，内部产生了不均衡应力所引起的，变形的大小与输入的热量有密切的关系，减少热量的输入是控制变形的有效措施。采用下面公式计算手工焊和CO2保护焊的能量输入：

Q=0.2ηUI/V

式中：

Q为焊缝焊接线能量；

η为电弧热利用系数：手工焊η=0.65～0.85，CO2气体保护焊η=0.75～0.90；

U为电弧电压：手工焊U=29～31V，CO2气体保护焊U=20～22V；

I为焊接电流：手工焊I=130～260A，CO2气体保护焊I=150～180A；

V为焊接速度：手工焊V=10～20 cm/min，CO2气体保护焊V=20～50 cm/min。

经计算，对2-4 mm的薄板，采用CO2气体保护焊的线能量仅为手工焊的30-40%，可见用CO2气体保护焊对控制焊接变形是十分有效的[3]。

5 严格控制和准确使用火工技术

火工校正是薄板防变形技术的最后一道措施。但火工校正是一理论性强、技术复杂的工作，用得不好反而给薄板带来新变形和新问题。我们经过大量试验研究和建造实践，摸索出一套对903薄板变形矫正行之有效的办法。明确了不同的变形要选择不同的加热方法（主要用条形法、圆圈法、链状法和“十字法”）来解决，不同结构和不同部位要采用不同的方式处理，同时其操作方法和选择工作参数也不同，对不同板厚的903板选择的工作参数如表1所列。

采用火工校正方法的原则如下[4]：

（1）下料和构件组装所产生的变形必须校正后再上分段安装；

（2）在分段建造完成后只对骨材吊装接口边缘的变形进行火工校正，减少火工加热次数；

（3）在校正施工中要严格执行规定的工作程序和选定的火工参数，特别是要严格控制加热温度不得随意更改；

（4）绝对禁止用铁锤敲击，必须锤击时只能用木锤和塑料锤；

（5）903钢板温度在200-350℃区间为蓝脆区，在该温度内禁止任何形式的锤击，以免产生微裂纹；

（6）对板的局部凹凸变形采用小火圈加热形式，火圈直径为20毫米，从外到内，火圈疏密视情况而定；

（7） 板的纵向波浪在加强材两侧边缘条形加热火路距离构架5毫米，采用隔档加热的办法控制总体变形；

（8）构架变形可采用加外力和烧火结合的办法，用外力帮助校正变形； 板缝角变形用条形加热法； 同一部位加热次数不得超过3次。

上面提及的四个方面是解决903薄板焊接防变形的主要措施。实际生产中还应采取其（下转第页）（上接第页）它措施：如采用先滚平再剪切下料；对扭曲变形的板，先火工校正再滚平下料，下料后再次滚平，最后送去装配。考虑到薄板从下料到装配、焊接成型需要多次吊运，以往吊运引起变形也相当严重，所以必须改进吊运方法和条件，在薄板加工全过程吊运采用磁吸吊机，对加工后尺寸大小不一或有形的工件采用专制钢板吊架床转运。采取这些措施，可有效控制吊运环节产生变形。在上层建筑分段制作中还采用预舾装工艺等，这些都是有效控制薄板焊接变形的措施。

6 结束语

采用上述综合措施后，最终质量明显提高：上层建筑、壁板平台板光顺平直，没有瘦马现象，没有橘子皮出现，没有明显的波浪变形，没有码脚印痕和电弧坑。经过实船测量，两肋间的局部变形几乎为零，不管焊缝部位还是非焊缝部位，只有个别位置有局部变形，其最大值都没有超过规范的要求。 在火工后对整幅壁板的变形测试，所有内外纵横壁板从头到尾整幅直线度最大偏差也只有5 mm左右。

参考文献

[1] 陈可越， 船舶设计实用手册， 中国交通科技出版社， 2007.8

[2] 谷莉.减少薄板变形的几点措施， 甘肃科技[J]， 2003.12

[3] 霍晓敏， 唐清山―二氧化碳气体保护焊在薄板焊接中的应用，四川建

筑科学研究， 2009.12第6期

薄板焊接范文第2篇

【关键词】不锈钢；减少变形量；薄板焊接

通常我们在加工不锈钢薄板容器时，因其材料薄，焊接时由于受热不均，导致其在焊后严重变形，以致其加工的零件无法使用，现在我们就来研究怎样才能使不锈钢的焊接变形量减少。

由于不锈钢薄板手工氩弧焊接时，其母材熔化，温度提升快，多余的热量无法快速扩散，都将聚集在焊缝周围使工件结构形成无规则的变形，内应力无法释放，将聚集在工件中。由于不锈钢的强度、硬度、韧性等力学性能都优于其它普通钢，再给后道工序校形也带来麻烦，则要求焊接时，必须有效、严格的掌控焊接热量。在焊接时既要保证满足图纸要求，又要达到焊透保证强度，且要密封，还不能使母材氧化变黑，避免影响在以后的使用寿命的目的。

具体实施过程采用了以下几点方法：

（1）通常对薄板焊接一般采用较小的喷嘴，此次焊接我们尽量采用大的喷嘴直径，这样使焊接时的焊缝保护面大一些，能有效且较长时间隔绝空气，使焊缝形成较好的抗氧化能力强。

（2）用?1.5铈钨极棒，磨削的尖度要更尖，且使钨极棒伸出喷嘴的长度应尽量长些，这样会使母材更快的熔化，也就是说熔化温度上升更快，温度会更集中，能使我们对需要熔化的位置尽可能快的熔化，且不会让更多的母才温度上升，这样使材料的内应力发生变化的区域变小，最终也使材料的变形也会减少。

（3）选择合理的焊接顺序，对于控制焊接残余变形尤为重要，我们根据此容器的结构，先将管接头等零配件先焊装好，这样使整个容器的综合内应力分散，不至于过于集中。

（4）对于对称焊缝的结构，应尽量采用对称焊接；不对称的结构，则采用先焊焊缝少的一则，后焊焊缝多的一侧。使后焊的变形足以拟消前一侧的变形，以使总体变形减小。

（5）选择合理的焊接方法，因为此容器为直通焊缝，这种焊缝焊接应力最大，变形也就最大。因此，我们采用从中间向两端施焊通过上述方法，得到良好效果，不但工件变形小外形尺寸符合图纸要求，而且耐压强度达到要求。 [科]

【参考文献】

薄板焊接范文第3篇

【关键词】薄板钢结构焊接变形解决方法

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：

重庆地处长江上游，重庆地区的造船厂经常建造一些适用于上游航道的客船和货船。货船因主船体材料较厚，在建造中形成的焊接变形尚不十分明显。但在中小型客船建造中，由于上层建筑一般采用薄钢板的结构形式，其围壁板和甲板均为薄板钢，与筋骨一起构成封闭的薄板焊接钢结构。

薄板焊接变形具有复杂性、多元性，从而严重影响了焊接质量，是造船行业中影响船舶上层建筑建造质量与外观质量的一个技术难题。

1. 产生变形的原因

1.1变形原理

按照板壳理论的观点，薄板焊接发生的压曲变形实质就是薄板的屈曲问题。焊接薄板构件时，在远离焊缝的区域中产生残余压应力，该残余压应力的平均值大于薄板构件产生变形的临界压应力时就会产生压曲变形(也称挠曲变形)。薄板结构主要承受两种载荷，一种是作用在中面内的拉、压或剪力，总称为中面力；另一种是垂直于中面的力，称为横向力。对于中面力，可以认为它们沿板厚均匀分布，由此产生的应力和形变可按弹性力学中的平面问题计算；而横向力使薄板发生弯曲，由此产生的应力和形变可按薄板弯曲问题来处理。

薄板焊接以后产生的变形主要是波浪变形，其主要原因是由于钢板较薄，其刚性较差，焊接以后随着焊缝的冷却，焊缝及其邻近焊缝区的金属收缩，产生横向和纵向收缩应力。由于薄板本身没有足够的刚度来抵抗这些应力，横向收缩应力使其产生横向收缩，纵向收缩应力产生沿焊缝轴线方向的局部纵向收缩。同时，由于手工电弧焊时各种焊接因素不尽相同，薄板焊接时受热是不均匀的，变形也不均匀。焊缝横向收缩和纵向收缩变形引起钢板局部丧失稳定性，产生波浪变形。另外，薄板结构中如果角焊缝较多、焊接时焊接规范选用较大、随意加大焊缝尺寸、焊接顺序不合理等，也易引起变形。

薄板焊接变形的质量控制包括从钢板切割开始到装夹、点固焊、施焊工艺、焊后处理等，其中还要考虑所采用的焊接方法、有效地变形控制措施。

1.2切割方法和切割质量对变形的影响

在钢板切割中，如果采用激光切割，则由于热源集中，切割速度快，所以比等离子切割的热作用具有更小的影响，在随后的残余应力积累过程中所占的比例也小。如果用普通火焰切割，在切割加工结束后就能观察到切割件边缘明显的变形，这种变形即使通过机械手段矫正，但并不能完全消除构件内的残余应力，同样或在后续装配焊接工序中叠加焊接应力焊接变形。

1.3 焊接方法对焊接变形的影响

合适的焊接方法需要考虑生产效率和焊接质量，所以焊接方法、焊接工艺和焊接程序显著影响焊接变形的水平。因此所采用的焊接方法必须具有高的熔敷效率和尽量少的焊道。另外，还必须具有小的热输入。通常用于船体上层建筑焊接的方法有手弧焊、惰性气体保护焊等。

1.4 点固焊工艺对焊接变形的影响

点固焊不仅能保证焊接间隙而且具有一定的抗变形能力。但是要考虑点固焊焊点的数量、尺寸以及焊点之间的距离。对于薄板的变形来说，点固焊工艺不适有可能在焊接之前就产生相当的残余焊接应力，对随后的焊接残余应力积累带来影响。点焊尺寸过小可能导致焊接过程中产生开裂使焊接间隙得不到保证，如果过大可能导致焊道背面未熔透而影响接头的完整性。点固焊的顺序、焊点距离的合理选择也相当重要。

1.5装配应力及焊接程序

应尽量减少焊接装配过程中引起的应力，如果该应力超过产生变形的临界应力就可能产生变形。不同的焊接程序对焊接残余应力的影响不同。

1.6 焊缝尺寸对焊接残余应力的影响

由于下料精度和装配精度的原因，使得薄板结构焊缝尺寸精度下降。等于间接加大了焊接热输入量，必然带来更大的焊接变形。

2.7 板厚的对焊接变形的影响

随着板厚的减少抵抗弯曲变形的性能降低，这也是薄板焊接变形控制困难的主要原因。

3.变形控制工艺措施

3.1 焊前控制措施

(1) 刚性固定法。

采用强制装夹手段，增加其刚性，达到减小焊接变形的目的，保证装配的几何尺寸。对预防变形的产生可以收到明显的效果。在拼接时将钢板用定位焊固定在施工面上，加强构件的约束，减小钢板的焊后变形。常用的方法有：压铁法---将拼接的钢板用一定数量的压铁压在施工面上；加端板法---在拼接缝的两端焊接两块端板，防止焊接变形；压马法---在焊接过程中，沿拼接焊缝焊接若干工艺加强板以防止产生变形。

(2) 焊接时待焊件间隙应在保证焊透的情况下越小越好，切割熔渣与剪切毛刺应清除干净，以减小焊接变形。

(3) 焊接之前应采用较小直径的焊条进行点焊(定位焊)，增加焊件刚性，对减小焊接变形有利。

3.2焊接过程中常见控制措施

焊接过程中，首先是减小加热阶段产生的纵向塑性压应变，这包括预拉伸法(机械拉伸、预置温差拉伸)、等效降低热输入法和降低温度梯度的均匀预热法。其次是增大冷却阶段的纵向塑性拉应变，这包括夹具的拘束、动态温差拉伸(随焊激冷)和静态温差拉伸。其防止焊接应力与变形的要点是：焊接后自由收缩、减少焊接区与整体结构之间的温差、使焊接应力尽量减少并均匀布置。

（1）选用合适的焊接工艺参数

薄板焊接时，在确保焊缝质量的前提下，应根据条件允许，选用小直径焊条、小电流进行施焊。使用直流焊机焊接时，应采用直流反接法，以减少熔深及热量输入，减小焊接变形的发生。

（2）采用较为先进的焊接方法

目前，在大中型船厂广泛使用的细丝CO2半自动焊接法，焊接电流小、焊丝直径小、电弧电压低、焊接熔池体积小、凝固快、焊接能量输入较小，用于薄板结构焊接时，可以大大减小焊接变形。

（3）合理编排焊接顺序

在薄板焊接中，采取合理的焊接顺序能够有效避免产生严重变形，主要有：

 先焊短焊缝，后焊长焊缝，由内向外依次进行。焊完所有短短缝，构件能得到自由收缩、基本无应力的若干长条。然后再将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。

 采取分段退焊。主要是缩小焊接区与结构整体之间的温差，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，同时减小了前后的温差，因而消除应力、减少变形。

 由数名焊工均布对称施焊，并可同时进行。由于不对称受热而引起变形，不对称受热而引起变形。在薄板的焊接中也要由多名焊工均布对称施焊，这样可以防止由于不对称受热引起偏心力而引起变形，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足够的宽度，不会使中心板产生弯曲。

3. 2焊后控制措施

要完全控制焊接变形的产生十分困难，很多时候需要在变形产生后采取手段进行矫正。常用方法有：

（1） 手工锤击矫正薄板波浪变形。锤击部位不能是突起的地方，以免变形朝反方向突出，接着又要锤击反面，反而要增加变形。正确的方法是锤击突起部分四周的金属，使之产生塑性伸长，并沿半径方向由里向外锤击，或者沿着突起部分四周逐渐向里锤击。

手工锤击矫形劳动强度大，技术难度高，但无须设备，适用于薄板的焊后就地矫形。

（2） 利用火焰对焊件进行局部加热以达到矫正变形的目的。其原理是在加热点周围产生与焊接变形方向相反的塑性变形，来部分抵消先前产生的焊接变形，从而达到矫正的目的。是最常用的薄板焊接变形矫正方法之一。火焰加热矫正法矫正焊件残余变形时要注意以下事项：

 加热用火焰通常采用氧乙炔焰，火焰性质为中性焰，如果要求加热深度小时，可采用氧化焰。

 加热温度为600～800℃，此时焊件呈樱红色。

 加热部位应该是焊件变形的突出处，不能是凹处，否则变形将越矫越严重。

 为了提高矫正效果，可以在火焰加热的同时用水急冷，这种方法又称为水火矫正法。

 夏天室外矫正，应考虑到日照的影响。中午和清晨原加热效果往往不一样。

薄板焊接范文第4篇

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主板基于Micro-ATX小板设计,采用AMD 785G+SB710芯片组,支持全系列的AM3处理器,支持高达5200MT/s的系统总线和Hyper Transport 3.0技术,芯片组集成了ATi Radeon HD 4200显示核心,支持DirectX 10.1特效,支持UVD2高清解码技术,支持Hybrid CrossFire混合交火技术。主板的供电部分采用了4+1相供电设计,使用了全固态电容、全封闭电感,每相供电使用了2个Mosfet,且均有散热片覆盖,这样的设计能够为主板提供更加稳定的电流供应,以保证系统的稳定运行。另外,该主板还板载有Debug灯,方便用户第一时间直观的了解主板当前状态,以排除可能出现的故障;板载的POWER、RESET和清除CMOS开关更是方便用户进行裸机操作。内存方面,捷波 悍马 HZ02主板提供有4条DDR3插槽,全面支持双通道DDR3 800/1066/1333/1600内存规格,最大支持内存容量为16GB,内存部分采用独立供电设计。存储方面,捷波 悍马 HZ02主板提供了6个SATA 3.0Gb/s磁盘接口,支持SATA RAID 0、1、0+1、JBOD磁盘阵列功能;同时主板也提供了一个IDE接口,方便了老用户的使用。

薄板焊接范文第5篇

关键词：薄板焊接；变形控制；焊接工装

中图分类号：U445 文献标识码：A

1 概述

在学术研究上，焊接过程属于不均匀快速加热和冷却过程，极易引发焊接区材料发生不均匀的应力应变，导致焊后形成残余应力和残余变形。周广涛等针对高强铝合金薄板结构焊接时存在的焊后残余应力大的缺点，采用施加不大于材料屈服强度σs的纵向预置拉应力的方法降低其残余应力，结果表明该方法可以改善残余应力的分布状态，显著降低焊后残余应力的峰值。

在工程实际应用中，选用工装夹具对焊接件进行刚性固定是防止和减少焊接残余应力与变形的常用措施之一，焊接工装夹具亦是焊接工艺装备中具有典型意义的设备，焊接工装夹具的方案设计更是焊接生产机械化合自动化的基础。

可见，通过工装夹具实现对焊接变形的有效控制不论在学术界还是工程实际应用中均得到了广泛的认可。对于薄板结构件来说，薄板结构焊接时往往会因为屈曲而产生波浪变形，从而严重影响焊接结构的质量。因此，在生产中控制薄、超薄制品的焊接变形具有十分重要意义。

2 焊接工装设计

2.1 设计背景

国内某核电设备上一组件中的构件，外形类似槽钢的两薄壁“槽钢型材”，焊接成薄壁箱型梁。

2.2主要参数：

（1）材质：304不锈钢；

（2）板厚：T≤2mm薄板；

（3）两条长度：H>5000mm，位置分布对称的焊缝1和焊缝2；

（4）截面尺寸：

L1×L2，L1

2.3工艺难点：

（1）板厚较薄且焊缝偏长，焊缝位置居于面中心，焊后形变较难控制。

（2）轮廓尺寸要求严格，焊后很难进行通长校形且校形成本较高。

2.4 工装设计简图

通过对比横焊和平焊的特点，设计了一种适用于薄壁、长焊缝箱型梁结构的焊接工装，且能够实现自动旋转，调整焊接位置，三维效果见图1所示。

外部夹持结构主要组成部分包括3上、下琴键，5压紧手钳。琴键位置设计为上下可调，可适用于不同截面尺寸箱型梁的焊接。

工装使用过程：调整上下琴键位置和翻转机构滚轮位置，将工件两部分从侧面送入外部夹持结构内部，调整工件位置使焊缝处于可焊状态，夹紧手钳将工件固定。将气囊呈泄气状态下的内部胀紧机构从外部夹持结构的前方推入。气囊充气后支撑板顶起，与琴键配合夹紧工件，进行第一条焊缝的施焊。第一条焊缝焊接完成后，保持工装夹紧状态，利用翻转机构翻转180°，进行第二条焊缝的焊接。焊接工作全部完成后，气囊泄气，高强度弹簧将支撑板复位（弹簧自然状态下，滚轮呈外露状态），露出滚轮，取出内部胀紧结构。

2.5工装特点：

（1）可以实现工件和工装的自动旋转，改变焊接位置、方便焊接操作。

（2）自带滚轮，方便工装的拆卸和转移。

（3）可实现自动胀紧，起到良好的加固作用，从而保证焊接质量。

结语

焊接变形的根源是固有应变，即焊接过程中产生的残余塑性应变。通过反变形也可以减少或消除残余塑性应变，从而达到控制焊接变形的目的。薄壁、长焊缝箱型梁钢结构件的焊接过程中，若参考此工装设计理念，再配以适当的反变形措施，将能够很好的控制焊接变形。

参考文献

[1]陆雪冬.AH36薄板焊接质量控制技术研究[D].江苏科技大学硕士学位论文，2012.

[2]周广涛，刘雪松，方洪渊. 纵向预置应力法控制薄板焊接残余应力与变形[J].机械工程材料，2008，32（03）：78-81.