钢结构建筑中经常需要用到薄板结构件，一般指由厚度不大于4毫米的钢板(包括不锈钢板、镀锌板、白铁皮)组焊而成的结构件。控制与矫正薄板结构件的焊接变形很重要，它关系着钢结构工程构件的精确性，会影响到整个钢结构建筑的稳定性和安全性，是一项技术性比较高的作业。钢结构的焊接变形可分为整体变形和局部变形。整体变形指焊接后整个构件的尺寸或形状发生变化,包括纵向和横向收缩、弯曲变形和扭曲变形等；局部变形指焊接以后构件的局部区域出现变形,如角变形和波浪变形等。焊接过程中的热变形和施焊时焊接构件的刚性条件是影响焊接残余变形的两个主要因素，在焊接过程中的热变形受到了构件刚性条件的约束,出现了压缩塑性变形,就产生了焊接残余变形。
一、影响焊接热变形的原因
1、焊接工艺方法。不同的焊接方法,将产生不同的温度场,形成的热变形也不相同。一般来说,自动焊比手工焊加热集中,受热区窄,变形较小。CO2气体保护焊焊丝细,电流密度大,加热集中,变形小。
2、焊接参数。焊接变形随焊接电流和电弧电压的增大而增大,随焊接速度增大而减小。其中电弧电压的作用明显,因此低电压高速大电流密度的自动焊变形较小。
3、焊缝数量和断面大小。焊缝数量越多,断面尺寸越大,焊接变形越大。
4、施工方法。连续焊、断续焊的温度场不同,产生的热变形也不同。通常连续焊变形较大,断续焊变形最小。
5、材料的热物理性能。不同的材料,导热系数、比热和膨胀系数等均不相同,产生的热变形也不相同,焊接变形也不相同。
二、影响焊接构件刚性系数的因素
1、构件的尺寸和形状。随着构件刚性的增加,焊接变形越小。
2、胎夹具的应用。采用胎夹具,增加了构件的刚性,从而减少焊接变形。
3、装配焊接程序。装配焊接程序能引起构件在不同装配阶段刚性的变化和重心位置的改变,对控制构件的焊接变形有很大的影响。
三、控制薄板结结构焊接变形的原则
根据经验，要完全消除焊接变形是不太可能的。控制焊接残余变形必须从薄板结构件设计和施工工艺两个方面同时采取措施。
在薄板结构件设计上除了要满足构件的强度和使用性能外,还必须满足构件制造中焊接变形最小及耗费劳动工时最低的要求。因此优化板缝布置尤为重要,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。
焊接工艺是钢结构施工中的重要工艺之一。合理的焊接工艺是减少焊接变形,减少应力集中的有效方法。
为了控制构件焊接变形,应尽可能采取有效措施,如:将构件分为若干小部件与构件分段,使焊接变形分散在各个部件上,便于构件变形的控制与矫正;使各部件焊缝的布置与构件分段截面中性轴对称或接近截面中性轴,避免焊接后产生扭曲和过大的弯曲变形;对每一条主要焊缝,尽可能选择小的焊脚尺寸和短的焊缝;避免焊缝过分集中和交叉布置;尽可能采用宽而长的钢板或能减少焊缝数量的结构形式,等等。
四、控制薄板结构件焊接变形的方法
1、在无装配应力强制下进行构件装配;
2、采用自动焊和其它气体保护焊工艺;如最先进的Ar+CO2混合气体MAG保护焊。
3、合理选择焊接规范参数和装配焊接顺序。减少焊丝供给量,降低电流、电压,改变极性(通常为直流反极性→直流正极性)。先焊短焊缝后焊长焊缝,采取分段退焊,由内向外依次进行。
4、尽可能合理运用刚性固定法,反变形法。
五、薄板结构件焊接变形的矫正
由于施工工艺的复杂性和焊接过程的特点，发生焊接变形难以避免,因此,对出现超出设计要求的焊接变形必须予以矫正。
矫正工艺仅限于矫正焊接构件的局部变形,如角变形、弯曲变形、波浪变形等,如果构件发生了整体变形如纵向和横向收缩只能在下料或装配时预放余量来补偿。
1、机械矫正法
机械矫正法又叫冷矫正，指利用机械力的作用来矫正焊接变形。对于低碳钢结构，可在焊后直接采用机械矫正法矫正；对于合金结构钢，焊后必须先进行消除应力处理，才能进行机械矫正，否则不仅矫正困难，而且容易产生裂纹。对于薄板的波浪变形，可采用锤打焊缝区拉伸应力段的方法。经过锤打延伸金属，产生塑性变形，从而减小薄板边缘的压缩应力，矫正波浪变形。机械矫正法容易引起金属冷作硬化,消耗材料一定数量的塑性储备，只能用于塑性良好的材料，不能对塑性较差和脆性材料进行机械矫正。在实际的生产中，机械矫正会用到专用大型的油压机、水压机、顶床或者直接进行人工大锤的敲打。
2、火焰矫正法
火焰矫正法是指用氧一乙炔火焰或其他气体火焰（一般采用中性焰），以不均匀加热的方式，引起结构变形，来矫正原有的残余变形。其方法是将变形结构件的局部（变形处伸长的部分），加热到600～800℃的温度，此时，钢板呈褐红色至樱红色之间，然后让其自然冷却或强制冷却，使这些变形的局部，在冷却后产生收缩变形，来抵消原有的变形。火焰矫正法的关键是掌握火焰局部加热引起的变形规律，以便定出正确的加热位置，否则就会得到相反的效果。火焰矫正法在使用时，应控制温度和重复加热的次数。这种方法不仅适用于部分低碳钢的矫正，也适用于部分低合金钢，塑性较好的材料还可以用水强制冷却（易淬火钢除外）。火焰矫正法同样会消耗材料一部分塑性，对于脆性材料或塑性差的材料要谨慎使用。由于冷却速度对矫正效果不产生任何影响，施工过程中，多采用边加热边喷水冷却的方法,既提高了工作效率,又提高了矫正效果。
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