预防和矫正H型梁焊接变形的探讨

　　摘要：随着经济的发展，H型钢在各种大型结构中应用越来越来广泛。然而H型钢的焊接变形是非常难解决的难题，本文结合实际，探讨H型钢焊接变形的预防和矫正。
　　关键词：H型钢，变形，预防，矫正
　　近几年随着科技和生产的发展，H型梁具有优越的力学性能和良好的结构型式，是现代钢结构的主要材料，广泛应用于工业和民用建筑中。在H型梁的制作过程中，焊接变形成为整个制作过程最突出的问题。本文结合理论和我在生产中的实践经验，就H型梁焊接变形问题发表一点自己的看法，与大家共同研究。
　　一、产生焊接变形的原因
　　焊接时焊件受到不均匀的局部加热和冷却是产生变形和焊接应力的最主要的原因。由于焊接时局部被加热到融化状态，形成了焊件上温度的不均匀分布，这样就使焊件出现了不均匀的热膨胀。焊缝金属在凝固和冷却过程中，体积要发生收缩，这种收缩使得焊件产生变形和应力。由于焊接结构的焊缝分布不同等因素可产生收缩变形、挠曲变形、角变形、弯曲变形、波浪变形等，在H型梁生产中主要产生角变形、挠曲变形和弯曲变形。
　　角变形：角变形发生的根本原因是横向收缩变形在厚度上的不均匀分布。焊缝正面的变形大，背面的变形小，这样就造成了构件平面的偏转，既形成翼板角变形。
　　
　　扭曲变形：由于装配质量不好，H型钢搁置不当，焊接顺序和焊接方向不合理，都可能引起扭曲变形，但根本原因还是由于焊缝的纵向收缩和横向收缩所致。
　　弯曲变形：焊接顺序在构件上不对称是引起焊接弯曲变形的主要原因。腹板两边受热不均匀，导致两边收缩量不一致，产生弯曲。
　　二、焊接变形的预防措施
　　有很多因素影响着焊接变形和焊接应力，如焊接方法、接头形式、破口形式、坡口角度、装配间隙、对口质量、焊接速度、H型钢的自重等。
　　1、设计合理的焊接结构
　　焊缝尺寸直接关系到焊接工作量和焊接变形的大小，焊缝尺寸大，不仅增大了焊接工作量，而且也引起了更大变形，因此在保证型钢质量和性能的条件下，应尽量减少焊缝尺寸。
　　2、采取适当的工艺措施
　　2.1下料的控制
　　下料时有两个方面要注意问题：焊接时有1%收缩余量，所以下料时应该考虑到焊接收缩余量；二是在下料时有可能腹板旁弯，导致H型钢向上拱起，因此要控制腹板下料时的切割变形。
　　2.2反变形法
　　预先对角变形量做出估计，将翼板反向压弯或者焊接时加外力使之相反方向变形。反变形发仅仅适用长度较短的薄板，对尺寸较大的厚板进行分段压制时，如果受力不均匀或者操作不当，会导致翼板波浪变形，造成装配困难，因此在大型H型梁生产中应用不多。
　　
　　2.3、刚性固定法
　　这个方法是在没有反变形的情况下将构件加以固定来限制变形，利用这种方法来防止H型梁的角变形、扭曲变形。H型梁制造过程中经常用到上面两种方法来固定。
　　2.4热调整法
　　焊接变形主要是不均匀加热造成的。若能减少焊接热影响区的宽度、降低不均匀加热的程度，就会有利于减少焊接变形。方法有：小电流快速不摆动代替大电流慢速摆动焊接，小直径焊条代替大直径焊条多层焊代替单层焊，二氧化碳气体保护焊和埋弧焊代替手工焊等。
　　2.5选择合理的焊接顺序
　　将腹板两边相邻的焊缝沿同一方向分段、对称焊接，沿焊缝长度方向上的温度比较均匀，H型钢的变形量会小一些。
　　三、焊接变形的校正
　　1、机械矫正法
　　1.1型钢矫直机
　　利用型钢矫直机是焊接变形向相反方向塑性变形，两者相互抵消。型钢矫直机常用于翼板的角变形。
　　1.2锤击法
　　用圆头小锤敲击焊缝金属，能促使焊缝金属塑性变形，使焊缝适当延展，以补偿焊缝的缩短，避免和减少焊接应力和焊接变形。
　　2、火焰加热矫正法
　　火焰矫正法是利用火焰在H型钢适当的局部加热，利用金属局部的收缩引起的新变化，矫正各种已产生的焊接变形，从而达到使型钢恢复正确形状、尺寸的目的。矫正要遵循俩个原则：（1）矫正位置要正确。要分析变形的原因和构件的内在联系，才能确定加热位置。（2）矫正顺序要确定。先矫正主要变形，后矫正次要变形。H型钢焊接变形常用的加热方式有线状和三角形加热方式。对翼板所产生角变形采用线状加热，在焊缝背面翼板中间处加热，火焰作直线运动，形成一个加热带，加热温度在500°C~600为最好。一次没有完全矫平的，可在加热，直到矫平为止。对于H型钢的弯曲变形，一般采用三角形加热法，在腹板凸起的一侧，在几个呈三角形的区域加热，冷却后如果还有上拱，进行第二次加热，直到没有上拱为止。
　　火焰矫正是一项技术性很强的操作，要根据结构特点和变形情况，确定加热方式和加热位置，并能目测控制加热区的温度，才能获得较好矫正效果。
　　参考文献
　　【1】中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第3卷）【M】北京：机械工业出版社.2001
　　【2】高忠民.电焊工基本技术【M】北京：金盾出版社.2000
　　【3】王文翰.焊接技术手册.河南科学技术出版社.2004

《预防和矫正H型梁焊接变形的探讨》

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