薄板結(jié)構(gòu)一般是指由厚度不超過4毫米的鋼板(包括不銹鋼板、鍍鋅板和馬口鐵)焊接而成的結(jié)構(gòu)。電弧焊是一個快速加熱和冷卻的不均勻過程。焊接過程中和焊接后，焊接部件會變形。影響焊接變形的最根本因素是焊接過程中的熱變形和焊接構(gòu)件的剛度。在焊接過程中，熱變形受到構(gòu)件剛度的制約，發(fā)生壓縮塑性變形，導(dǎo)致焊接殘余變形。

控制焊接變形的方法

1.設(shè)計(jì)措施

(1)選擇合理的焊縫尺寸:

隨著焊縫尺寸的增大，變形會增大。但是過小的焊縫尺寸會降低結(jié)構(gòu)的承載能力，加快焊接接頭的冷卻速度，增加熱影響區(qū)的硬度，容易導(dǎo)致裂紋等缺陷。因此，在滿足結(jié)構(gòu)承載能力和保證焊接質(zhì)量的前提下，工藝中可能選擇的最小焊縫尺寸應(yīng)隨板厚一起選擇。

(2)盡量減少焊接數(shù)量:

適當(dāng)選擇板材厚度，減少筋條數(shù)量，以減少焊縫矯正量和焊后變形。例如，對于薄板結(jié)構(gòu)，可以用壓制結(jié)構(gòu)代替肋結(jié)構(gòu)，以減少焊縫數(shù)量，防止或減少焊后變形。

(3)合理安排焊縫位置:

如果焊縫對稱于焊接件截面的中性軸，或者如果焊縫靠近中性軸，則彎曲變形可以減小。

(4)預(yù)留收縮余量:

在設(shè)計(jì)時，通過估算焊接接頭的收縮量和預(yù)留收縮余量，可以控制焊接件的縱向和橫向收縮變形。

(5)留出焊接夾具的位置:

在結(jié)構(gòu)上，有一個可以安裝焊接夾具的位置，這樣就可以利用夾具來控制焊接過程中的技術(shù)變形。

2.反向變形法

(1)厚度為8 ~ 12mm的鋼板單面V型坡口對接焊，組裝時反向變形1.5，焊后幾乎沒有角變形。

(2)對于工字梁焊后橫向收縮引起的角變形，如果在焊前預(yù)先將上、下蓋板壓入反向變形(塑性變形)，組裝后再進(jìn)行焊接，則可以消除焊后上、下蓋板的角變形。而上下蓋板的反向變形主要與板的厚度和寬度以及腹板厚度和熱輸入有關(guān)。

(3)鍋爐和容器的管接頭集中在上部，焊后產(chǎn)生彎曲變形。所以需要借用強(qiáng)制防變形夾緊裝置，配合對稱均勻加熱的痕跡順序。交替跳焊法采用外力作用下的彈性抗變形和合理的加熱焊接順序，可基本消除焊后彎曲變形。

(4)橋式起重機(jī)的兩根主梁是由左右腹板和上下蓋板組成的箱形結(jié)構(gòu)。為了提高橫梁的剛度，橫梁上有大大小小的肋，這些肋的角焊縫大部分集中在橫梁的上部，焊接后會造成下徑向的彎曲變形。但橋式起重機(jī)的技術(shù)要求規(guī)定主梁焊接后要有一定的拱度。為解決焊后變形與技術(shù)要求之間的矛盾，常采用腹板預(yù)拱度的方法，即備料時，預(yù)先預(yù)留兩塊腹板的拱度。

3.剛性固定方法

焊接前，焊件受到外部剛性的約束，迫使焊件在焊接過程中不能自由變形。

(1)焊接法蘭時，將兩個法蘭背靠背固定，可有效減少角度變形。

(2)薄板對接時，在四周壓鐵，防止薄板焊后產(chǎn)生波浪變形。

焊接后，當(dāng)去掉外部約束時，焊件上仍會有一點(diǎn)變形，但比原來小得多。這種方法會在焊件中造成較大的焊接應(yīng)力，所以對焊后容易開裂的材料要慎用。

4.選擇合理的裝配和焊接順序。

焊接順序?qū)附咏Y(jié)構(gòu)有很大影響。焊接順序不當(dāng)會影響整個過程的順利進(jìn)行。對于非對稱焊接結(jié)構(gòu)，更應(yīng)注意合理的排列順序。

(1)如果工字鋼可以兩個人同時焊接。

(2)當(dāng)回復(fù)布局不對稱時，應(yīng)先焊接焊縫少的一側(cè)，因?yàn)楹缚p先變形大，再用另一側(cè)焊縫多產(chǎn)生的變形來抵消焊縫先產(chǎn)生的變形，這樣可以大大減少整個結(jié)構(gòu)的變形。

(3)焊接長焊縫時，直通焊的變形最大，這是連續(xù)焊接中對接焊部位長時間加熱的結(jié)果。如有可能，應(yīng)將連續(xù)焊改為間歇焊，這樣可以減少焊縫和母材因受熱面增大而產(chǎn)生的塑性變形。

5.散熱方法

在焊接過程中，通過強(qiáng)制冷卻(噴水冷卻)的方式將焊接區(qū)域的熱量散發(fā)出去，迫使受熱面積大大減小，從而達(dá)到減小變形的目的。

比如散熱法可以減少焊接變形，但不適合焊接淬硬能力高的焊件。

6.自重法

如果工字鋼上焊縫比下焊縫多，焊接后工字鋼會向上彎曲。

比如將工字鋼翻轉(zhuǎn)擱置，兩端放置兩個橋墩，焊接后的彎曲變形可以通過梁自重的彎曲趨勢逐漸抵消。橫梁放置一定時間后，會變平或僅有少量彎曲變形。關(guān)鍵是兩個橋墩之間的距離一定要選得合適。