不锈钢薄板焊接变形的控制方法及防治措施

不锈钢薄板焊接变形的控制方法及防治措施

王玉利  ,窦义武 ,臧传岗 ,孙明成 ,潘书杰,张峰

中国石油天然气第七建设有限公司  山东省青岛市胶州市  266300

摘要：在现代工业生产、机械制造等领域高速发展的背景下，各项加工制造技术水平全面提高，为产品质量提供了充分的保障。不锈钢薄板是一项常见的材料，在制造过程中一般需要采用焊接工艺，但是受到材料特点等因素的影响，在焊接过程中容易出现变形问题，为了确保焊接质量，需要加强对变形的控制。因此，本文将对不锈钢薄板焊接变形的控制方法及防治进行深入探究，并结合实践经验总结一些措施，希望可以对相关人员有所帮助。

关键词：不锈钢薄板；焊接变形；原因分析；控制方法；防治措施

在工业生产过程中，不锈钢薄板焊接是一项常用工艺，比如在制作不锈钢罐、不锈钢槽等产品时，需要将不锈钢薄板进行焊接，在焊接过程中，如果没有采用相应的控制措施，不锈钢薄板很容易出现变形问题，引起鼓包等现象，不仅影响美观性，还会对质量产生影响，所以需要明确不锈钢薄板焊接变形容易产生的原因，并采用相应的措施对其进行控制，最为重要的是需要做好预防，确保不锈钢薄板焊接质量达到要求，从而能够提升产品质量，需要全面落实焊接工艺控制工作。

1不锈钢薄板焊接产生变形的主要因素分析

不锈钢薄板焊接是一种常见的加工方式，然而在实际操作过程中会出现变形的问题，不仅会影响加工精度，还会降低焊接质量，变形问题所产生的主要因素包括如下几项：（1）焊接过程中的热影响。在焊接过程中，焊接部位的温度会不断升高，导致材料产生热膨胀，在冷却后材料就会收缩，从而导致焊接变形。因此，控制焊接过程中的温度和焊接时间是降低变形的重要手段。（2）焊接布局和工艺参数。例如，如果焊接接头的长度过长，会导致焊接变形增加；如果焊接速度过快，则会导致焊接变形增大，所以在不锈钢薄板焊接中，合理的布局和工艺参数是减少变形的关键[1]。（3）材料选择。不锈钢材料的热膨胀系数较大，且导热系数较低，容易产生变形，所以在选择材料时需要尽量选用热膨胀系数较小的材料，并且控制热输入，避免产生过多的热量。（4）焊接时的焊接方向和焊接顺序。如果焊接方向不合理，容易导致材料变形，合理的焊接顺序可以减少热影响和残余应力，从而降低不锈钢薄板焊接变形的风险。

2不锈钢薄板焊接变形的控制方法分析

2.1合理选择切割方法

不锈钢薄板焊接变形的主要因素包括热应力、残余应力、结构应力等多方面因素，其中热应力是导致不锈钢薄板焊接变形最主要的因素。焊接时焊缝区域的温度急剧升高，并产生热应力。由于不锈钢的热膨胀系数较大，因此在焊接完成后，焊缝附近的材料会发生变形。为了控制不锈钢薄板焊接变形，必须从热应力等多个因素入手，综合采取控制措施，其中合理选择切割方法，是控制不锈钢薄板焊接变形的重要措施，钢板的切割方法分为切割和剪切，对于不锈钢薄板来说，剪切的变形程度比切割小，所以采用剪切切割方法，可以有效减少变形。切割刃的选择对于控制变形具有重要作用，选用锋利的切割刃可以减少变形，如果使用的是磨损较大的切割刃，则会使不锈钢薄板焊接变形更加明显；切割速度是影响变形的一个重要因素，切割速度过快会使焊缝附近的材料变形更加严重，而切割速度过慢则会导致变形程度增加，所以需要根据具体情况合理控制切割速度；需要采用与板材纵向垂直的方向进行切割，从而可以减少变形程度[2]。

2.2降低加热阶段的纵向塑性压变力

纵向塑性压变力是指焊接加热阶段，在纵向方向上产生的塑性变形力，会导致不锈钢薄板在加热过程中发生塑性变形，从而引起变形，所以降低纵向塑性压变力可以有效减小焊接变形。预热是焊接过程中常用的控制变形的方法，适当提高预热温度可以缓解焊接加热阶段的纵向塑性压变力，从而减小不锈钢薄板的变形，但是需要注意的是，预热温度不能过高，否则会导致过度软化，使焊接质量下降；交替加热方法是一种将焊接部位分为若干小段、交替加热的方法，该方法可以有效缓解焊接加热阶段的纵向塑性压变力，从而减小变形，但是需要注意焊接速度保持适当，不要过快或过慢，以保证焊缝质量；间歇加热方法是一种将焊接部位进行间隔加热的方法，可以有效缓解焊接加热阶段的纵向塑性压变力，从而减小变形，但是间歇时间和加热温度需要符合实际要求。

2.3合理优化焊接工艺参数

首先，需要选择合适的焊接工艺，比如选择TIG焊接，由于其能量密度低，可以有效降低焊缝的变形；在选择焊接工艺时还要考虑工件材质、厚度等因素，合理选择适合的工艺，可以降低变形风险；焊接过程中，加热温度对变形有着重要的影响，通常情况下温度越高，变形越大，所以在焊接过程中，需要控制加热温度，降低加热温度对工件的影响，可以通过降低焊接速度、调整电流、电压等方式控制加热温度。焊接速度是控制不锈钢薄板焊接变形的关键因素，焊接速度过快容易导致焊接熔池不稳定，焊缝出现气孔等问题；而过慢则容易造成热影响区过大，引起工件变形，所以要合理控制焊接速度，保证焊接质量的同时，尽可能地减小变形。不锈钢薄板的焊接变形不仅与加热温度、焊接速度等因素有关，还与焊接顺序有关，一般焊接顺序是从内到外、从上到下，从而可以保证焊接过程中热量逐渐传递，减小热应力的产生，降低变形的风险

[3]。

2.4增大冷却期间纵向塑性拉应变

采用机械装置增大拉应变，是实现冷却期间纵向塑性拉应变的一种常见方法，在应用过程中将焊件夹在两块金属板之间，在冷却期间通过机械装置使其产生轴向拉应变，由于金属板的强度远高于焊件，可以承受较大的应力，从而增大冷却期间纵向塑性拉应变的幅度。焊接速度直接影响冷却期间焊件的温度分布，通常情况下，焊接速度越快，焊件的冷却速度越快，冷却温度梯度也越大，从而导致焊件产生更大的变形，所以在焊接过程中适当调整焊接速度，可以减小冷却期间纵向塑性拉应变的幅度；在焊接过程中，加热焊缝的方向也会影响冷却期间的变形，对于不同材质的焊件，其变形程度也会有所不同，所以在实际操作中，可以根据焊接工件的具体情况，选择加热焊缝的方向，从而达到减小冷却期间纵向塑性拉应变的目的。

3不锈钢薄板焊接变形的防治措施

为了避免焊接过程中板材发生变形，需要对板材进行加强支撑。可以在焊接前，用适当的方式加强板材的支撑，保证板材在焊接过程中不发生变形。焊接过程中的应力，是影响不锈钢薄板焊接变形的一个重要因素，为了避免该问题发生，可以在焊接过程中采取预留冷却时间的方法，使焊接区域慢慢冷却，从而减少应力的影响。焊接位置的选择也是影响变形的原因，一般情况下焊接位置应该选择在板材中心位置，避免选择在边缘位置，可以有效地减少变形；在焊接过程中，需要采取逐层焊接的方法，先焊接内部的位置，再焊接外部的位置，能够避免焊接区域的不均匀热膨胀。为了预防变形的发生，就需要合理控制焊接温度，在焊接过程中，做好温度监测工作，确保温度控制实时性，使板材达到一定的温度，防止温度过高或过低的问题发生，确保温度始终处于合理范围内，从而可以有效预防变形问题发生。

结束语

综上所述，本文简要阐述了不锈钢薄板焊接产生变形的主要因素，并提出了多项变形有效控制方法及其要点，最后总结一些有效的变形预防措施，希望可以对相关行业起到一定的借鉴与帮助作用，不断提升焊接技术水平。

参考文献

[1]张兴品. 焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析及控制措施[J]. 中国设备工程, 2021(5):2-3.

[2]王泓,贾耀林. 关于不锈钢焊接应力与变形控制措施初探[J]. 安防科技, 2021, 000(004):131-131.