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[摘 要]随着现代化科学技术的快速发展，我国的焊接加工技术也在不断发展进步，现代化焊接加工技术具有比较明显的技术优势，能够提高钢结构焊接的精细化水平。在钢结构加工中，焊接作为应用比较普遍的操作技术，在钢结构加工中应用焊接技术，能够加快操作速度，使钢结构加工更加便捷，节约大量的钢材。然而在钢结构焊接加工中，容易产生焊接变形，这也将对钢结构的形态产生不利影响。基于此，本文对钢结构件制作焊接变形的控制进行了分析。
[关键词]钢结构件；焊接变形；控制措施
中图分类号：TU758 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0033-01
0 引言
钢结构有自重轻、施工周期快等优点，使其在工程上得到了广泛的应用。但钢结构也有自身的缺陷及其潜在的安全隐患。因此，需加强钢结构制作焊接变形的控制。
1 焊接变形种类
按焊接残余变形的外观形态分为以下几种变形。（1）纵向变形—焊接后指的是焊件沿着焊接方向发生收缩。（2）横向变形—焊接后指的是焊件垂直于焊接方向发生收缩。（3）挠曲变形—穿过焊缝线并与板件垂直的平面内变形。（4）角变形—焊接后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。（5）波浪变形—焊接后构件呈现波浪形。（6）扭转变形—焊接后结构上出现扭曲。
2 焊接变形产生的原因
在钢结构焊接的过程中，由于对焊接钢构件局部加热，使得焊缝附近区域的温度很高，而远离焊缝的金属基本上不受热，其温度与室内温度差不多。在焊接钢构件局部加热的过程中，焊缝附近金属由于受热作用会产生膨胀。而远离焊缝的金属未受热不发生膨胀，但却会严重制约焊缝附近金属的膨胀过程，这样使得焊缝附近金属会产生部分塑性变形。同样，在焊接金属冷却时也会受到周边未加热金属的影响，制约了焊接金属自由塑性收缩，使整个焊接钢构件均产生了收缩现象，同时也会产生焊接应力及焊接变形，这样就使得焊接钢结构产生了各种变形。
3 钢结构件制作焊接变形的控制
焊接变形会影响到结构的尺寸精度和外观，会导致焊接构件产生初始弯曲、初始扭转、初始偏心等，使得焊接结构在受力时会产生附加的弯矩、扭矩和变形，从而降低了焊接構件的强度和承载能力。在实际工程中，大多数焊接变形都是由于构造不当或者是焊接工艺欠妥所引起的。为了减少焊接变形对焊接构件的不利影响，应该从设计和焊接工艺两方面采取合适的措施来控制焊接变形。
3.1 焊缝设计
（1）焊缝尺寸设计。在保证结构有足够强度的前提下，采用最小的焊缝尺寸。再一个就是某些焊接结构中有些角焊缝不是受力焊缝而是联系焊缝，受力不大，此类焊缝保证强度的原则下采用小的焊缝尺寸。如联系角焊缝可选择0.7t、0.5t（t为板厚）。对于T型或十字形焊接接头，在满足等强原则的条件下，采用开坡口的焊缝，这样比不开坡口而用一般角焊缝可减少焊缝金属，对减小翼板的收缩角变形有利。（2）坡口形式的选择。如果构件可以翻转，应该选用两面对称的坡口形式。另外T形焊接接头中，腹板端头开单边U形、J形坡口比开单边V形坡口角变形小。（3）焊缝数量。有些焊接结构，可以通过减少焊缝数量的方法减小焊接变形。如：在梁柱结构中，适当增加腹板厚度，减少筋板数量或者直接采用U型压型结构，减少主焊缝数量，对防止薄板结构的变形有利。（4）焊缝位置。合理的设计焊缝的位置，对减小焊接变形非常有利。设计焊缝时尽量把焊缝安排在结构截面的中性轴上或靠近中性轴，这样就可以保证中性轴两侧的变形大小相等方向相反。
3.2 工艺措施
3.2.1 刚性固定
焊接的过程中采用合适的方法来加大构件的刚度或拘束度，控制构件压缩塑性变形量，从而达到减小变形的目的，这就是刚性固定法。常用的刚性固定法有以下几种。（1）将构件用压板等压紧工装固定在焊接平台上，增大构件的拘束度。（2）将对称的构件组合成刚度截面更大的结构。比如T形梁，焊接时极易产生焊缝横向收缩引起的角变形和纵向收缩引起的弯曲变形，如果将两根T形梁背靠背用弓形螺丝或点固焊的方式组合在一起，这样截面的惯性矩增大，构件的刚度增大，并且焊缝对称于构件的中性轴，焊缝离中性轴距离减小。焊后变形不大。（3）利用焊接胎具夹持构件增加构件的刚度和拘束度，约束或减小焊接过程中引起的热膨胀，从而减小压缩塑性变形量，达到控制焊接变形的目的，此种方法可靠有效。
3.2.2 选择合理的装配焊接顺序
（1）有些构件由于体积庞大或长度太长，焊接过程中无法使用胎夹具。在此情况下，施焊必须选择合理的装配和焊接的顺序，才能使焊接变形减至最小。为了控制和减小焊接变形，装配焊接顺序原则如下：只要条件允许，大型而复杂的焊接结构可以分成若干个结构简单的零部件单独进行焊接，然后再组装成整体构件。（2）先焊接靠近结构截面的中性轴的焊缝。（3）构件中如果焊缝是对称布置，焊接时应对称分布焊工同时施焊。
3.2.3 合理地选择焊接方法和焊接工艺参数
焊接变形很大程度上取决于构件焊接时的热输入量，即焊接线能量。每一种焊接方法的线能量并不相同，因而产生的变形也不一样。使用能量集中且热输入量较低的焊接方法，可有效地降低焊接变形，焊接热输入是影响变形量的关键因素。所以，当焊接方法确定后可通过调节焊接电流、焊接电压、焊接速度来控制构件的热输入量。控制热输入量前提是必须保证焊接接头的熔透和焊缝无缺陷。实际焊接过程中可以根据焊件结构特点，灵活地运用热输入对变形影响的规律去控制焊接变形。
3.3 反变形措施
在小变形焊接施工工艺中被广泛应用于生产中，通过相关的焊接防变形处理，能有效纠正焊接过程中可能出现的正常焊接现象，特别是对畸变的矫正具有良好的控制效果。但值得注意的是，在进行抗变形时，应采取适当的措施，防止由于变形过大而对整个钢结构质量造成的损害。
3.4 预留收缩量
在钢结构制造和焊接过程中为了避免变形现象，选材中有关部门将采用收缩余量的方式来减少收缩变形现象，给整个焊接过程带来损伤，取得了很好的效果。
结束语
综上所述，防止焊接变形有很多方法，但变形也是由多种因素造成的。从工艺来上防止焊接变形是最为合理的，同时也是最为经济的。在钢构件加工制造安装的过程中，保证焊接质量的主要方法是控制焊接变形。本文介绍了实际工程中的一些常用的控制焊接变形的方法。但在实际钢结构工程中，还需要根据实际的工程环境情况、结构形式和具体的施工方案等，找到更加合适的适宜本工程控制焊接应力和焊接变形的方法。随着建筑市场的发展，新设备的大量使用，各种施工工艺都有新发展，对于预防和处理焊接变形会有更好处理方法。
参考文献
[1] 唐旭.钢结构件制作焊接变形的控制与分析[J].科技展望，2016，26（19）：52-53.
[2] 张永涛.大型钢构件制作加工过程中残余应力与变形的理论分析与实践[D].河北工业大学，2013.
[3] 于俊.钢结构件焊接变形的防治策略[J].科协论坛（下半月），2013（04）：59-60.
[4] 张志刚，张拥军.钢结构焊接变形的种类与火焰矫正[J].民营科技，2010（08）：42.
[5] 巩文刚.圆锥钢模制作过程中的焊接变形及控制[J].科技信息，2009（11）：306+92.
[关键词]钢结构件；焊接变形；控制措施
中图分类号：TU758 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0033-01
0 引言
钢结构有自重轻、施工周期快等优点，使其在工程上得到了广泛的应用。但钢结构也有自身的缺陷及其潜在的安全隐患。因此，需加强钢结构制作焊接变形的控制。
1 焊接变形种类
按焊接残余变形的外观形态分为以下几种变形。（1）纵向变形—焊接后指的是焊件沿着焊接方向发生收缩。（2）横向变形—焊接后指的是焊件垂直于焊接方向发生收缩。（3）挠曲变形—穿过焊缝线并与板件垂直的平面内变形。（4）角变形—焊接后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。（5）波浪变形—焊接后构件呈现波浪形。（6）扭转变形—焊接后结构上出现扭曲。
2 焊接变形产生的原因
在钢结构焊接的过程中，由于对焊接钢构件局部加热，使得焊缝附近区域的温度很高，而远离焊缝的金属基本上不受热，其温度与室内温度差不多。在焊接钢构件局部加热的过程中，焊缝附近金属由于受热作用会产生膨胀。而远离焊缝的金属未受热不发生膨胀，但却会严重制约焊缝附近金属的膨胀过程，这样使得焊缝附近金属会产生部分塑性变形。同样，在焊接金属冷却时也会受到周边未加热金属的影响，制约了焊接金属自由塑性收缩，使整个焊接钢构件均产生了收缩现象，同时也会产生焊接应力及焊接变形，这样就使得焊接钢结构产生了各种变形。
3 钢结构件制作焊接变形的控制
焊接变形会影响到结构的尺寸精度和外观，会导致焊接构件产生初始弯曲、初始扭转、初始偏心等，使得焊接结构在受力时会产生附加的弯矩、扭矩和变形，从而降低了焊接構件的强度和承载能力。在实际工程中，大多数焊接变形都是由于构造不当或者是焊接工艺欠妥所引起的。为了减少焊接变形对焊接构件的不利影响，应该从设计和焊接工艺两方面采取合适的措施来控制焊接变形。
3.1 焊缝设计
（1）焊缝尺寸设计。在保证结构有足够强度的前提下，采用最小的焊缝尺寸。再一个就是某些焊接结构中有些角焊缝不是受力焊缝而是联系焊缝，受力不大，此类焊缝保证强度的原则下采用小的焊缝尺寸。如联系角焊缝可选择0.7t、0.5t（t为板厚）。对于T型或十字形焊接接头，在满足等强原则的条件下，采用开坡口的焊缝，这样比不开坡口而用一般角焊缝可减少焊缝金属，对减小翼板的收缩角变形有利。（2）坡口形式的选择。如果构件可以翻转，应该选用两面对称的坡口形式。另外T形焊接接头中，腹板端头开单边U形、J形坡口比开单边V形坡口角变形小。（3）焊缝数量。有些焊接结构，可以通过减少焊缝数量的方法减小焊接变形。如：在梁柱结构中，适当增加腹板厚度，减少筋板数量或者直接采用U型压型结构，减少主焊缝数量，对防止薄板结构的变形有利。（4）焊缝位置。合理的设计焊缝的位置，对减小焊接变形非常有利。设计焊缝时尽量把焊缝安排在结构截面的中性轴上或靠近中性轴，这样就可以保证中性轴两侧的变形大小相等方向相反。
3.2 工艺措施
3.2.1 刚性固定
焊接的过程中采用合适的方法来加大构件的刚度或拘束度，控制构件压缩塑性变形量，从而达到减小变形的目的，这就是刚性固定法。常用的刚性固定法有以下几种。（1）将构件用压板等压紧工装固定在焊接平台上，增大构件的拘束度。（2）将对称的构件组合成刚度截面更大的结构。比如T形梁，焊接时极易产生焊缝横向收缩引起的角变形和纵向收缩引起的弯曲变形，如果将两根T形梁背靠背用弓形螺丝或点固焊的方式组合在一起，这样截面的惯性矩增大，构件的刚度增大，并且焊缝对称于构件的中性轴，焊缝离中性轴距离减小。焊后变形不大。（3）利用焊接胎具夹持构件增加构件的刚度和拘束度，约束或减小焊接过程中引起的热膨胀，从而减小压缩塑性变形量，达到控制焊接变形的目的，此种方法可靠有效。
3.2.2 选择合理的装配焊接顺序
（1）有些构件由于体积庞大或长度太长，焊接过程中无法使用胎夹具。在此情况下，施焊必须选择合理的装配和焊接的顺序，才能使焊接变形减至最小。为了控制和减小焊接变形，装配焊接顺序原则如下：只要条件允许，大型而复杂的焊接结构可以分成若干个结构简单的零部件单独进行焊接，然后再组装成整体构件。（2）先焊接靠近结构截面的中性轴的焊缝。（3）构件中如果焊缝是对称布置，焊接时应对称分布焊工同时施焊。
3.2.3 合理地选择焊接方法和焊接工艺参数
焊接变形很大程度上取决于构件焊接时的热输入量，即焊接线能量。每一种焊接方法的线能量并不相同，因而产生的变形也不一样。使用能量集中且热输入量较低的焊接方法，可有效地降低焊接变形，焊接热输入是影响变形量的关键因素。所以，当焊接方法确定后可通过调节焊接电流、焊接电压、焊接速度来控制构件的热输入量。控制热输入量前提是必须保证焊接接头的熔透和焊缝无缺陷。实际焊接过程中可以根据焊件结构特点，灵活地运用热输入对变形影响的规律去控制焊接变形。
3.3 反变形措施
在小变形焊接施工工艺中被广泛应用于生产中，通过相关的焊接防变形处理，能有效纠正焊接过程中可能出现的正常焊接现象，特别是对畸变的矫正具有良好的控制效果。但值得注意的是，在进行抗变形时，应采取适当的措施，防止由于变形过大而对整个钢结构质量造成的损害。
3.4 预留收缩量
在钢结构制造和焊接过程中为了避免变形现象，选材中有关部门将采用收缩余量的方式来减少收缩变形现象，给整个焊接过程带来损伤，取得了很好的效果。
结束语
综上所述，防止焊接变形有很多方法，但变形也是由多种因素造成的。从工艺来上防止焊接变形是最为合理的，同时也是最为经济的。在钢构件加工制造安装的过程中，保证焊接质量的主要方法是控制焊接变形。本文介绍了实际工程中的一些常用的控制焊接变形的方法。但在实际钢结构工程中，还需要根据实际的工程环境情况、结构形式和具体的施工方案等，找到更加合适的适宜本工程控制焊接应力和焊接变形的方法。随着建筑市场的发展，新设备的大量使用，各种施工工艺都有新发展，对于预防和处理焊接变形会有更好处理方法。
参考文献
[1] 唐旭.钢结构件制作焊接变形的控制与分析[J].科技展望，2016，26（19）：52-53.
[2] 张永涛.大型钢构件制作加工过程中残余应力与变形的理论分析与实践[D].河北工业大学，2013.
[3] 于俊.钢结构件焊接变形的防治策略[J].科协论坛（下半月），2013（04）：59-60.
[4] 张志刚，张拥军.钢结构焊接变形的种类与火焰矫正[J].民营科技，2010（08）：42.
[5] 巩文刚.圆锥钢模制作过程中的焊接变形及控制[J].科技信息，2009（11）：306+92.