不锈钢薄板焊接变形影响因素与控制方法

姜春

烟台首钢磁性材料股份有限公司 山东省 烟台市 265500

摘要：在工业生产中，不锈钢薄板焊接技术的应用比较常见，在焊接作业中，焊接变形问题的影响因素较多，即使应用先进的焊接工装以及装夹夹具，依然很难避免变形。对此，本文首先对不锈钢薄板焊接技术进行介绍，然后对不锈钢薄板焊接变形的影响因素以及具体的控制策略进行详细探究。

关键词：不锈钢薄板；焊接；变形控制

不锈钢材料的耐腐蚀性能比较强，在工业生产制造方面得到推广应用，在不锈钢产品生产制造中，焊接技术为十分重要的技术类型。在焊接过程中，不锈钢薄板材料在较短时间内产生大量热量，如果散热效果比较差，就容易导致构件发生变形，进而影响不锈钢产品生产质量。因此，亟需对不锈钢薄板焊接过程中的变形控制策略进行详细探究。

一、不锈钢焊接操作技术

在不锈钢薄板焊接过程中，常用焊接方法包括以下几点：第一，手工电弧焊技术。手工电弧焊操作方式便捷，在不锈钢薄板焊接中比较常见，一般可应用直流电，电极是由合金金属焊条以及芯丝所组成的，对于电极，可用于焊缝填充，同时还可作为电弧载体。第二，熔化极气体保护焊接技术。这一电弧焊接技术具有自动气体保护功能，要求应用平特性焊接电源。第三，钨极惰性气体保护焊技术。在该项技术的应用中，工件和钨电极之间能够形成电弧，导致金属熔化，并形成焊缝。与上述两种焊接方法相比，在钨极惰性气体保护焊技术的应用中，变形量比较小。

在不锈钢薄板焊接过程中，所有焊接方法的应用流程大致相同，首先需做好焊前准备工作，如果不锈钢构件的厚度小于4mm，则可直接焊接；如果不锈钢构件厚度在4mm～6mm之间，则要求在焊缝对准位置进行双面焊接；如果不锈钢构件厚度在6mm以上，则需开X形坡口或者V型坡口，同时，对于焊接部位，还需填充焊丝，并做好去氧化皮处理以及除油处理，避免对焊接质量造成不良影响^[1]。

二、不锈钢薄板焊接变形影响因素

（一）焊件装配对焊接变形的影响。在焊件装配过程中，要求对焊接装配顺序进行优化调整，避免产生装配应力。在不同装配阶段，装配体刚性化以及重心位置不断发生变化，可造成装配后焊件内形成应力，如果焊接顺序不合理，就会对焊接质量造成不良影响。另外，在不锈钢薄板装配环节，可形成残余应力，如果超过临界变形应力，则会导致焊件变形。

（二）输入热源对焊接变形的影响。在不锈钢薄板焊接过程中，当焊缝区受到局部高温热源影响后，温度持续升高，同时=局部可发生熔化，在对该区域材料进行加热处理后，可促进焊接区拓展。但是，周围温度比较低，可对焊接区形成约束力作用，并造成弹性热应力，随着温度的持续升高，焊件材料屈服应力极限不断降低，当热弹性应力大于屈服极限时，即可产生热压缩。在冷却过程中，焊缝区域与周边位置温度场不均匀，也可形成收缩变形。

（三）切割因素对焊接变形的影响。在对不锈钢薄板进行切割处理时，也可能会产生形变问题，在不锈钢板切割方面，切割方式主要有以下两种：第一，电焊切割法，在切割过程中使用不锈钢焊条，当电流逐渐上升至一定值时，即可切割不锈钢薄板，这一切割方式的规范性比较差，焊接质量无法保证，因此应用率比较低。第二，等离子切割技术，这一技术水平比较高，在不锈钢板切割中的应用比较常见，主要被应用于非标加工件切割中，对钢板进行切割处理后，钢板形变比较小，同时切割速度快，钢板边缘整齐。

（四）焊缝结构中的位置对焊接变形的影响。在工件焊接中，焊缝位置也会对焊接变形产生一定影响，如果焊缝位置不对称，则会导致焊件发生弯曲变形，如果焊件截面中性轴与焊缝的位置比较小，则弯曲变形一般也比较小，反之弯曲变形较大^[2]。

三、不锈钢薄板焊接变形控制方法

（一）做好焊接准备。在不锈钢薄板焊接施工前，首先需对构件生产制作要求进行分析，据此选择适宜的不锈钢包办材料，根据不锈钢薄板的整体功能以及相关工作经验，合理预估不锈钢薄板焊接施工中的常见质量隐患及其对于焊接变形的影响，设计焊接顺序，对焊接变形进行动态化监控管理，及时调整施工方案。另外，还应综合考虑不锈钢构件的形状、大小等，对焊接变形量进行预测分析，据此加强焊接过程细节控制。

（二）预制阶段变形控制。在不锈钢薄板预制拼装过程中，应注意便于运输吊装以及安装固定，可采用焊缝两侧固定角钢方式，增强近缝区刚度，降低波浪变形发生率。在角钢和薄板之间，可应用间断焊接技术，对于焊接长度，可控制在40mm～50mm之间。另外，在角钢上可焊接不锈钢薄板作为过渡层，对于过渡层宽度和间隔，要求与间断焊保持相同。另外，对于焊缝两侧，可放置压铁，能够对焊缝发挥近距离拘束作用，同时促进焊件降温，使得焊接热量能够快速扩散。如果对多张薄板进行拼接焊接，则应合理设计焊接顺序，使得焊缝可自由收缩，降低内应力以及变形率。

（三）采用多点加热方法。在不锈钢薄板焊接后，变形控制方面，多点加热方法的优势明显，有利于矫正薄板凹凸变形，在焊后热处理中，可对缝隙式样进行热处理，避免在焊接完成后发生回弹变形，保证焊接构件尺寸稳定。在具体的焊接过程中，要求加强焊前、焊后控制，选择专业化焊接技术和设备，合理制定施工工序，对薄壁结构焊缝进行适当调整，当达到焊接残余变形应变循环后，对由于纵向收缩所造成的挠区进行调整，避免在加热过程中发生纵向塑形压应变，通过合理应用多点加热方式，能够对热输入机械拉伸温差进行有效控制，同时还有利于控制冷却夹具，促进冷却温度的增加。另外，对于各项工艺参数，也可根据实际情况适当调整，避免纵向塑性变形性质发生变化，同时应用动态温差拉伸技术，避免焊接热裂纹的发生。

（四）选择合理的切割技术。在对不锈钢薄板进行切割处理时，对于切割技术人员专业技术水平的要求比较高，要求加强切割过程细节控制，避免钢板材料发生不良形变。在具体的切割处理中，应注意尽量避免采用手工电焊机切割方式，推广应用等离子切割技术，通过将等离子切割技术应用于不锈钢薄板切割处理中，能够有效提升切割效率，同时避免钢板边缘位置产生较大形变量。如果施工技术条件允许，还可应用激光切割技术。在不锈钢薄板切割完成后，对于边缘位置需做好打磨处理，为后续焊接作业奠定基础。

（五）降低焊接残余变形。在不锈钢薄板焊接中，在焊接变形控制方面，一般不推广应用整体或局部热处理方式，而是应用旋转挤压方式，选择适宜形状的挤压头，对焊缝区域进行旋转挤压，对挤压头旋转速度进行有效控制。另外，锤击焊缝，使得焊缝区能够形成拉伸塑性应变，进而抵消残余压缩塑性应变，减小焊接残余变形，提高焊接质量^[3]。

总结：

综上所述，本文主要对不锈钢薄板焊接中造成焊接变形的各项影响因素以及具体的控制策略进行了详细探究，在工业生产中，不锈钢薄板的应用比较常见，尤其是在高端制造业生产中，对于不锈钢薄板焊接技术的要求比较高。但是，在不锈钢薄板焊接过程中，容易受到各类因素影响，导致焊件发生变形，无法保证不锈钢构件生产质量。对此，应注意在不锈钢薄板预制阶段，加强变形控制，采用多点加热方式，选择先进的切割技术，同时有效控制焊接残余变形，提高不锈钢薄板焊接质量。

参考文献

[1]王丽敏，王立祥.不锈钢薄板双面氩弧焊焊接工艺研究[J].内燃机与配件，2018，2（17）：138-139.

[2]蓝才红，易伟，谭芝芝.高强钢薄板箱体结构件焊接变形分析及控制[J].建设机械技术与管理，2018，v.31；No.289（12）：57-59.

[3]毕见亮，李洪斌，刘宏涛.论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法[J].农家科技（下旬刊），2019，000（003）：182.