T形结构焊接弯曲变形火焰矫正工艺分析

T形结构焊接弯曲变形火焰矫正工艺分析

隋世奎 王岩

中国中车大连机车车辆有限公司钢结构分厂

摘要：在完成T形结构组的焊接后，焊缝在纵向或横向通常会由于收缩而产生弯曲变形的问题，在进行生产的过程中，对弯曲变形的矫正最常见的方法就是火焰矫正法。然而由于火焰矫正法有着较为复杂的工艺参数，并且控制难度较大，因此很难达到理想的矫正效果。本文根据相关工艺参数，主要从温度、面积以及位置等方面，阐述了火焰矫正加热会对火焰矫正量产生怎样的影响。对底板厚度为600mm×100mm×4mm，肋板厚度为100mm×50mm×4mm的Q235B型钢材料进行了选择，并采用火焰矫正法对T形结构焊接弯曲变形构件进行矫正。

关键词：T形结构；火焰矫正；工艺分析

焊接变形的矫正主要有机械法以及火焰法这两种。火焰矫正主要有点状加热法，线状加热法等加热方式。对火焰矫正法的采用需要根据相关规律，掌握局部受到火焰加热会产生怎样的形变，而火焰矫正能否取得良好的效果，主要取决于火焰加热位置是否合理，以及对火焰能量的控制是否合理。本文根据相关工艺参数，从温度、加热面积等方面，通过对火焰矫正法的控制，在底板厚度为600mm×100mm×4mm，肋板厚度为100mm×50mm×4mm的Q235B型钢材料中，分析比较了火焰矫正工艺与火焰矫正量在T形结构中有着怎样的关系。

一、实验材料和方法

（一）实验材料

实验对Q235B型钢材料进行了选用；对E4303型的焊条进行了选用，其分别有着2.5mm、3.2mm和4.0mm的直径。实验所选的T形结构分比为T-A、T-B这两种。底板和筋板是T-A形结构的主要组成部分，底板上均匀分布着筋板，焊后之所以会出现弯曲变形，主要是由于筋板焊缝在水平方向的收缩所导致的；底板和立板是T-B形结构主要组成部分，底板中心就是立板，焊后之所以会出现弯曲变形。主要是由于纵向立板焊缝收缩所导致的。

（二）试验方法

1.测量组焊及变形量

选用E4303型的焊条，分别有着2.5mm，3.2mm，4.0mm的直径，在进行焊接之前需要在150℃/h的环境下将焊条烘干。控制焊接热输入在6000-10000Jcm范围内，分别对T1-T8的焊接进行试件，焊后需要在空气中冷却24h，然后对焊接弯曲变形进行测量，也就是在独对火焰进行矫正之前的变形量。

在对变形进行测量的过程中，测量基准为构件两侧，分别对-300点，-200点，-100点，100点，200点，以及300mm点进行测量，以此来了解对应的变形量。

2.测量矫正温度值

试验所采用的红外测温仪为TI210型，在进行实际测量的过程中，红外测温仪在垂直方向与试件有着500mm的距离，温度测点位置在垂直方向与热源中心有着20mm的距离，每5s读取一次温度数值，最后进行平均温度的计算。

3.矫正位置及面积选择

T形结构弯曲变形有2种位置可以进行火焰矫正加热，首先，是加热构件焊缝，其次，是加热各构件焊缝的中心位置，2种方法的进行都需要在构件底板焊缝的背面一侧。采用线状加热法，分别需要对15mm×100mm，25mm×100mm，35mm×100mm的面积进行加热，需要控制加热时间在（40±2）s，（50±2）s，（60±2）s范围内。在完成火焰矫正后，需要在空气中冷却24h，并对矫正后的构件弯曲变形量进行测量，然后需要对矫正前的火焰矫变形进行减去，以此来对实际的火焰矫正量进行求取^[1]。

二.试验数据与分析

（一）加热温度的影响

所采用的火焰矫正方案，有着25 mmx100mm的火焰矫正面积，分别需要对T1，T2，T3这三种构件进行矫正。

对火焰T1的矫正需要在450℃左右的温度下进行，变形在矫正后的变化并不明显，这是由于材料在这一温度范围内有着较高的屈服强度，材料的塑性变形并不存在，在冷却材料之后，状态又恢复到了没有加热之前。需大于600℃的温度下对T2和T3火焰进行矫正，一次来实现对材料的塑性，使其能够发生塑性变形。T2和T3相比T1有着更大的矫正量，因此能够得知，越高的火焰矫正温度需要矫正的量就越大，矫正就能够获得越好的效果。然而T2和T3之间的矫正量相差量并不明显，这主要是由于T形结构有着较薄的底板，较小的构件，以及较大的自由度，在830℃温度下，在构件厚度方向几乎没有温差，因此会较少矫正量。

（二）加热面积的影响

所采用的火焰矫正方案，分别有着150m²，250m²，350m²的火焰矫正面积，分别对应15mm，25mm，35mm的加热宽度。

在830℃左右的加热温度下的试件T4、T5、T6，分别有着15mmx 100mm，25mmx100mm，35mmx100mm的的加热面积。在完成校正后的T4变形量不仅没有得到减少，反而还出现了明显的增加，对其原因进行分析，很有可能是刚性对焊缝的拘束所导致的。T6，T5有着较大的矫正量，较好的矫正效果。所以，火焰矫正对火焰矫正量的影响与加热面积有关，与加热面积有着正相关的关系。然而T6，T5矫正量的增加并不是按照正比的关系，由于T形结构有着较小的板厚，构件在25mmx100mm的加热面积下有着较小的温差，即使对加热面积进行了增加，其厚度方向上也不会出现显著的的温差变化显，因而变形不会得到扩展，因此，在进行实际操作的过程中，需要根据构件板厚情况对加热面积进行确定选择

^[2]。

结束语：

根据实验结果能够得知，火焰矫正效果会受到矫正温度的极大影响，变形量的改变会带动火焰加热面积的改变，火焰矫正以相同工艺为前提，在25mm×100mm的加热面积下，对T型结构焊接弯曲变形的矫正，能够取得最好的效果。

参考文献：

[1]罗辉, 霍玉双, 张琦, et al. T形结构焊接弯曲变形火焰矫正工艺分析[J]. 焊接技术, 2010(04):7+29-31.

[2]王绪桥. 焊接变形的火焰矫正[J]. 金属加工(热加工), 2011(02):58-60.