焊接变形矫形工艺.docx

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1、焊接变形矫形工艺!概述I2焜接变形矫形工艺12机械矫形22.1.I原理22.1.2适用范围22.1.3优点和块点22.1.，1肺曼机械矫形方法32.1.5常用机械矫形设备42.1.6机械矫形案例分析42.1. 7机械矫形注意事项52. 2火焰矫形62.2. 1原理62.3. 2.2适用范围62.2.3优点和狭点62.2.4常见火焰矫形方法72.2.5常用火焰矫形设备72.2.6火焰矫形案例分析82.2.7火焰矫形注意事项92.3振动矫形92.3.I原理92.3.2适用愆围102.3.3优点和执点102.3.4常见振动矫形方法112.3.5常用振动矫形设品H1.1.1 3.6振动矫形案例分析12

2、1.1.2 3.7振动矫形注意于项131.1.3 矫形131.1.4 理132.4.2 适用范围132.4.3 4.3优点和缺点142.4.4 常见激光矫形方法152.4.5 常用激光矫形设备152.4.6 漱光矫形案例分析162.4.7 激光矫形注意事项171.概述焊接变形矫形工艺的研究是一个跨学科的领域，涉及到材料科学、力学、热学、机械工程等多个方面，旨在解决焊接过程中产生的变形问题，提高焊接结构的质量和性能0焊接变形矫形工艺在现代制造业中扮演着至关重要的角色，它主要用于消除或减少焊接过程中产生的残余应力和变形，从而确保焊接结构的尺寸精度、形状完整性和长期的使用性能。这一工艺的重要性体现在

3、以下儿个方面：(1)提高焊接结构质量：通过深入研究焊接变形的机理，探索有效的矫形技术和策略，通过精确的矫形操作，可以有效改善焊接件的平整度、对称性等外观质量，同时保证结构的几何尺寸符合设计要求，提升产品的整体品质。(2)缓解残余应力：焊接过程产生的高温会导致材料内部形成残余应力，研究如何通过恰当的矫形工艺减轻或消除焊接过程在材料中遗留的残余应力，防止因应力集中而导致的裂纹形成和结构失效。(3)增强结构稳定性：焊接过程中的热循环会导致材料内部产牛.残余应力，如果不加以控制，这些应力可能引起裂纹或早期失效。焊接矫形能缓解这些应力，增强焊接结构的槎定性和安全性。(4)延长使用寿命：合理地实施焊接矫形

4、可以减少因应力集中和变形导致的疲劳损伤,从而显著延长焊接结构的使用寿命,特别是在航空航天、船舶、桥梁等对安全性要求极高的领域.(5)提高生产效率：相比于完全避免焊接变形的设计和发杂的支持系统，适时的焊接后矫形往往更为经济高效，能够简化前期准备,加快生产流程。(6)适应性广：焊接矫形技术适用于多种材料和结构类型，包括但不限于碳钢、不锈钢、铝合金等,以及从薄板到重型结构的各种尺寸的焊接件。在现代制造业中，焊接矫形工艺广泛应用于汽车制造、航空航天器组装、船舶建造、压力容器制造、桥梁及建筑结构施工等多个领域。例如,在汽车行业中，乍身框架和零部件的焊接后矫形确保了车辆的装配精度和行驶安全：航空航天领域中

5、.对高强度轻痂合金结构的精密矫形满足了匕行器严格的性能标准。随卷技术的进步，诸如激光矫形、热机械矫形等先进方法正逐步推广，以实现更高效、更精准的焊接后处理。2.焊接变形矫形工艺焊接变形矫形工艺主要通过外部干预手段，来消除或减少由焊接过程中不均匀加热和冷却所导致的结构形状和尺寸的变化。焊接变形矫形工艺分为机械矫形、火焰矫形、振动矫形和激光矫形四种方法。矫形方法的选择和应用取决于焊接件的具体情况，包括材质、结构、变形程度以及对矫正精度的要求。实际操作中，可能需要综合运用多种方法才能有效地矫正焊接变形。2.1. 机械矫形2.1.1.原理利用外力作用于焊接件,通过局部材料的延伸或压缩,使其产生新的鳖性

6、变形，以抵消或补偿原有焊接变形，使其恢笈到设计要求的位置和形状。机械矫正法是种灵活、实用的焊接变形修究手段，通过精确施力，可以在不改变材料微观结构的情况下,有效恢宓焊接结构的儿何尺寸和功能特性。2.1.2. 适用范围机械矫形主要适用于以下范闹和条件：（1）小型和重型结构件：由于机械矫形通常需要直接施加外力，对于大型结构件可能需要庞大的设备支持，因此更适用于小型至中型的焊接结构件。（2）变形不大的部件：对于变形程度较轻的焊接件，机械矫形可以有效且经济地进行矫正，避免了过大的外力施加导致的材料损伤或新的变形。（3）塑性较好的材料：适用于具有良好塑性的金属材料，如低碳钢、铝合金等，这些材料在适当的外

7、力作用下能产生所需的塑性变形而不致断裂。（4）薄板和薄壁结构：对于厚度在Iomm以下的薄板或薄壁结构，机械矫形可以在不破坏材料完整性的前提下，通过轻微的塑性变形达到矫正目的。（5）局部变形：对于焊接件上的局部变形，如弯曲、扭曲等，可以使用千斤顶、乐力机、矫板机等设备针对性地施加矫正力。（6）简单形状工件：对于形状相对简单、矫正部位容易接近的焊接件，机械矫形更为有效。身杂形状可能需要配合其他矫正技术和工具。（7）不适合热矫形的工件：机械矫形方法不涉及对工件的再次加热，当加热矫形法可能对材料性能有不利影响时更为适用。需要注意的是，虽然机械矫形在上述范围内表现良好,但在应用前仍需评估焊接件的具体情况

8、，包括材料特性、结构电杂度、变形程度和矫形后可能产生的应力集中等因素，以确保选择最合适的矫正方法并采取适当措施预防潜在的问题。此外，矫形过程中应监控变形变化,适时调整矫形策略，以达到既定的矫正目标。2.1.3. 优点和缺点2.1.3.1. 优点（1）操作简便：机械矫形通常操作简单，对操作人m的技术要求相对较低，易于实施.（2）效率高：对于一些简学且小到中等程度的变形，机械矫形可以快速完成，提高生产效率。（3）控制精度：对于某些类型的变形，如平面的弯曲和扭曲，可以通过机械压力精确控制矫正量。（4）成本效益：相比火焰矫形或激光矫形，机械矫形设备的初始投资和运行成本较低。（5）适用范围广：从小盘零件

9、到大型结构件，只要设备允许，均可通过机械矫形进行变形矫正。（6）无热影响：不涉及加热过程，因此不会对金属的微观结构和性能造成热影响，减少热损伤风险。2.1.3.2.缺点（1）适用性限制：对于复杂形状或薄壁结构的焊接件，机械矫形可能导致局部应力集中，甚至破坏焊接件。（2）矫形局限性：对于大变形量或深层内部应力引起的变形，机械矫形可能效果有限，难以彻底矫正。（3）可能产生新变形：强力矫直过程中，若施力不均或过猛，可能在矫正一处变形的同时，在其他部位产生新的变形。（4）设备限制：大型或特殊形状的焊接件可能需要定制的矫形设备，增加成本和复杂性。（5）材料便化：在某些材料中，特别是高强度钢，机械圻形可能

10、导致材料表面硬化，影响后续加工和性能。（6）劳动强度：对于手动操作的机械矫形，可能需要较大的体力劳动，且重复性工作可能导致操作者疲劳。机械班形是一种实用且经济的矫正方法，适用于多种场合，但其应用需根据焊接件的具体情况和变形程度仔细评估，以确保既能有效矫正变形，又能避免引入新的问题。2.1.4. 常见机械矫形方法（1）手锤矫正法：这是最基础也是最直接的方法，通过铁锤手工敲打并配合型铁保护，对焊接变形区域进行局部敲击，促使材料发生塑性潦动，从而校正变形。操作时需细致控制力度，以免对工件造成损伤。图1手锤矫正法（2）碾乐矫形：对于薄板或薄壳结构的焊接件，可以使用爆压电备（如擀平机）对焊缝及其周围区域

11、进行雅*,利用连续的塑性变形使材料延展，达到矫正变形的目的。爆乐不仅能够改善表面平整度，还能增强结构的整体稔定性。（3）千斤顶矫形：针对简单或中型尺寸的焊接构件，可以利用液压或螺杆式千斤顶对变形区域施加均匀I1.可控的压力，通过缓慢而精确的施力来矫正变形。这种方法适用于需要精确控制矫正力的场合。图2千斤顶矫形（4）拉累涔矫形：可以利用拉紧馔时变形区域施加均匀且可控的压力，通过缓慢而精确的施力来矫正变形。4*A-A图3双头螺纹拉紧器矫形（5）压力机矫正：对于刚度大、强度高的大型焊接件，采用油压机、水压机或气压机等大型压力设省进行矫正。这些设备能够提供足够的压力，通过模具或直接作用于工件，使材料在

12、受控条件卜产生塑性变形，从而恢复或接近其设计形状。（6）型材矫正：对于型材焊接件，使用专门的矫正设备，如掘压机，根据N材的截面形状设计的矫正模具，通过连续或分段的挤压使型材恢发直或度或正确的截面形状。图4型材矫正2.1.5. 常用机械矫形设备常用的机械矫形设备主要包括以下几种：（1）手锤：通过铁锤手工敲打并配合垫铁保护，时焊接变形区域进行局部敲击，促使材料发生般性流动，从而校正变形.（2）液压矫正机：利用液压原理产生巨大的压力，对焊接结构施加外力，通过挤压、拉伸或弯伸等方式矫正焊接变形。这种设备适用丁各种金属结构件的大中型变形矫正.（3）辐压矫正机：通过上卜或水平布置的滚轮对板材或型材施加连续

13、的压力，使其在通过滚轮时产生塑性变形，从而达到矫正的效果。适用于板料、H型钢、钢管等的平面或截面变形矫正。（4）拉拔矫正机：主要用于长条形焊接件的直线度矫正，通过拉力作用使材料延伸，消除内部残余应力和弯曲变形。（5）框架矫正机：适用于大型结构件，如桥梁、建筑钢构等的矫正。通过框架结构施加张力或压力，调整整体或局部的变形状态。（6） H型钢组焊娇一体机：H里钢生产战设备，集成了组拼、焊接和矫正功能，能自动完成H里钢的整个生产流程，适用于批量生产H里钢时的变形矫正。（7）饭金整形机（介子机）：常用于汽车车身维修，通过吸盘或夹具固定饭金件，利用介子（型片）和专用工具对凹陷或扭曲的部分进行拉拔、敲击或

14、按压，恢复饭金件的平整度。这些设备各有特点，根据焊接变形的类型、材料特性和工件尺寸的不同，选择合适的矫形设备至关重要。2.1.6. 机械矫形案例分析机械矫形在实际应用中非常广泛，以卜是一个荷总的案例分析，展示了如何通过机械矫形方法解决焊接结构的变形问题：2.1.7. 1.案例背景某工程机械制造企业，在制造一台大组挖掘机的主体结构时，发现由于焊接过程中的热应力不均，挖掘机铲斗连接打发牛了明显的弯曲变形，这不仅影响了结构的美观，更重要的是导致了与其它部件的装配困难，降低了产品的整体质量和稳定性。2.1.8. 2.变形分析经过检测，发现变形主要表现为沿焊接线的纵向弯曲和轻微扭曲，这是由于焊接热影响区

15、内外温差导致的残余应力积累和材料局部收缩不均所引起的。特别是大厚度钢板在焊接冷却过程中，内应力尤为显著。2.1.9. 3.矫形方案（1）使用液压矫正机：针对连接咫的弯曲变形，苜先采用大型液压矫正机。矫正机通过在变形区域施加反向压力，缓慢而均匀地将弯曲部分压回至接近原始设计形状。操作时带密切监控矫正过程，以防过度矫正造成新的应力集中。（2）配合使用辐压设备：对于连接臂的扭曲问题，采用带有特殊设计的辐压装置，通过多次正反向滚动，逐渐减小扭曲角度直至符合公差要求。此步骤需谨慎控制滚压力度和次数，以免影响材料性能。（3）后续监测与调控：矫形后，使用三维坐标测量仪对连接臂进行精确测量，确认变形是否得到有效矫正，并检查是否有新的变形或应力集中现象。必要时，进行微调以确保母终产品符合设计要求。1.1.6. 4,效果评估经过上述机械矫形措施，挖掘机连接鸭的弯曲和扭曲得到了有效纠正，满足了装配精度和使用性能的要求。此外，通过对矫形过程的严格控制，避免了对材料力学性能的不利影响，保证了结构的整体强度和耐久性。1.1.7. 5.经验总结该案例说明了在面临焊接变形问题时，合理的矫形策略选择和精确的操作控制是关键。机械矫形不仅能有效解决焊接