黃瑾

摘 要 2013年底我國汽車保有量約為1.37億輛，汽車在裝配制造或者鈑金維修時(shí)都會(huì)用到焊接，特別是近年來，車身廣泛采用承載式車身，車身薄焊接后變形嚴(yán)重，如何采取措施減小車架在焊接工序中發(fā)生的應(yīng)力與應(yīng)變，從而提高焊接工序的精度，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要闡述車架焊接變形的影響因素、控制措施和方法。

關(guān)鍵詞 汽車車架；焊接變形；焊接應(yīng)力；控制措施

中圖分類號(hào)：TG444 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）08-0091-02

車架在焊接時(shí)，加熱和冷卻是不均勻的，所以，各個(gè)焊接接頭熱脹冷縮不均勻。而車架本身是一個(gè)整體，各個(gè)梁之間是互相制約，導(dǎo)致不能自由地伸長和縮短，這就使接頭內(nèi)產(chǎn)生不均勻的變形，所以在焊接過程中就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和變形。焊接應(yīng)力和變形會(huì)影響其他零部件的裝配，因此是車架設(shè)計(jì)和制造中必須考慮的問題。

1 焊接應(yīng)力與焊接變形的產(chǎn)生原因

1）車架受熱不均勻。在整個(gè)焊接過程中，車架焊縫受熱是不均勻的，不均勻的加熱引起車架不均勻的熱脹冷縮，冷卻后就使車架內(nèi)部產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力。

2）焊縫的收縮。焊縫在冷卻時(shí)，由液態(tài)結(jié)晶為固態(tài)時(shí)，體積會(huì)有一定的收縮。但是焊縫與母材是一個(gè)整體，焊縫金屬不能自由地膨脹和收縮，所以引起整個(gè)車架的變形，同時(shí)在焊縫中引起殘余焊接應(yīng)力。

3）焊縫的剛性和拘束。焊縫的剛性和拘束作用，對(duì)車架變形和應(yīng)力的產(chǎn)生也有很大的影響。剛性指焊件抵抗焊接變形的能力。拘束是焊件周圍對(duì)車架變形的制約作用。剛性是車架本身的性能，它和車架的材料、車架橫截面積以及尺寸的大小有關(guān)系，而拘束是一種客觀條件，車架自身的剛性及受周圍的拘束程度小，那么焊接變形就大，但是焊接應(yīng)力反而小。

2 控制焊接變形的措施和矯正方法

2.1 控制殘余變形的措施

1）選擇合理的裝配和焊接順序，采用合理的裝焊順序，對(duì)于控制焊接殘余變形尤為重要。通常，將車架組裝后再進(jìn)行焊接，對(duì)于不能采用先組裝再焊接的車架，也要選擇合適的裝焊順序，控制焊接變形。

2）選擇合理的焊接順序。①對(duì)于對(duì)稱的車架，采用對(duì)稱焊接方法，可以有效地避免焊接變形。②對(duì)于不對(duì)稱的車架，先焊焊縫少的一側(cè)，后焊焊縫多的一側(cè)。

3）選擇合理的焊接方法 焊縫較長時(shí)，從中間向兩端焊接，或者采用分段跳焊法，使焊縫受熱均勻，減少焊接變形。

4）采用反變形法，焊接前把焊件向變形方向的反方向預(yù)先彎一點(diǎn)，這種方法叫做反變形法，可以很有效地控制焊接變形。

5）剛性固定法，車架在焊接前，通過裝配夾具把車架固定從而限制焊接是的熱脹冷縮，待車架冷卻后再放松，以便消除焊接變形。

6）合適的線能量，采用合適的線能量通過控制焊接溫度來減少焊接變形。

7）散熱法，在焊接時(shí)，采用強(qiáng)制冷卻，使焊縫周圍熱量大大減少，減少熱脹冷縮，控制焊接變形。

8）控制焊縫的數(shù)量，在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，盡量避免不必要的焊縫，選用沖壓件代替焊接，合理地選擇肋板的形狀，適當(dāng)?shù)匕才爬甙宓奈恢?，?yōu)化肋板數(shù)量，避免不必要的焊縫。

2.2 焊接殘余變形的矯正方法

1）機(jī)械矯正法，運(yùn)用專用機(jī)械對(duì)車架變形處給予拉伸、壓縮或者彎曲。含碳量不高的車架，在焊接后可以直接進(jìn)行機(jī)械矯正；對(duì)于合金鋼的車架，在焊接后一定要進(jìn)行去應(yīng)力熱處理后才可以進(jìn)行機(jī)械矯正，防止損壞車架。

2）火焰加熱法矯正，運(yùn)用氧乙炔火焰對(duì)變形的車架進(jìn)行合適的加熱使之膨脹，但是周圍未加熱的部分溫度較低，限制膨脹產(chǎn)生壓縮變形，從而使變形得以矯正。①火焰加熱的溫度?；鹧婕訜岱ǔC正時(shí)加熱溫度應(yīng)該控制在600℃-800℃，所以必須嚴(yán)格控制加熱溫度，材料的加熱溫度可以根據(jù)表面顏色的變化來識(shí)別，見表1鋼材表面顏色與其相應(yīng)溫度。②火焰的加熱方式。點(diǎn)狀加熱的加熱區(qū)域?yàn)橐粓A圈狀點(diǎn)，圓圈的直徑一般不大于15 mm，點(diǎn)與點(diǎn)之間距離一般為50 mm-100 mm，通常采用線狀加熱火焰一般做直線移動(dòng)或者稍微做橫向擺動(dòng)，加熱線的寬度一般為0.5-2倍的板厚。三角形加熱加熱區(qū)域?yàn)槿切危m用于變形嚴(yán)重且剛性較大的車架，一般三角形的高度為板厚的0.2倍。

表1 鋼材表面顏色與其相應(yīng)溫度

顏色 溫度（℃） 顏色 溫度（℃）

深褐紅色 550-580 櫻紅色 770-800

褐紅色 580-650 淡櫻紅色 800-830

暗櫻紅色 650-730 亮櫻紅色 830-900

深櫻紅色 730-770

3 減少和消除焊接殘余應(yīng)力方法

3.1 減少焊接殘余應(yīng)力的工藝措施

1）設(shè)計(jì)車架時(shí)，盡量采用剛性小的焊接接頭，避免焊縫集中、十字接頭和交叉焊縫。

2）盡可能減少焊縫的數(shù)量和尺寸，焊縫不要出現(xiàn)在應(yīng)力集中區(qū)域。

3）采用合理的焊接順序和方向。①首先焊接收縮大的焊縫，使焊縫能自由地收縮減少焊接應(yīng)力。②先焊接短焊縫，后焊接長焊縫，壁厚不一先焊薄邊，是焊縫具有較大的橫向收縮余地。③對(duì)于工作時(shí)受力大的結(jié)構(gòu)應(yīng)先焊接。

4）反變形法，反變形法可以降低局部剛度，使焊縫冷卻時(shí)能自由地收縮，在焊接是預(yù)先考慮收縮量，保證焊后車架達(dá)到所需的尺寸。

3）錘擊焊縫區(qū)法，用小圓頭錘對(duì)焊后的焊縫及焊縫周圍進(jìn)行勻速、適度的錘擊，使焊縫區(qū)延展疏松，抵消一部分焊接應(yīng)力。

4）預(yù)熱法，焊接前對(duì)車架進(jìn)行整體或者局部預(yù)熱100℃-150℃，使得車架先產(chǎn)生熱脹冷縮，這樣焊接時(shí)就能有效防止焊接應(yīng)力。

5）減少線能量，采用小電流、小坡口、較快的焊接速度，控制熔池的溫度，對(duì)于薄板采用Co2氣體保護(hù)焊，對(duì)于厚板采用多層多道焊。

3.2 消除焊接殘余應(yīng)力的方法

1）焊后熱處理，利用金屬在高溫下屈服極限的降低，使內(nèi)應(yīng)力高的地方產(chǎn)生塑性流動(dòng)，彈性變形減少，塑性變形逐漸增加而使應(yīng)力降低。對(duì)焊后的車架進(jìn)行去應(yīng)力退火，可以消除80%的焊后殘余應(yīng)力。

2）機(jī)械拉伸法，通過機(jī)械拉伸產(chǎn)生塑性變形來釋放焊接殘余應(yīng)力，這種方法能消除20%-50%的焊接殘余應(yīng)力。

3）溫差拉伸法，在焊縫的兩側(cè)用氧乙炔火焰加熱150℃-200℃后用冷水冷卻，通過冷卻收縮來拉伸焊縫，達(dá)到消除焊接殘余應(yīng)力的目的，通過這種方法可以消除50%-70%的焊接殘余應(yīng)力。

4）振動(dòng)法，將焊件在一定頻率下進(jìn)行十分鐘左右的振動(dòng)處理，以振動(dòng)的能量給工件施加附加應(yīng)力，當(dāng)附加應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后，達(dá)到或超過材料的屈服極限時(shí)，工件就會(huì)發(fā)生微觀或宏觀塑性變形，這樣就降低和均勻化了殘余應(yīng)力，使焊件尺寸精度穩(wěn)定，消除焊接應(yīng)力。

4 結(jié)論

如何控制車架焊接變形和減少殘余應(yīng)力，是國內(nèi)外專家關(guān)注的焦點(diǎn)之一，為此本論文的重點(diǎn)如何防止車架焊接應(yīng)力和變形。主要內(nèi)容介紹了造成焊接應(yīng)力與變形的影響因素、產(chǎn)生的原因以及預(yù)防的措施等，焊接構(gòu)件采用何種方法控制應(yīng)力及變形，要進(jìn)行具體分析。根據(jù)不同狀況，選擇合適的控制措施。從而達(dá)到既保證安全又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的，以減少后期矯正的工作量，從而提高工作效率，減少焊接變形所帶來的危害。

參考文獻(xiàn)

[1]《焊接工藝與操作技巧叢書》編委會(huì).焊接應(yīng)力、變形的控制工藝與操作技巧[M].遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2011.

[2]方洪淵.焊接結(jié)構(gòu)學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008：35-36.

[3]葉宏.金屬材料與熱處理[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2009：

12-13.

[4]鄒新升.汽車鈑金[M].天津：天津科技出版社，2009：12.endprint

摘 要 2013年底我國汽車保有量約為1.37億輛，汽車在裝配制造或者鈑金維修時(shí)都會(huì)用到焊接，特別是近年來，車身廣泛采用承載式車身，車身薄焊接后變形嚴(yán)重，如何采取措施減小車架在焊接工序中發(fā)生的應(yīng)力與應(yīng)變，從而提高焊接工序的精度，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要闡述車架焊接變形的影響因素、控制措施和方法。

關(guān)鍵詞 汽車車架；焊接變形；焊接應(yīng)力；控制措施

中圖分類號(hào)：TG444 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）08-0091-02

車架在焊接時(shí)，加熱和冷卻是不均勻的，所以，各個(gè)焊接接頭熱脹冷縮不均勻。而車架本身是一個(gè)整體，各個(gè)梁之間是互相制約，導(dǎo)致不能自由地伸長和縮短，這就使接頭內(nèi)產(chǎn)生不均勻的變形，所以在焊接過程中就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和變形。焊接應(yīng)力和變形會(huì)影響其他零部件的裝配，因此是車架設(shè)計(jì)和制造中必須考慮的問題。

1 焊接應(yīng)力與焊接變形的產(chǎn)生原因

1）車架受熱不均勻。在整個(gè)焊接過程中，車架焊縫受熱是不均勻的，不均勻的加熱引起車架不均勻的熱脹冷縮，冷卻后就使車架內(nèi)部產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力。

2）焊縫的收縮。焊縫在冷卻時(shí)，由液態(tài)結(jié)晶為固態(tài)時(shí)，體積會(huì)有一定的收縮。但是焊縫與母材是一個(gè)整體，焊縫金屬不能自由地膨脹和收縮，所以引起整個(gè)車架的變形，同時(shí)在焊縫中引起殘余焊接應(yīng)力。

3）焊縫的剛性和拘束。焊縫的剛性和拘束作用，對(duì)車架變形和應(yīng)力的產(chǎn)生也有很大的影響。剛性指焊件抵抗焊接變形的能力。拘束是焊件周圍對(duì)車架變形的制約作用。剛性是車架本身的性能，它和車架的材料、車架橫截面積以及尺寸的大小有關(guān)系，而拘束是一種客觀條件，車架自身的剛性及受周圍的拘束程度小，那么焊接變形就大，但是焊接應(yīng)力反而小。

2 控制焊接變形的措施和矯正方法

2.1 控制殘余變形的措施

1）選擇合理的裝配和焊接順序，采用合理的裝焊順序，對(duì)于控制焊接殘余變形尤為重要。通常，將車架組裝后再進(jìn)行焊接，對(duì)于不能采用先組裝再焊接的車架，也要選擇合適的裝焊順序，控制焊接變形。

2）選擇合理的焊接順序。①對(duì)于對(duì)稱的車架，采用對(duì)稱焊接方法，可以有效地避免焊接變形。②對(duì)于不對(duì)稱的車架，先焊焊縫少的一側(cè)，后焊焊縫多的一側(cè)。

3）選擇合理的焊接方法 焊縫較長時(shí)，從中間向兩端焊接，或者采用分段跳焊法，使焊縫受熱均勻，減少焊接變形。

4）采用反變形法，焊接前把焊件向變形方向的反方向預(yù)先彎一點(diǎn)，這種方法叫做反變形法，可以很有效地控制焊接變形。

5）剛性固定法，車架在焊接前，通過裝配夾具把車架固定從而限制焊接是的熱脹冷縮，待車架冷卻后再放松，以便消除焊接變形。

6）合適的線能量，采用合適的線能量通過控制焊接溫度來減少焊接變形。

7）散熱法，在焊接時(shí)，采用強(qiáng)制冷卻，使焊縫周圍熱量大大減少，減少熱脹冷縮，控制焊接變形。

8）控制焊縫的數(shù)量，在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，盡量避免不必要的焊縫，選用沖壓件代替焊接，合理地選擇肋板的形狀，適當(dāng)?shù)匕才爬甙宓奈恢?，?yōu)化肋板數(shù)量，避免不必要的焊縫。

2.2 焊接殘余變形的矯正方法

1）機(jī)械矯正法，運(yùn)用專用機(jī)械對(duì)車架變形處給予拉伸、壓縮或者彎曲。含碳量不高的車架，在焊接后可以直接進(jìn)行機(jī)械矯正；對(duì)于合金鋼的車架，在焊接后一定要進(jìn)行去應(yīng)力熱處理后才可以進(jìn)行機(jī)械矯正，防止損壞車架。

2）火焰加熱法矯正，運(yùn)用氧乙炔火焰對(duì)變形的車架進(jìn)行合適的加熱使之膨脹，但是周圍未加熱的部分溫度較低，限制膨脹產(chǎn)生壓縮變形，從而使變形得以矯正。①火焰加熱的溫度?；鹧婕訜岱ǔC正時(shí)加熱溫度應(yīng)該控制在600℃-800℃，所以必須嚴(yán)格控制加熱溫度，材料的加熱溫度可以根據(jù)表面顏色的變化來識(shí)別，見表1鋼材表面顏色與其相應(yīng)溫度。②火焰的加熱方式。點(diǎn)狀加熱的加熱區(qū)域?yàn)橐粓A圈狀點(diǎn)，圓圈的直徑一般不大于15 mm，點(diǎn)與點(diǎn)之間距離一般為50 mm-100 mm，通常采用線狀加熱火焰一般做直線移動(dòng)或者稍微做橫向擺動(dòng)，加熱線的寬度一般為0.5-2倍的板厚。三角形加熱加熱區(qū)域?yàn)槿切危m用于變形嚴(yán)重且剛性較大的車架，一般三角形的高度為板厚的0.2倍。

表1 鋼材表面顏色與其相應(yīng)溫度

顏色 溫度（℃） 顏色 溫度（℃）

深褐紅色 550-580 櫻紅色 770-800

褐紅色 580-650 淡櫻紅色 800-830

暗櫻紅色 650-730 亮櫻紅色 830-900

深櫻紅色 730-770

3 減少和消除焊接殘余應(yīng)力方法

3.1 減少焊接殘余應(yīng)力的工藝措施

1）設(shè)計(jì)車架時(shí)，盡量采用剛性小的焊接接頭，避免焊縫集中、十字接頭和交叉焊縫。

2）盡可能減少焊縫的數(shù)量和尺寸，焊縫不要出現(xiàn)在應(yīng)力集中區(qū)域。

3）采用合理的焊接順序和方向。①首先焊接收縮大的焊縫，使焊縫能自由地收縮減少焊接應(yīng)力。②先焊接短焊縫，后焊接長焊縫，壁厚不一先焊薄邊，是焊縫具有較大的橫向收縮余地。③對(duì)于工作時(shí)受力大的結(jié)構(gòu)應(yīng)先焊接。

4）反變形法，反變形法可以降低局部剛度，使焊縫冷卻時(shí)能自由地收縮，在焊接是預(yù)先考慮收縮量，保證焊后車架達(dá)到所需的尺寸。

3）錘擊焊縫區(qū)法，用小圓頭錘對(duì)焊后的焊縫及焊縫周圍進(jìn)行勻速、適度的錘擊，使焊縫區(qū)延展疏松，抵消一部分焊接應(yīng)力。

4）預(yù)熱法，焊接前對(duì)車架進(jìn)行整體或者局部預(yù)熱100℃-150℃，使得車架先產(chǎn)生熱脹冷縮，這樣焊接時(shí)就能有效防止焊接應(yīng)力。

5）減少線能量，采用小電流、小坡口、較快的焊接速度，控制熔池的溫度，對(duì)于薄板采用Co2氣體保護(hù)焊，對(duì)于厚板采用多層多道焊。

3.2 消除焊接殘余應(yīng)力的方法

1）焊后熱處理，利用金屬在高溫下屈服極限的降低，使內(nèi)應(yīng)力高的地方產(chǎn)生塑性流動(dòng)，彈性變形減少，塑性變形逐漸增加而使應(yīng)力降低。對(duì)焊后的車架進(jìn)行去應(yīng)力退火，可以消除80%的焊后殘余應(yīng)力。

2）機(jī)械拉伸法，通過機(jī)械拉伸產(chǎn)生塑性變形來釋放焊接殘余應(yīng)力，這種方法能消除20%-50%的焊接殘余應(yīng)力。

3）溫差拉伸法，在焊縫的兩側(cè)用氧乙炔火焰加熱150℃-200℃后用冷水冷卻，通過冷卻收縮來拉伸焊縫，達(dá)到消除焊接殘余應(yīng)力的目的，通過這種方法可以消除50%-70%的焊接殘余應(yīng)力。

4）振動(dòng)法，將焊件在一定頻率下進(jìn)行十分鐘左右的振動(dòng)處理，以振動(dòng)的能量給工件施加附加應(yīng)力，當(dāng)附加應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后，達(dá)到或超過材料的屈服極限時(shí)，工件就會(huì)發(fā)生微觀或宏觀塑性變形，這樣就降低和均勻化了殘余應(yīng)力，使焊件尺寸精度穩(wěn)定，消除焊接應(yīng)力。

4 結(jié)論

如何控制車架焊接變形和減少殘余應(yīng)力，是國內(nèi)外專家關(guān)注的焦點(diǎn)之一，為此本論文的重點(diǎn)如何防止車架焊接應(yīng)力和變形。主要內(nèi)容介紹了造成焊接應(yīng)力與變形的影響因素、產(chǎn)生的原因以及預(yù)防的措施等，焊接構(gòu)件采用何種方法控制應(yīng)力及變形，要進(jìn)行具體分析。根據(jù)不同狀況，選擇合適的控制措施。從而達(dá)到既保證安全又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的，以減少后期矯正的工作量，從而提高工作效率，減少焊接變形所帶來的危害。

參考文獻(xiàn)

[1]《焊接工藝與操作技巧叢書》編委會(huì).焊接應(yīng)力、變形的控制工藝與操作技巧[M].遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2011.

[2]方洪淵.焊接結(jié)構(gòu)學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008：35-36.

[3]葉宏.金屬材料與熱處理[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2009：

12-13.

[4]鄒新升.汽車鈑金[M].天津：天津科技出版社，2009：12.endprint

摘 要 2013年底我國汽車保有量約為1.37億輛，汽車在裝配制造或者鈑金維修時(shí)都會(huì)用到焊接，特別是近年來，車身廣泛采用承載式車身，車身薄焊接后變形嚴(yán)重，如何采取措施減小車架在焊接工序中發(fā)生的應(yīng)力與應(yīng)變，從而提高焊接工序的精度，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要闡述車架焊接變形的影響因素、控制措施和方法。

關(guān)鍵詞 汽車車架；焊接變形；焊接應(yīng)力；控制措施

中圖分類號(hào)：TG444 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）08-0091-02

車架在焊接時(shí)，加熱和冷卻是不均勻的，所以，各個(gè)焊接接頭熱脹冷縮不均勻。而車架本身是一個(gè)整體，各個(gè)梁之間是互相制約，導(dǎo)致不能自由地伸長和縮短，這就使接頭內(nèi)產(chǎn)生不均勻的變形，所以在焊接過程中就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和變形。焊接應(yīng)力和變形會(huì)影響其他零部件的裝配，因此是車架設(shè)計(jì)和制造中必須考慮的問題。

1 焊接應(yīng)力與焊接變形的產(chǎn)生原因

1）車架受熱不均勻。在整個(gè)焊接過程中，車架焊縫受熱是不均勻的，不均勻的加熱引起車架不均勻的熱脹冷縮，冷卻后就使車架內(nèi)部產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力。

2）焊縫的收縮。焊縫在冷卻時(shí)，由液態(tài)結(jié)晶為固態(tài)時(shí)，體積會(huì)有一定的收縮。但是焊縫與母材是一個(gè)整體，焊縫金屬不能自由地膨脹和收縮，所以引起整個(gè)車架的變形，同時(shí)在焊縫中引起殘余焊接應(yīng)力。

3）焊縫的剛性和拘束。焊縫的剛性和拘束作用，對(duì)車架變形和應(yīng)力的產(chǎn)生也有很大的影響。剛性指焊件抵抗焊接變形的能力。拘束是焊件周圍對(duì)車架變形的制約作用。剛性是車架本身的性能，它和車架的材料、車架橫截面積以及尺寸的大小有關(guān)系，而拘束是一種客觀條件，車架自身的剛性及受周圍的拘束程度小，那么焊接變形就大，但是焊接應(yīng)力反而小。

2 控制焊接變形的措施和矯正方法

2.1 控制殘余變形的措施

1）選擇合理的裝配和焊接順序，采用合理的裝焊順序，對(duì)于控制焊接殘余變形尤為重要。通常，將車架組裝后再進(jìn)行焊接，對(duì)于不能采用先組裝再焊接的車架，也要選擇合適的裝焊順序，控制焊接變形。

2）選擇合理的焊接順序。①對(duì)于對(duì)稱的車架，采用對(duì)稱焊接方法，可以有效地避免焊接變形。②對(duì)于不對(duì)稱的車架，先焊焊縫少的一側(cè)，后焊焊縫多的一側(cè)。

3）選擇合理的焊接方法 焊縫較長時(shí)，從中間向兩端焊接，或者采用分段跳焊法，使焊縫受熱均勻，減少焊接變形。

4）采用反變形法，焊接前把焊件向變形方向的反方向預(yù)先彎一點(diǎn)，這種方法叫做反變形法，可以很有效地控制焊接變形。

5）剛性固定法，車架在焊接前，通過裝配夾具把車架固定從而限制焊接是的熱脹冷縮，待車架冷卻后再放松，以便消除焊接變形。

6）合適的線能量，采用合適的線能量通過控制焊接溫度來減少焊接變形。

7）散熱法，在焊接時(shí)，采用強(qiáng)制冷卻，使焊縫周圍熱量大大減少，減少熱脹冷縮，控制焊接變形。

8）控制焊縫的數(shù)量，在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，盡量避免不必要的焊縫，選用沖壓件代替焊接，合理地選擇肋板的形狀，適當(dāng)?shù)匕才爬甙宓奈恢?，?yōu)化肋板數(shù)量，避免不必要的焊縫。

2.2 焊接殘余變形的矯正方法

1）機(jī)械矯正法，運(yùn)用專用機(jī)械對(duì)車架變形處給予拉伸、壓縮或者彎曲。含碳量不高的車架，在焊接后可以直接進(jìn)行機(jī)械矯正；對(duì)于合金鋼的車架，在焊接后一定要進(jìn)行去應(yīng)力熱處理后才可以進(jìn)行機(jī)械矯正，防止損壞車架。

2）火焰加熱法矯正，運(yùn)用氧乙炔火焰對(duì)變形的車架進(jìn)行合適的加熱使之膨脹，但是周圍未加熱的部分溫度較低，限制膨脹產(chǎn)生壓縮變形，從而使變形得以矯正。①火焰加熱的溫度。火焰加熱法矯正時(shí)加熱溫度應(yīng)該控制在600℃-800℃，所以必須嚴(yán)格控制加熱溫度，材料的加熱溫度可以根據(jù)表面顏色的變化來識(shí)別，見表1鋼材表面顏色與其相應(yīng)溫度。②火焰的加熱方式。點(diǎn)狀加熱的加熱區(qū)域?yàn)橐粓A圈狀點(diǎn)，圓圈的直徑一般不大于15 mm，點(diǎn)與點(diǎn)之間距離一般為50 mm-100 mm，通常采用線狀加熱火焰一般做直線移動(dòng)或者稍微做橫向擺動(dòng)，加熱線的寬度一般為0.5-2倍的板厚。三角形加熱加熱區(qū)域?yàn)槿切?，適用于變形嚴(yán)重且剛性較大的車架，一般三角形的高度為板厚的0.2倍。

表1 鋼材表面顏色與其相應(yīng)溫度

顏色 溫度（℃） 顏色 溫度（℃）

深褐紅色 550-580 櫻紅色 770-800

褐紅色 580-650 淡櫻紅色 800-830

暗櫻紅色 650-730 亮櫻紅色 830-900

深櫻紅色 730-770

3 減少和消除焊接殘余應(yīng)力方法

3.1 減少焊接殘余應(yīng)力的工藝措施

1）設(shè)計(jì)車架時(shí)，盡量采用剛性小的焊接接頭，避免焊縫集中、十字接頭和交叉焊縫。

2）盡可能減少焊縫的數(shù)量和尺寸，焊縫不要出現(xiàn)在應(yīng)力集中區(qū)域。

3）采用合理的焊接順序和方向。①首先焊接收縮大的焊縫，使焊縫能自由地收縮減少焊接應(yīng)力。②先焊接短焊縫，后焊接長焊縫，壁厚不一先焊薄邊，是焊縫具有較大的橫向收縮余地。③對(duì)于工作時(shí)受力大的結(jié)構(gòu)應(yīng)先焊接。

4）反變形法，反變形法可以降低局部剛度，使焊縫冷卻時(shí)能自由地收縮，在焊接是預(yù)先考慮收縮量，保證焊后車架達(dá)到所需的尺寸。

3）錘擊焊縫區(qū)法，用小圓頭錘對(duì)焊后的焊縫及焊縫周圍進(jìn)行勻速、適度的錘擊，使焊縫區(qū)延展疏松，抵消一部分焊接應(yīng)力。

4）預(yù)熱法，焊接前對(duì)車架進(jìn)行整體或者局部預(yù)熱100℃-150℃，使得車架先產(chǎn)生熱脹冷縮，這樣焊接時(shí)就能有效防止焊接應(yīng)力。

5）減少線能量，采用小電流、小坡口、較快的焊接速度，控制熔池的溫度，對(duì)于薄板采用Co2氣體保護(hù)焊，對(duì)于厚板采用多層多道焊。

3.2 消除焊接殘余應(yīng)力的方法

1）焊后熱處理，利用金屬在高溫下屈服極限的降低，使內(nèi)應(yīng)力高的地方產(chǎn)生塑性流動(dòng)，彈性變形減少，塑性變形逐漸增加而使應(yīng)力降低。對(duì)焊后的車架進(jìn)行去應(yīng)力退火，可以消除80%的焊后殘余應(yīng)力。

2）機(jī)械拉伸法，通過機(jī)械拉伸產(chǎn)生塑性變形來釋放焊接殘余應(yīng)力，這種方法能消除20%-50%的焊接殘余應(yīng)力。

3）溫差拉伸法，在焊縫的兩側(cè)用氧乙炔火焰加熱150℃-200℃后用冷水冷卻，通過冷卻收縮來拉伸焊縫，達(dá)到消除焊接殘余應(yīng)力的目的，通過這種方法可以消除50%-70%的焊接殘余應(yīng)力。

4）振動(dòng)法，將焊件在一定頻率下進(jìn)行十分鐘左右的振動(dòng)處理，以振動(dòng)的能量給工件施加附加應(yīng)力，當(dāng)附加應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后，達(dá)到或超過材料的屈服極限時(shí)，工件就會(huì)發(fā)生微觀或宏觀塑性變形，這樣就降低和均勻化了殘余應(yīng)力，使焊件尺寸精度穩(wěn)定，消除焊接應(yīng)力。

4 結(jié)論

如何控制車架焊接變形和減少殘余應(yīng)力，是國內(nèi)外專家關(guān)注的焦點(diǎn)之一，為此本論文的重點(diǎn)如何防止車架焊接應(yīng)力和變形。主要內(nèi)容介紹了造成焊接應(yīng)力與變形的影響因素、產(chǎn)生的原因以及預(yù)防的措施等，焊接構(gòu)件采用何種方法控制應(yīng)力及變形，要進(jìn)行具體分析。根據(jù)不同狀況，選擇合適的控制措施。從而達(dá)到既保證安全又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的，以減少后期矯正的工作量，從而提高工作效率，減少焊接變形所帶來的危害。

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