鈑金加工中焊接工裝使用是制造業(yè)的普遍真理：零件按嚴格的公差制造，任何差異都會減慢生產(chǎn)速度，最終導(dǎo)致制造商損失金錢。

　　焊接時，金屬會被加熱，導(dǎo)致金屬變形。沒有避免這種情況?！爱敽附訒r，由于各種原因，金屬的變形是有問題的，其中最重要的是焊縫可能在結(jié)構(gòu)上不合理，”加拿大林肯電氣公司營銷和出口銷售總監(jiān)Bruce Clark說。

　　“焊接變形是由焊縫內(nèi)和焊縫附近的不均勻加熱和冷卻引起的，這會在金屬中產(chǎn)生殘余應(yīng)力，”EWI首席技術(shù)官兼技術(shù)與創(chuàng)新副總裁Chris Conrardy說。

　　“變形的形式和大小取決于許多因素，例如元件幾何形狀，材料類型，焊接設(shè)計，焊接工藝熱輸入，焊接順序，工具等?！?/p>

　　焊接加熱金屬表面的非常特定的點，通常是邊緣，這導(dǎo)致材料不均勻地膨脹?！敖饘偈芟抻诶鋮s金屬可以進一步遠離焊縫膨脹的量。這導(dǎo)致膨脹金屬壓縮，冷卻后使現(xiàn)在壓縮的金屬收縮，使焊縫拉緊。這使得焊接區(qū)域變形，“米勒工業(yè)系統(tǒng)集團焊接工程師Kodi Welch說。

　　不同的金屬在加熱時會以不同的方式移動?！懊糠N金屬在熱輸入的基礎(chǔ)上都有不同的膨脹和收縮系數(shù)，”Victor Technologies的高級品牌經(jīng)理Tom Wermert說。

　　“你會發(fā)現(xiàn)鋁能很快地通過材料傳遞熱量，其中低碳鋼具有中等熱量傳遞和不銹鋼，根據(jù)產(chǎn)品中鎳和鉻的含量，熱量變得非常局部化到特定區(qū)域。材料根據(jù)放入其中的熱量反應(yīng)和扭曲不同。“

　　所有材料都會以某種方式變形，甚至是厚的材料。

　　“扭曲的類型和大小取決于許多因素，包括厚度，”Conrardy說?！胺浅１〉牟牧?，例如金屬板，受到一種稱為'屈曲'的扭曲形式的影響，其特點是亞穩(wěn)態(tài)'油罐裝'和'波紋度'。對于更大的厚度，角度變形更常見，并且在厚度為5至20mm的材料中通常最明顯。較厚的材料往往具有較小的變形，因為它們具有更強的固有能力來抵抗導(dǎo)致變形的殘余應(yīng)力。

　　簡單回避：

　　避免焊縫變形的最簡單方法是不要 過度焊接產(chǎn)品。“沒有一個'銀彈'可以解決所有類型的扭曲，”Conrardy說。“針對特定應(yīng)用的最佳解決方案可能涉及組合多種失真控制方法。通常，最小化焊接變形的最簡單方法之一是最小化總焊接熱輸入。這是通過優(yōu)化焊接接頭設(shè)計和程序來避免過度焊接來完成的。

　　“例如，使用8毫米角焊縫，其中5毫米焊縫足以使焊縫體積加倍，并且可以極大地影響變形?！?/p>

　　在焊接接頭上花費更少的時間也可以最小化金屬部件中的變形。“提高填充金屬在焊縫上的速度和沉積。焊縫上的熱輸入和行進速度成反比。如果你的旅行速度加倍，你實際上只會將四分之一的熱量投入到產(chǎn)品中，“韋默特說。

　　夾緊它：

　　正確夾緊工件對于創(chuàng)建適當?shù)臒o變形焊縫至關(guān)重要?！肮ぞ呖梢詫κд娈a(chǎn)生重大影響，”Conrardy說。“在焊接和冷卻過程中正確地約束元件可以抵抗并減少某些類型的變形，例如角度變形和彎曲。”

　　必須遵守適當?shù)你Q位技術(shù)以消除失真的可能性。確保工件均勻夾緊是必不可少的。

　　“你必須確保所有的夾緊都是平衡的，這樣你就不會有一塊能夠移動的材料而不是另一塊更緊密的材料，”Wermert說?！耙虼?，相互夾緊或平衡夾緊確實有助于消除一些失真?！?/p>

　　在端部而不是中間夾緊工件會導(dǎo)致工件中間的變形。對于某些關(guān)鍵應(yīng)用，可以部署水冷夾具。

　　“當焊接金屬板時，水冷夾具會將熱量帶離焊接部件，”克拉克說。

　　夾緊不當會產(chǎn)生相反的效果，即增加或加劇變形。

　　“不正確的工作控制方法可能會產(chǎn)生負面影響，通過將變形轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)的其他部分而不受約束，或增加在高度受限制區(qū)域開裂的可能性，”Conrardy說。

　　米勒工業(yè)系統(tǒng)集團的焊接工程師Justin Durik表示，“夾緊零件然后焊接該零件會因焊接收縮而給材料帶來額外的壓力”，而米勒工業(yè)系統(tǒng)集團焊接工程師Lex Palmer說， “取決于材料，它會限制和拉緊可能導(dǎo)致開裂的材料微觀結(jié)構(gòu)?！?/p>

　　預(yù)測失真：

　　了解零件如何扭曲將有助于焊工避免 - 或至少最小化 - 失真。

　　“有些軟件包可以提供失真預(yù)測，”Palmer說?！叭绻麤]有先前的測試和測量，通常很難預(yù)測。應(yīng)實施焊接程序，以確保焊接變量保持在預(yù)先測試的范圍內(nèi)?！?/p>

　　由于熱量是造成變形的原因，因此知道有多少熱量進入工件是很重要的。“熱輸入的簡單計算是(V * A * 60 /行駛速度[ipm])。減少熱量輸入到焊接接頭將有助于減少變形，“Durkin說。“對于簡單的零件幾何形狀(例如，在方板上焊接的單個加強筋)，經(jīng)驗導(dǎo)出的方程可以估算出不同材料類型，厚度和焊縫尺寸的預(yù)期變形，”Conrardy說。

　　“對于更復(fù)雜的'真實世界'應(yīng)用，通常需要計算機模擬來預(yù)測失真。計算機模擬技術(shù)正在迅速發(fā)展，準確性正在提高，但通常需要進行一些物理測試來驗證和微調(diào)預(yù)測?！?/p>

　　焊接變形是所有焊工必須應(yīng)對的事情，并且在大型制造環(huán)境中，當零件未達到要求的公差并且存在大量的廢品部件時，這可能是一個顯著的成本。

　　“必須控制熱量輸入。使用焊接工藝和接頭設(shè)計，可實現(xiàn)更快的行進速度和更小的焊接尺寸。使用允許的最小珠粒尺寸，仍然可以提供所需的強度。如果能夠，與傳統(tǒng)的CV噴霧相比，使用脈沖設(shè)備有助于降低給定行進速度下的平均安培數(shù)。如果允許則預(yù)熱。使用剛性夾具?！绊f爾奇說。

　　“在某些情況下，你無法避免變形，所以你可以做的就是預(yù)先彎曲零件，這樣當你焊接時，變形會在你想要的位置扭曲，”Wermert說。

　　另一種技術(shù)是以這樣的方式預(yù)設(shè)零件，使得金屬扭曲，以便將完成的零件拉到正確的公差中。

　　林肯電氣表示，“對待焊接的部件進行預(yù)彎，預(yù)置或預(yù)壓，是使用相反的機械力來抵消焊接引起的變形的一個簡單例子。”

　　“平衡收縮力的另一種常見做法是將相同的焊件背靠背放置，將它們緊緊地夾在一起。焊接在兩個組件上完成，并在夾具釋放之前冷卻。通過在夾緊之前在部件之間的適當位置裝入楔子，可以將預(yù)彎曲與該方法結(jié)合。

　　“通過使用適當?shù)墓ぞ呋驃A具，可以大大減少變形。此外，減少輸入部件的總熱量將有助于減少失真。這可以是從快速行駛到從CV焊接切換到脈沖電弧焊接的任何事情。該部件的設(shè)計將發(fā)揮作用，因為材料的彎曲將抵抗焊接變形，“Durkin說。

　　“為了盡量減少失真，制造商應(yīng)該對整個生產(chǎn)序列進行整體觀察，以評估潛在的失真貢獻者，”Conrardy說?！霸u估應(yīng)包括部件和焊接設(shè)計細節(jié)，施工順序，材料準備方法(例如，處理，切割，焊接接頭準備)，裝配實踐，工裝方法和焊接程序。

　　“一種專注于控制生產(chǎn)順序中每個步驟的變形的方法通?？梢宰畲笙薅鹊販p少由此產(chǎn)生的焊接變形?！?/p>

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