焊接过程模拟与焊接变形、焊接Ansys应力有限元分析
1.1 焊接变形与焊接应力
焊接时，加热和冷却循环总会导致一定程度的变形，焊接变形对尺寸稳定性以及结构力学性能都有很大的影响，控制焊接变形在焊接加工中是一个关键的任务。
在钢结构焊接中，焊接工艺会使构件温度场产生不均匀变化，从而在构件中产生复杂的残余应力分布。残余应力是一种自相平衡的力系，当构件承受荷载时，如受拉、受压等，荷载引起的应力将与截面残余应力相叠加，从而使构件某些部位提前达到屈服强度，并发生塑性变形，故会严重降低构件的刚度和稳定性以及结构疲劳强度。
对构件进行焊接，在焊件上产生局部高温的不均匀温度场，焊接中心处温度可达1600℃，高温区的钢材会发生较大程度的膨胀伸长，但受到相邻钢材的约束，从而在焊件内引起较高的温度应力，并在焊接过程中，随时间和温度而不断变化，称其为焊接应力。焊接应力较高的部位，甚至将达到钢材的屈服强度而发生塑性变形，因而钢材冷却后将有残存于焊件内的应力，称为焊接残余应力。并且在冷却过程中，钢材由于不能自由收缩，而受到拉伸，于是焊件中出现了一个与焊件加热方向大致相反的内应力场。
1.2 Ansys有限元焊接分析
为通过对焊接过程的三维有限元模拟分析以及焊接后构件变形及残余应力分布分析，为评估焊接对焊件的影响提供更加合理、有效、可靠的分析数据，并为焊接工艺提供一定的指导，为采用的焊接过程提供一定的分析依据，采用大型有限元计算软件Ansys作为分析工具对焊接过程与焊件的变形与残余应力进行了分析。
ANSYS有2种方式来考虑热分析与力学分析之间的耦合,即直接耦合和间接耦合。
间接耦合法的处理思路为先进行温度场的模拟,然后将求出的结点温度作为体载荷施加在结构中,计算焊接残余应力与变形。即：
(1)使用热分析的手段进行热分析，根据需要可采用瞬态分析与稳态分析模型，此处为瞬态分析。
(2)重新进入前处理中,将热分析单元转换为相应的结构分析单元，设置结构分析中材料属性,如弹性模量、泊松比、热膨胀系数等。
(3)读入热分析的结点温度作为结构分析的荷载,设置参考温度,结构分析求解残余应力。
而直接耦合法为采用Ansys提供的可以进行复合域（热-力学分析）分析的单元类型，同时进行热分析与力学分析，从而获得焊接后的变形与残余应力。
以下分析过程分为厚板对接焊的焊接过程模拟与焊件的变形与残余应力分析、厚板的全熔透T形接头焊缝的焊接过程模拟与焊件的变形与残余应力分析、箱型截面构件的焊接变形与残余应力分析和K型节点的焊接变形与残余应力分析四个部分。
其中第一、二、三部分采用Ansys中的实体单元，以直接耦合法对焊接过程进行模拟，并分析了焊接后的变形与残余应力，第四部分则采用壳单元以间接耦合法对焊接变形与残余应力分析。
采用的计算参数说明如下。
钢材应力应变关系采用双线性随动强化非线性关系，不同温度下的应力应变曲线如图所示，其中，
1）折点位置为屈服应力，常温下取为345*E6 N/m2；
2）曲线斜率为弹性模量E，常温下取为2.06*E11 N/m2；
3）达到屈服点后的弹性模量取值较小以模拟钢材的塑性屈服。
钢材弹性模量采用随温度变化的非线性关系，如图所示。
未考虑以下参数随温度的变化，而将其取为常数：
热膨胀系数取为1.4*10-5 m/m*K
热容量取为520 J/(kg·K))
热传导系数取为49.8 W/(m·k))
泊松比为0.3
密度为7850N/m3
为方便起见，焊药的热力学性质和力学性能取与钢材相同。
1.3厚板对接焊的变形与残余应力分析
变形图:
残余应力分布图:
钢结构焊接变形的起因及其控制方法初探 发表时间：2018-05-22T16:03:20.310Z 来源：《基层建设》2018年第4期作者：肖盛龙蔡成 [导读] 摘要：焊接技术以一种用来进行金属材料结合的工艺，它主要是通过加热或高压的形式来对金属材料的局部进行加热，等待金属材料变成液态时又通过自然冷却等方法使其融合在一起方式。 上海振华重工（集团）股份有限公司长兴分公司上海 201913 摘要：焊接技术以一种用来进行金属材料结合的工艺，它主要是通过加热或高压的形式来对金属材料的局部进行加热，等待金属材料变成液态时又通过自然冷却等方法使其融合在一起方式。在很多时候，由于加热条件的不同、加工件的材质、大小的不同，会使得焊件会因为局部受热不均匀产生焊接变形，这一方面影响美观不说，它还会严重的影响到钢结构的整体性能。本文正是从分析钢结构在焊接时发生变形的原因和类型展开了分析，通过制定有效的策略来改善钢结构中存在的这类问题，为后续减少钢结构焊接作业中发生变形的提供理论指导。 关键词：钢结构；焊接变形；起因；控制 前言：随着建筑业的快速发展，行业对钢结构的需求量与日俱增，这也为焊接技术的发展奠定了扎实的基础，但是由于容易受到种种的内外环境的影响，焊接变形的问题始终是在所难免。好在很多经验丰富的焊接工人在实际工作中能够凭借他们丰富的实践经验来解决钢结构焊接工作中存在的焊接变形问题，以此提升钢结构的品质，在此笔者将其进行归纳和整理，阐述了改善焊接变形的相关知识理论。 1钢结构焊接变形的主要类型 从很多的焊接变形是以中我们可以发现，导致焊接变形的原因是多方面的，按照变形的类型我们可以将其划分为这几类：①降温收缩纵横变形。完成焊接工件温度在冷却的过程中，钢结构以焊缝为起点，它会沿着纵横轴方向发生收缩变形，这时我们能够明显的看到它的变形情况；②钢结构在降温冷却过程中因为不同局部的收缩量不同产生角度变形。它表现在钢板发生收缩后因为收缩量的不同导致角度位移，这就给人呈现很明显的角度变形的情形；③焊缝角螺旋状变形。这时由于在进行局部焊接之后，因为钢结构的纵横面收缩不均而产生的变形；④错边变形。以焊缝为起点的局部加热之后，由于受热不均导致构件的收缩量大小不一致，因此导致构件的长和宽发生变形。⑤不同的焊缝位置之间的变形程度不同，全部集聚在一起就形成了挠区变形，也就是我们所说的面目全非的感觉。⑥波浪形变形。在进行局部焊接时由于高温的作用，使得焊缝位置周围存在内应力，应力的大小就会出现类似于波浪式的焊接变形。 2钢结构焊接变形产生的原因 引起钢结构焊接变形的原因多种多样，本文总结了以下几种进行阐述。 2.1 温度控制不当 从种种的迹象表明，引起焊接变形的最大罪魁祸首是温度。高温会使金属发生热胀冷缩，一旦温度超过了金属的熔点时，金属就会发生不停的膨胀，当其冷却下来时它的膨胀状态也被保留了下来，给人一看就是变形的情形。同时即便是局部加热，高温会使得局部金属的体积膨胀而对周围的金属造成挤压而产生变形，同时高温也会传递给周围的金属导致它们出现不同的膨胀变形。 2.2 钢结构的焊接顺序和方法不当 在对钢结构进行焊接时，需要讲究方式方法，要按照施工的顺序要求来执行，切不可颠倒顺序，否则就会导致钢结构发生焊接变形。一般来讲，由于焊接工艺和焊接材质的不同，不同的焊缝处的承载力不尽相同，因此要遵循先重后轻的原则，防止因为后期重力较大的钢结构挤压承载力较小的钢结构导致变形。 2.3 钢结构的材料 金属材料的熔点各不相同，与此同时在温度相同的情况下他们的膨胀系数也存在着差异。我们在进行局部焊接时无论是膨胀程度过大或者过小，始终都会对整个钢结构的焊接处造成变形，这就会严重的影响到我们的焊接质量。 2.4 钢结构的焊缝位置 往往在很多时候，在进行钢结构焊接时都会涉及到一个总焊缝，总焊缝的位置决定着钢结构在焊接过程中的受力情况，随着焊接进度的不断推进，钢结构的整体重力也会不断的增大，这对总焊缝的压力也就越来越大，所以我们需要灵活的设计总焊缝的位置，预防和控制钢结构的焊接变形。 2.5 刚性不同，变形程度不同 按理来讲，在承载力大小一致的情况下，刚性越大的钢结构变形程度较小，反之亦然。因此我们在设计钢结构时需要提前的预知它的承载能力，然后再根据承载重力的大小来或者不同刚性的钢结构，这样就能够降低钢结构发生焊接变形的产生概率。 3对于控制钢结构焊接变形的几点思考 3.1 从设计上控制钢结构焊接的形变 钢结构建筑是未来社会发展的一个趋势，它减少了对建筑施工材料的消耗，同时又不失艺术审美价值，同时它还能够承受较大强度的负载，我们也可以通过优化钢结构设计来降低钢结构存在焊接形变的事实。 第一，在确保钢结构质量稳定的基础上减少焊接点的数目和尺寸。因为焊点数目多的话需要加热的面积就会越多，同时要是焊接尺寸伴随的加热时间也会相应的变长，进而就导致焊接变形更加严重。 第二，科学的设计钢结构建筑的承压位置，并且要考虑到焊点的对称性，这样就能够确保整体结构的受力均匀，尽可能的将焊点与钢材截面的中轴设计在一条直线上，这样就能够降低在施工中受到压力而发生变形。 第三，要结合所选用的钢材焊接面尺寸和形状大小来选择焊接材料和焊接方法，这样一来能够尽最大可能的降低局部的受热时间，避免的长时间的加热导致金属发生膨胀变形。 第四，钢结构焊接点的设计要避免过于集中或者靠近部位存在多个焊点，因为这样也会使得在加热的过程中会导致局部反复的受热而发生形变，同时也会导致钢材料的刚度发生下降。 第五，针对钢结构建筑中受力比较大的位置应该尽量避免进行焊接，及时焊接没产生变形，出现焊点的钢材的应力能力也大打折扣。为了保证施工质量，应减少应力点的焊接。 第六，焊接作业尽可能的进行简单没有较高难度的焊接，因为高难度焊接对于焊工的个人能力和经验都具有苛刻的要求，不是人人都
4.2 焊接应力与变形： 4.2.1 焊接变形和残余应力的不利影响： 焊接变形 1.影响工件形状、尺寸精度 2.影响组装质量 3.增大制造成本———矫正变形费工、费时 4.降低承载能力———变形产生了附加应力 焊接应力 1.降低承载能力 2.引起焊接裂纹，甚至脆断 3.在腐蚀介质中，产生应力腐蚀裂纹 4.引起变形 4.2.2 焊接变形和应力的产生原因： 根本原因：对焊件进行的不均匀加热和冷却，如图6-2-8 焊接应力 焊接加热时，焊缝区受压力应力（因膨胀受阻，用符号“-”表示） 远离焊缝区手拉应力（用符号“+”表示） 焊后冷却时，焊缝受拉应力（因收缩受阻），远离焊缝区受压应力 焊接变形：当焊接应力超过金属σs时，焊件将产生变形 焊接应力和焊接变形总是同时存在，不会单独存在，当母材塑性较好，结构刚度较小时，焊接变形较大而应力较小；反之，则应力较大而变形较小。 4.2.3 焊接变形的控制和矫正：
4.2.3.1 焊接变形的基本形式，如图6-2-9 如图6-2-9 常见的焊接残余变形的类型 1、2---纵向收缩量3---横向收缩量4、5---角变形量f---挠度 （1）收缩变形：即焊件沿焊缝的纵向和横向尺寸减少，是由于焊缝区的纵向和横向收缩引起的。如图5-2-9 a （2）角变形：即相连接的构件间的角度发生改变，一般是由于焊缝区的横向收缩在焊件厚度上分布不均匀引起的。如图5-2-9b （3）弯曲变形：即焊件产生弯曲。通常是由焊缝区的纵向或横向收缩引起的。如图5-2-9c （4）扭曲变形：即焊件沿轴线方向发生扭转，与角焊缝引起的角度形沿焊接方向逐渐增大有关。如图5-2-9d （5）失稳变形（波浪变形）：一般是由沿板面方向的压应力作用引起的。如图5-2-9e 4.2.3.2 控制焊接变形的措施 （1）设计措施（详见焊接结构设计） 尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理选用焊缝的截面形状，合理安排焊缝位置──尽量使焊缝对称或接近于构件截面的中性轴（以减少弯曲变形）。如图6-2-10
钢结构焊接变形的控制与矫正 一、前言 钢结构离不开焊接，焊接必然产生一定量的焊接变形，焊接变形的控制与矫正尤为重要，其焊接的质量和生产效率直接影响到钢结构的建造周期和使用寿命。 二、焊接变形产生的原因 电弧焊是一个不均匀的快速加热和冷却的过程，焊接过程中及焊后，焊接构件都将产生变形。影响焊接变形最根本的因素是焊接过程中的热变形和焊接构件的刚性条件。在焊接过程中的热变形受到了构件刚性条件的约束，出现了压缩塑性变形，这就产生了焊接残余变形。 （一）影响焊接热变形的因素 1.焊接工艺方法。不同的焊接方法，将产生不同的温度场，形成的热变形也不相同。一般来说，自动焊比手工焊加热集中，受热区窄，变形较小。CO2气体保护焊焊丝细，电流密度大，加热集中，变形小。 2.焊接参数。即焊接电流、电弧电压和焊接速度。线能量愈大，焊接变形愈大。焊接变形随焊接电流和电弧电压的增大而增大，随焊接速度增大而减小。在3个参数中，电弧电压的作用明
显，因此低电压高速大电流密度的自动焊变形较小。 3.焊缝数量和断面大小。焊缝数量愈多，断面尺寸愈大，焊接变形愈大。 4.施工方法。连续焊、断续焊的温度场不同，产生的热变形也不同。通常连续焊变形较大，断续焊变形最小。 5.材料的热物理性能。不同的材料，导热系数、比热和膨胀系数等均不相同，产生的热变形也不相同，焊接变形也不相同。 （二）影响焊接构件刚性系数的因素 1构件的尺寸和形状。随着构件刚性的增加，焊接变形愈小。 2胎夹具的应用。采用胎夹具，增加了构件的刚性，从而减少焊接变形。 3装配焊接程序。装配焊接程序能引起构件在不同装配阶段刚性的变化和重心位置的改变，对控制构件的焊接变形有很大的影响。 一般来说，焊接构件在拘束小的条件下，焊接变形大，反之，则变形小。 三、钢结构焊接变形的种类 任何钢结构的焊接变形，可分为整体变形和局部变形。整体变形就是焊接以后，整个构件的尺寸或形状发生的变化，包括纵向和横向收缩（总尺寸缩短），弯曲变形（中拱、中垂）和扭曲变形等。局部变形是指焊接以后构件的局部区域出现的变形，包括角变形和波浪变形等。
钢结构焊接变形的火焰 矫正方法 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
钢结构焊接变形的火焰矫正方法 摘要火焰矫正是钢结构制作过程中解决焊接变形常用的一种方法，本文重点介绍了钢结构焊接变形火焰矫正方法的施工工艺。 关键词钢结构焊接变形矫正 1 前言 在XXX三期炼钢板坯,轨梁精整等厂房钢结构制作项目中,大部分是由宽翼缘焊接H型钢组成梁、柱等构件。这些构件在加工过程中存在焊接变形问题。这些焊接变形如果不矫正，对结构的整体安装和工程的安全可靠性都存在很大的影响。为此我主要采用了火焰矫正方法，使这些梁柱的焊接变形得到了很好矫正。 2 气体火焰矫正原理 金属具有热胀冷缩的特性，机械性能也随温度而变化。低碳钢（以Q235钢为 温度的关系如图1虚线所示，一般可简化为实线所示，即当例）的屈服极限σ s 温度在500οC以下，屈服极限基本无变化；温度高于600οC时，屈服极限接近于零。温度在500—600οC之间时呈线性变化。 当金属结构局部加热时，加热区的金属热膨胀受到周围冷金属的阻止，不能自由变形，某些部位的金属被塑性压缩。冷却后，残留的局部收缩使结构获得所需要的变形。 线状加热法 线状加热法的原理如图2所示，钢板表面被加热后，离加热点最近的表面温度上升最快，膨胀也最快，周围所受热影响较小，膨胀也很小，加热停止后，温度向周围扩散，被加热部分开始冷却，形状也渐次恢复，但又因钢板表面与空气 接触，热散较快，因而使表面被加热部分还未恢复原状就已固定下来。
随着冷却过程的持续（图2），在中性轴上侧的高温开始收缩，其收缩力使板向上弯曲，弯曲终止后，钢板两端各缩短a/2，中间却凸起a，这样总体积不变，重量也不变。火焰沿钢板直线方向移动，同时为使加热线增宽也可作横向摆动，形成长条形加热。 点状加热法 对薄板进行加热时，因板较薄，表面热量很快传递到内侧，高温部分贯通至整个板的横剖面。冷却时，上下表面冷却相同，中性轴上下侧的冷却收缩力也相同，所以加热时上下表面膨胀部分留下来，从而造成板整体缩短，但并没有弯曲。如图3所示。 缩短加工时加热点位置相对固定。这种方法一般用于矫正薄板波浪变形。加热温度和冷却介质 火焰矫正所用氧—乙炔混合比应为1：—1：之间的中性焰或氧化焰比较合适。 按火焰矫正的加热温度可分为低温矫正、中温矫正和高温矫正三种，相应的加热温度和冷却介质见表1所示。 2.3.1低温矫正低碳钢 根据图1中加热到500—600οC时，低碳钢的屈服极限已大幅度下降，加热到这个温度范围，可以起到火焰矫正的目的，且金相组织和机械性能不变。由于喷水、冷却速度快，火焰矫正效率高。这种方法我们在实际生产中采用较少。 2.3.2中温矫正 中温矫正时金属的加热温度在600—700οC，屈服极限σ 更接近零值。加热 s 温度仍在相变温度以下，金属组织没有相变，因此金属的机械性能也变化不大。中温矫正在我们实际生产中经常使用。 2.3.3高温矫正 这一温度范围内虽然存在金属组织的相变，但由于Q235、Q235F和Q345等钢材在空气中冷却后，仍然可以得到退火组织，其机械性能变化也不大。但如果加热温度过高，会引起奥氏体晶粒长大，冷却中得不到细化，则会增加金属的脆性，降低冲击韧性。 应注意，对Q345钢加热至相变温度的情况下不得使用水冷，否则将产生低碳马氏体，影响冲击韧性。
焊接虚拟仿真培训系 统,D O C(总3页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
1、焊接培训行业状况 焊接是一项对过程要求很高的工作，在现有的手工焊接生产中，采用MAG/MIG焊接的约占50%，TIG焊接约占30%，MMA焊接约占20%；如：在造船行业中，MAG约占70%，MMA约占30%；那么，这就需要焊工要有扎实的操作手法、规范的动作。而在焊接培训过程中传统方式存在以下多种问题： （1）消耗大量的焊条(丝)、焊件和保护气体等材料； （2）对学员的培训过程难以准确掌握； （3）对学员的焊接水平难以评价； （4）培训效果不尽理想； （5）培训过程环境污染严重，有害健康； （6）培训过程安全性差。 2、项目实施目的 1）减少甚至避免焊接练习过程中强光、高温、明火及烟尘以及有毒气体的产生，全面保护教师和学员的身体健康； 2）减少或者避免焊接实训过程中对空气污染的有害气体的排放，防止对环境造成污染； 3）能够让无工作经验的学员快速、真实的投入到焊接实训中，提高培训效率，避免由于无经验操作产生的事故。同时能够让有经验的训练者有更高的训练平台，提高焊接技术； 4）节省真实焊材、工件等焊接材料以及工业用电，降低培训成本； 方便教学。 3、焊接仿真模拟器概述 电焊操作训练模拟器系统是由武汉科码软件有限公司独立自主研发的焊接虚拟仿真培训系统。该系统是基于虚拟计算机系统，是以中高度仿真的教学培训系统，能让学员在接近真实的模拟环境下进行焊接技术的训练。该系统能促进焊接技能向实际工况焊接的有效转换。与传统的焊接培训相比减少了焊材的浪费。该设备结合了：焊工的动作、仿真焊接焙池、焊接声音及焊接手感，使用该系统的受训者能够感受到几乎真实的焊接过程。 电焊模拟实训系统是新一代环保、节能、通用型操作技能实训与评价平台。 该系统采用分布式仿真实训技术、虚拟现实技术、微机测控技术、声音仿真技术及计算机图像实时生成技术。在不需要真实焊机的情况下，通过仿真主控系统、位置追踪系统，将焊接演练过程中焊枪的位置、速度和角度等进行采集处理，并实时生成虚拟焊缝。 该系统将仿真操作设备、实时3D技术及渲染引擎相结合，演练过程真实，视觉效果、操作手感与真实一致。在焊接演练的过程中，学员能够看到焊接电弧以及焊液从生成、流动到冷却的过程，同时听到相应的焊接音效。 该系统与传统的焊接技艺教学能有机的融合在一起，是实现灵活、高效、安全、节约、绿色无污染的焊接模拟培训教学与考核的最佳教学方法。 通过电焊模拟实训系统，学员不仅仅可以获得与传统实训相同的操作经验，同时通过系统内置的数据采集、智能专家辅助模块和量化考核评价系统等一系列先进独特的教学功能，配合合理明晰的焊接知识穿插讲解，使学员可以获得在传统教学实践过程中难以量化的精确焊接培训指导，大幅度提升学员在培训过程中的方向性和目的性，有效缩短学员的培训周期，降低教师的教学负担，达到以低成本、低投入实现“精教、精学、精炼”的焊接培训机制。
钢结构焊接最易出现的问题及解决措施 钢结构指主要由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。 钢结构在焊接过程中，有许多需要注意的事项，一旦疏忽，有可能铸成大错。 1、焊接施工不注意选择最佳电压 【现象】 焊接时无论是打底、填充、盖面，不管坡口尺寸大小，均选择同一电弧电压。这样有可能达不到要求的熔深、熔宽，出现咬边、气孔、飞溅等缺陷。 【措施】 一般针对不同情况应该分别选择相应长弧或短弧能得到较好的焊接质量和工作效率。例如打底焊接时为了能得到较好的熔深应该采用短弧操作，填充焊或盖面焊接时为了得到较高的效率和熔宽可以适当加大电弧电压。 2、焊接不控制焊接电流 【现象】 焊接时，为了抢进度，对于中厚板对接焊缝采取不开坡口。强度指标下降，甚至达不到标准要求，弯曲试验时出现裂纹，这样会使焊缝接头性能不能保证，对结构安全构成潜在危害。【措施】 焊接时要按工艺评定中的焊接电流控制，允许有10～15%浮动。坡口的钝边尺寸不宜超过6mm。对接时，板厚超过6mm时，要开坡口进行焊接。 3、不注意焊接速度与焊接电流，焊条直径协调使用 【现象】 焊接时不注意控制焊接速度与焊接电流，焊条直径、焊接位置协调起来使用。如对全熔透的角缝进行打底焊时，由于根部尺寸窄，如焊接速度过快，根部气体、夹渣没有足够的时间排出，易使根部产生未熔透、夹渣、气孔等缺陷；盖面焊时，如焊接速度过快，也易产生气孔；焊接速度过慢，则焊缝余高会过高，外形不整齐；焊接薄板或钝边尺寸小的焊缝时，焊接速度太慢，易出现烧穿等情况。 【措施】 焊接速度对焊接质量和焊接生产效率有重大影响，选用时配合焊接电流、焊缝位置（打底焊，填充焊，盖面焊）、焊缝的厚薄、坡口尺寸选取适当的焊接速度，在保证熔透，气体、焊渣易排出，不烧穿，成形良好的前提下选用较大的焊接速度，以提高生产率效率。 4、施焊时不注意控制电弧长度 【现象】 施焊时不根据坡口形式、焊接层数、焊接形式、焊条型号等适当调整电弧长度。由于焊接电弧长度使用不当，较难得到高质量的焊缝。 【措施】 为了保证焊缝质量，施焊时一般多采用短弧操作，但可以根据不同的情况选用合适的弧长以获得最优的焊接质量，如V形坡口对接、角接的第一层应使用短些的电弧，以保证焊透，且不发生咬边现象，第二层可以稍长，以填满焊缝。焊缝间隙小时宜用短弧，间隙大时电弧可稍长，焊接速度加快。仰焊电弧应最短，以防止铁水下流；立焊、横焊时为了控制熔池温度，也要用小电流、短弧焊接。另外，无论采取什么焊接，在运动过程中要注意始终保持弧长基本不变，以此确保整条焊缝的熔宽和熔深一致。 5、焊接不注意控制焊接变形 【现象】
《焊接过程的数值模拟》课程简介 课程编号：02044906 课程名称：焊接过程的数值模拟/ Numerical simulation of welding process 学分:2 学时：32 （课内实验(践)：上机：16 课外实践：） 适用专业：焊接技术与工程专业 建议修读学期：7 开课单位：材料科学与工程学院材料加工工程系 课程负责人：卢云 先修课程：焊接冶金学、计算机基础、VB语言及程序设计 考核方式与成绩评定标准：采用平时成绩+上机考试成绩相结合的方式，平时成绩占课程考核成绩的50%，平时成绩考核采用作业、上机实验和报告相结合的方式；上机考试成绩占课程考核成绩的50%。 教材与主要参考书目： 主要参考书目：1、焊接数值模拟技术及其应用，汪建华，上海交通大学出版社，2003 2、计算材料学，D.罗伯编著，项金钟、吴兴惠译，化学工业出版社，2002 内容概述： 本课程初步介绍焊接过程中数值模拟技术的一些基本原理，基本方法，研究进展和研究内容。初步探讨使用有限元软件作为平台实现焊接的数值模拟过程。重点介绍焊接热传导在有限元程序中的使用及应用。通过本课程的学习，使学生了解焊接数值模拟的基本方法，学会综合运用其它方面的知识来实现简单焊接过程的数值模拟，并能够对模拟的结果进行有效的分析。初步具备分析和解决焊接工程问题的能力。 This course introduces some basic principles, methods, research progress and contents of the numerical simulation technology in the welding process. The realization of numerical Simulation of welding based on finite element software platform is also discussed briefly. The application of welding heat conduction in the finite element program is emphasized on. Through this course, the students should understand the basic methods of numerical simulation of welding, learn the integrated use of the knowledge of other aspects to achieve a simple welding numerical simulation, and can effectively analyze the simulation results. This course is to present the practical analysis and solve for welding engineering problems.
钢结构工程中焊接变形质量控制 一、小组概况：本小组是一个具有较强QC 理论基础和丰富实践经验的QC 小组，小组成员是项目部的主要技术骨干，都接受过四川三峡认证公司、省、市、十一局的TQC 培训教育。 QC 小组概况 小组成员简介
二、选题理由 由于在万家寨体育馆工程中钢屋架起承载和支撑作用，设计对钢结构的要求很高，因为钢结构的质量不仅影响到其它工序，而且对整体工程质量起着十分重要作用，同时在安全方面也起着十分重要的作用。在钢结构安装施工过程中，特别是在气割下料或焊接时，由于在加热或冷却过程的不均匀性的存在，十分容易导致结构内部产生应力，这些应力的存在，最终可能出现结构发生变形，从而降低装置钢结构的承载能力和使用寿命。外形尺寸超差还可能对其他安装工序产生影响，如果这种变形所引起的尺寸过大，还可能造成工件报废或返工，造成人力和物力的浪费，使工程成本增加，这种情况是施工单位所最不想看到的工之前，我们就想到了钢结构制作中可能产生变形这一问题，并引起大家的重视。我们总结了以往的施工经验，想办法控制由于焊接所产生的残余应力，防止发生结构变形，使该项工程的钢结构施工质量最终达到设计要求。 为此我们 QC 小组把“钢结构工程中焊接变形质量控制”作为此次小组活动的课题”，并希望能够通过此次活动使钢结构焊接形变质量达到设计要求。 三、选择课题
1、钢结构具有强度高、重量轻、抗震性能好、施工速度快等 特点，在现代公共建筑中会出现一系列的质量问题，导致 各种安全事故的发生。 2、为了防止各种质量问题导致的安全事故的发生，我们从开 始制作钢屋架前的每一个环节入手、分析论证出现形变的 原因、针对原因找出主要因素，制定实施防范措施，确保 钢屋架整体安装的质量安全，最终保证本工程质量合格。 四、现状调查 （1）普遍调查 2007 年4 月，本小组查资料发现在以前所干的工程，抽取了不同时间、不同地点的钢结构工程，在这些工程中往往会出现钢结构焊接顺序不当、焊接质量未达到要求、下料方法不当、卡具使用方法不当等等一些质量安全事故的发生。 (2)实际调查工程的各质量问题的百分比统计如下：
钢结构焊接变形的火焰矫正施工方法 发表时间：2009-04-08T14:16:57.280Z 来源：《科海故事博览•科教创新》2009年第3期供稿作者：庞博[导读] 阐述钢结构变形的主要种类，介绍焊接变形的火焰矫正施工方法。 摘要：根据多年经验，结合国内同行相关资料，阐述钢结构变形的主要种类，介绍焊接变形的火焰矫正施工方法。关键词：火焰矫正焊接变形施工方法目前，钢结构已在厂房建筑中得到广泛的应用。而钢结构厂房的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。这些构件在制作过程中都存在焊接变形问题，如果焊接变形不予以矫正，则不仅影响结构整体安装，还会降低工程的安全可靠性。焊接钢结构产生的变形超过技术设计允许变形范围，应设法进行矫正，使其达到符合产品质量要求。实践证明，多数变形的构件是可以矫正的。矫正的方法都是设法造成新的变形来达到抵消已经发生的变形。在生产过程中普遍应用的矫正方法，主要有机械矫正、火焰矫正和综合矫正。但火焰矫正是一门较难操作的工作，方法掌握、温度控制不当还会造成构件新的更大变形。因此，火焰矫正要有丰富的实践经验。本文对钢结构焊接变形的种类、矫正方法作了一个粗略的分析。 一、钢结构焊接变形的种类与火焰矫正钢结构的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。焊接变形经常采用以下三种火焰矫正方法：（1）线状加热法；(2)点状加热法；（3）三角形加热法。下面介绍解决不同部位的施工方法。以下为火焰矫正时的加热温度（材质为低碳钢）低温矫正 500度～600度冷却方式：水中温矫正 600度～700度冷却方式：空气和水高温矫正 700度～800度冷却方式：空气注意事项：火焰矫正时加热温度不宜过高，过高会引起金属变脆、影响冲击韧性。16Mn在高温矫正时不可用水冷却，包括厚度或淬硬倾向较大的钢材。 1. 翼缘板的角变形 矫正H型钢柱、梁、撑角变形。在翼缘板上面（对准焊缝外）纵向线状加热（加热温度控制在650度以下），注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围，所以不用水冷却。线状加热时要注意：（1）不应在同一位置反复加热；（2）加热过程中不要进行浇水。这两点是火焰矫正一般原则。 2．柱、梁、撑的上拱与下挠及弯曲在翼缘板上，对着纵长焊缝，由中间向两端作线状加热，即可矫正弯曲变形。为避免产生弯曲和扭曲变形，两条加热带要同步进行。可采取低温矫正或中温矫正法。这种方法有利于减少焊接内应力，但这种方法在纵向收缩的同时有较大的横向收缩，较难掌握。翼缘板上作线状加热，在腹板上作三角形加热。用这种方法矫正柱、梁、撑的弯曲变形，效果显著，横向线状加热宽度一般取20—90mm，板厚小时，加热宽度要窄一些，加热过程应由宽度中间向两边扩展。线状加热最好由两人同时操作进行，再分别加热三角形三角形的宽度不应超过板厚的2倍，三角形的底与对应的翼板上线状加热宽度相等。加热三角形从顶部开始，然后从中心向两侧扩展，一层层加热直到三角形的底为止。加热腹板时温度不能太高，否则造成凹陷变形，很难修复。注：以上三角形加热方法同样适用于构件的旁弯矫正。加热时应采用中温矫正，浇水要少。3．柱、梁、撑腹板的波浪变形矫正波浪变形首先要找出凸起的波峰，用圆点加热法配合手锤矫正。加热圆点的直径一般为50～90mm，当钢板厚度或波浪形面积较大时直径也应放大，可按d＝（4δ＋10）mm（d为加热点直径；δ为板厚）计算得出值加热。烤嘴从波峰起作螺旋形移动，采用中温矫正。当温度达到600～700度时，将手锤放在加热区边缘处，再用大锤击手锤，使加热区金属受挤压，冷却收缩后被拉平。矫正时应避免产生过大的收缩应力。矫完一个圆点后再进行加热第二个波峰点，方法同上。为加快冷却速度，可对Q235钢材进行加水冷却。这种矫正方法属于点状加热法，加热点的分布可呈梅花形或链式密点形。注意温度不要超过750度。 二、结语 火焰矫正引起的应力与焊接内应力一样都是内应力。不恰当的矫正产生的内应力与焊接内应力和负载应力迭加，会使柱、梁、撑的纵应力超过允许应力，从而导致承载安全系数的降低。因此在钢结构制造中一定要慎重，尽量采用合理的工艺措施以减少变形，矫正时尽量可能采用机械矫正。当不得不采用火焰矫正时应注意以下几点：1．烤火位置不得在主梁最大应力截面附近；2．矫正处烤火面积在一个截面上不得过大，要多选几个截面；3．宜用点状加热方式，以改善加热区的应力状态；4．加热温度最好不超过700度。
焊接过程模拟与焊接变形、焊接Ansys应力有限元分析 1.1 焊接变形与焊接应力 焊接时，加热和冷却循环总会导致一定程度的变形，焊接变形对尺寸稳定性以及结构力学性能都有很大的影响，控制焊接变形在焊接加工中是一个关键的任务。 在钢结构焊接中，焊接工艺会使构件温度场产生不均匀变化，从而在构件中产生复杂的残余应力分布。残余应力是一种自相平衡的力系，当构件承受荷载时，如受拉、受压等，荷载引起的应力将与截面残余应力相叠加，从而使构件某些部位提前达到屈服强度，并发生塑性变形，故会严重降低构件的刚度和稳定性以及结构疲劳强度。 对构件进行焊接，在焊件上产生局部高温的不均匀温度场，焊接中心处温度可达1600℃，高温区的钢材会发生较大程度的膨胀伸长，但受到相邻钢材的约束，从而在焊件内引起较高的温度应力，并在焊接过程中，随时间和温度而不断变化，称其为焊接应力。焊接应力较高的部位，甚至将达到钢材的屈服强度而发生塑性变形，因而钢材冷却后将有残存于焊件内的应力，称为焊接残余应力。并且在冷却过程中，钢材由于不能自由收缩，而受到拉伸，于是焊件中出现了一个与焊件加热方向大致相反的内应力场。 1.2 Ansys有限元焊接分析 为通过对焊接过程的三维有限元模拟分析以及焊接后构件变形及残余应力分布分析，为评估焊接对焊件的影响提供更加合理、有效、可靠的分析数据，并为焊接工艺提供一定的指导，为采用的焊接过程提供一定的分析依据，采用大型有限元计算软件Ansys作为分析工具对焊接过程与焊件的变形与残余应力进行了分析。 ANSYS有2种方式来考虑热分析与力学分析之间的耦合,即直接耦合和间接耦合。 间接耦合法的处理思路为先进行温度场的模拟,然后将求出的结点温度作为体载荷施加在结构中,计算焊接残余应力与变形。即：
钢结构工程焊接技术重点、难点及控制措施本文针对钢结构工程焊接技术的重点和难点，按多年来的工程实践经验主要阐述十种实用焊接变形的控制措施和方法；焊接残余应力的控制措施；焊接裂纹的防治措施；焊接工艺评定的范围；焊缝质量检查；框架结构制作与安装焊接；安装焊接工艺；钢结构变形的预防等。 1、概述 钢结构焊接时，焊接热源对结构不均匀加热引起的结构形状和尺寸的变化，称为焊接变形。在变形的同时，结构内部还产生应力、应变，因为这时结构并未承受外载时，就存在这些应力，所以这些应力居于内应力范畴，称为焊接残余力。属于不均匀分布的自平衡内应力。 焊接变形及应力在焊接过程中往往是难以避免的。它们将影响到焊接结构尺寸精度和焊接接头的强度，轻者需耗费不少人力、物力去矫正、修理，严重的会使构件报废。此外，焊接变形和应力对焊接结构以后使用是的承载能力也产生不可低估的影响。焊接残余应力和焊接变形是能量存在同一构件的不同形式，服从于能量存在同一构件的不同形式，服从于能量守恒定律；它们相辅相成，并互相转化。减少一方必须增大一方： 设：焊缝的总能量为E总，E总=E有+E损+ρ残+ε=1 （1） （1）式中，E有—冶金反应时的有用能；E损---无用能，损耗能；ρ残--焊接残余应力；ε-焊接变形，当焊接完成后，构件中只存在两种能量形式； E残+ε=c<1 （2） c---常量 于是（2）式有了工程应用的价值，这就是我们在工程实际中控制焊接残余应力和焊接变形的基本观点。我们从事钢结构设计、制作安装的技术人员必须了解和掌握焊接变形及应力产生的原因及其基本规律、影响因素，以便在制作安装过程中能够控制焊接变形和应力。 2、焊接应变与变形的控制 2.1焊接变形的控制 （1）尽量减少焊缝的截面积，施焊量以满足连接需要即可，俗话说：“不过焊”，（对一般的角焊缝）是按照有效焊角尺寸来决定其焊缝强度的，所以对于凸出很高的焊缝，多出的焊缝金属，按规范作用并不能提高其许可强度，反而增大了应力集中系数，消弱了坡口的综合性能。对厚板，对接焊缝，可采用U型刨边形成U型坡口，可进一步减少焊缝金属量。 （2）焊缝的数量愈少愈好，每条焊缝尽量采用多层多道焊，厚板焊接特别要注意。 （3）焊缝尽可能称、布置要靠近中和轴施焊（由于收缩力引起钢板变形力臂小），因此减少变形。 （4）环绕中和轴的焊缝要平衡：应用对称施焊的原则，时一个收缩力对另一个收缩力相互平
焊接应力和变形. 教学目的：了解应力和变形的概念、产生原因；了解焊接变形的种类；掌握预防和减小焊接应力和变形的措施。 教学重点：预防和减小焊接应力和变形的措施 教学难点：应力和变形的概念、产生原因 教学课时：16课时 第一节应力和变形的概念 一、变形 钢结构构件或节点在焊接过程中，局部区域受到很强的高温作用，在此不均匀的加热和冷却过程中产生的变形称为焊接变形。 二、应力 焊接后冷却时，焊缝与焊缝附近的钢材不能自由收缩，由此约束而产生的应力称为焊接应力。 三、应力形成 两块钢板上施焊时，产生不均匀的温度场，焊缝附近温度高达1600 C，其邻近区域温度较低，且冷却很快。冷却时钢材收缩，冷却慢的区域收缩受到限制，从而产生拉应力，冷却快的区域受到压应力。 四、焊接应力的分类 1.根据焊接应力在空间的位置 单向应力、双向应力、三向应力。 2.根据焊接应力发生和互相平衡所在的范围大小 第一类应力、第二类应力、第三类应力。 3.根据焊接应力在焊缝中的方向不同 纵向应力、横向应力、厚度方向应力 第二节焊接应力和变形的产生原因 焊件进行局部的、不均匀的加热是产生焊接应力和变形的原因。 一、金属棒的均匀加热和冷却 金属棒在均匀加热时，产生过压缩塑性变形，则冷却后必定产生缩短变形。 二、纵向焊接应力和变形
焊接时，在电弧热的作用下，使金属局部达到熔化温度，但离电弧较远处的金属温度则较低，这样焊件就出现了不均匀的膨胀。沿焊缝轴线方向尺寸的缩短。 三、横向焊接应力和变形 焊件在于海峰轴线垂直的方向上，焊缝及热影响区金属在加热过程中也受到压应力，发生压缩塑性变形，在冷却后则存在着残余应力和变形，称为横向焊接应力和变形。 四、影响焊接应力和变形的因素 影响焊接应力和变形的因素主要包括以下几点：焊接规范、焊缝尺寸、焊缝在结构中位置的布置、焊缝分段和焊接方向、焊接程序、焊接结构的刚性以及层数。 第三节焊接变形的种类 一、纵向变形 指平行于焊缝方向的变形。多层焊比单层焊的变形量小。 二、横向变形 指垂直于焊缝方向的变形。角焊缝和对接焊缝焊后都会引起横向变形，同时，与焊接方法有关。 三、弯曲变形 T型梁焊接后，由于焊缝布置不对称，焊缝多的一面收缩量大，引起的工件弯曲。 四、角变形 由于V型坡口对接焊焊缝布置不对称，造成焊缝上下横向收缩量不均匀而引起的变形。 五、扭曲变形 由于焊接过程中焊接顺序和焊接方向不合理引起的工件扭曲，又称为螺旋形变形，多出现在工字梁的焊接加工过程中。 六、波浪变形 这种变形易发生在波板焊接过程中。是由于焊缝收缩使薄板局部引起较大的压应力而失去稳定性，焊后使构件成波浪形。 第四节预防和减小焊接应力和变形的措施 一、从结构设计方面的预防措施 1、尽量减少焊缝数量。
钢结构焊接 整 改 方 案
目录 一、加强钢结构厂家的管理 二、现场问题的整改 三、预防措施 四、安全及文明施工注意事项
根据现场钢结构实际情况，加强对钢结构厂家的管理工作。对厂家的材料进行验收及加强对管理人员的技术交底工作。现场质量主要是通过其焊接质量来体现的，因而焊接是钢结构现场组焊极其重要的关键环节。施工中必须认真对待，确保焊缝质量。对此，我司做出如下管理措施： 一、加强钢结构厂家的管理 （一）熟悉安装施工图，做好技术交底工作： 1、钢结构技术人员应熟悉图纸，掌握图纸设计意图及要求。 2、技术人员通过技术交底工作，使施工人员了解钢柱、钢梁、预埋件等制作工艺及规范，掌握选用的焊接工艺、焊接材料、质量标准和施工工艺要点。 （二）开工前的安全技术培训： 1、技术人员应通过技术交底进行员工培训。 2、施工人员应学习有关焊接的工艺要求。 （三）焊接材料： 1、选用标准的国家名牌焊材厂家进货，并按批号所取合格证书。 2、进厂材料应按批号建立入库台账。 3、电焊条、焊丝所选用的型号必须符合设计及规范要求，并有出厂合格证。如需改动焊条型号，必须征得设计部门的同意。 （四）焊接作业条件： 1、焊接前采取适当的反变形措施，以降低焊接变形量。 2、按图纸要求加工坡口。 拼接采用“X”形坡口，四面采用“K”形坡口。 3、焊缝点固：按照每间隔400mm焊接50mm进行点固。
4、为减小整体变形和便于吊装组合，在组合时按图纸要求用加筋板进行加强处理。 5、焊接：每层或每道焊缝焊接完毕后，应采用砂轮或钢丝刷将焊渣、飞溅等杂物清理干净（应注意中间接头或坡口边缘），仔细检查根部的焊接质量，如发现表面缺陷应立即用机械加工发进行清除、补焊。每一层经100%自检合格后方可进行下一步工序，直至焊接完毕。 6、要求焊缝接头圆滑、均匀、无裂纹、咬边、夹渣和气孔现象。 7、焊接完毕，应将四周飞溅清理干净，并检查外观。 8、焊工应经过考试并取得合格证后方可上岗，如停焊超过半年以上，应重新考核。 （五）焊接操作工艺 1、严格执行钢结构焊接规范，以满足设计图纸要求。 2、焊条使用前，必须按照质量证明书的规定进行烘焙，低氢型焊条经过烘焙后，应放在保温箱内随用随取。 3、首次使用的钢材种类和焊接材料，必须进行焊接工艺性能和物理性能试验，符合要求后方可使用。 4、普通碳素结构钢厚度大于34mm和低合金结构钢厚度大于或等于30mm，应进行预热，其焊接预热温度宜控制在100～150℃。预热后区域在焊接坡口两侧各80～100mm范围内。 5、多层焊接应连续施焊，其中每一层焊道焊完后应及时清理，如发现有影响焊接质量的缺陷，必须清除后再焊。 6、要求焊成凹面的贴角焊缝，可采用船位焊接使焊缝金属与母材平缓过渡。
目录1、模型的建立 1.1创建Points 1.2由Points生成Lines 1.3由Lines生成Edges 1.4由Edges生成Domains 1.5离散化操作 1.6划分2D网格 1.7生成Volumes 1.8离散Volumes 1.9生成体网格 1.10划分换热面 1.11划分1D网格 1.12合并节点 1.13保存模型 1.14组的定义操作 1.15保存 2、焊接热源校核 2.1建立模型并修改热源参数 2.2检查显示结果 2.3保存函数 2.4热源查看 2.5保存热源 2.6高斯热源校核 3、焊接模拟向导设置 3.1材料的导入 3.2热源的导入 3.3材料的定义 3.4焊接过程的定义 3.5热交换的定义
3.6约束条件的定义 3.7焊接过程求解定义 3.8冷却过程求解定义 3.9检查 4、后处理与结果显示分析 4.1计算求解 4 .2导入后处理文件 4.3结果显示与分析
1、模型的建立 1.1创建points 根据所设计角接头模型的规格，选定原点，然后分别计算出各节点的坐标，按照Geom./Mesh.→geometry→point步骤，建立一下十个点：（0，0，0）、（0，0，10）、（0，0，50）、（10，0，50）、（10，0，20）、（10，0，10）、（20，0，10）、（50，0，10）、（50，0，0）、（10，0，0）。 1.2由Points生成Lines 按照Geom./Mesh.→geometry→1Dentities步骤，按照一定的方向性将各点连接成如下图所示的Lines： 1.3由Lines生成Edges 按照Geom./Mesh.→geometry→EDGE步骤，点击选择各边，依次生成如下图所示各Edges：
焊接残余应力和焊接变形 焊接残余应力（welding residual stresses）简称焊接应力，有沿焊缝长度方向的纵向焊接应力，垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力和沿厚度方向的焊接应力。 1、纵向焊接应力 焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程。在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝及其附近温度最高，可达1600℃以上，而邻近区域温度则急剧下降。不均匀的温度场产生不均匀的膨胀。温度高的钢材膨胀大，但受到两侧温度较低、膨胀量较小的钢材所限制，产生了热塑性压缩。焊缝冷却时，被塑性压缩的焊缝区趋向于缩短，但受到两侧钢材限制而产生纵向拉应力。在低碳钢和低合金钢中，这种拉应力经常达到钢材的屈服强度。焊接应力是一种无荷载作用下的内应力，因此会在焊件内部自相平衡，这就必然在距焊缝稍远区段内产生压应力 2、横向焊接应力 横向焊接应力产生的原因有二：一是由于焊缝纵向收缩，使两块钢板趋向于形成反方向的弯曲变形，但实际上焊缝将两块钢板连成整体，不能分开，于是两块板的中间产生横向拉应力，而两端则产生压应力。二是由于先焊的焊缝已经凝固，会阻止后焊焊缝在横向自由膨胀，使其发生横向塑性压缩变形。当焊缝冷却时，后焊焊缝的
收缩受到已凝固的焊缝限制而产生横向拉应力，而先焊部分则产生横向压应力，在最后施焊的末端的焊缝中必然产生拉应力。焊缝的横向应力是上述两种应力合成的结果。 3、厚度方向的焊接应力 在厚钢板的焊接连接中，焊缝需要多层施焊。因此，除有纵向和横向焊接应力σx、σy外，还存在着沿钢板厚度方向的焊接应力σz。在最后冷却的焊缝中部，这三种应力形成同号三向拉应力，将大大降低连接的塑性。 3.4.2 焊接应力和变形对结构工作性能的影响 一、焊接应力的影响 1、对结构静力强度的影响 对在常温下工作并具有一定塑性的钢材，在静荷载作用下，焊接应力是不会影响结构强度的。设轴心受拉构件在受荷前（N=0）截面上就存在纵向焊接应力。在轴心力N作用下，截面bt部分的焊接拉应力已达屈服点fy，应力不再增加，如果钢材具有一定的塑性，拉力N就仅由受压的弹性区承担。两侧受压区应力由原来受压逐渐变为受拉，最后应力也达到屈服点fy，这时全截面应力都达到fy 2、对结构刚度的影响 构件上的焊接应力会降低结构的刚度。由于截面的bt部分的拉应力已达fy，这部分的刚度为零，则具有所示残余应力的拉杆的抗
建筑工程钢结构焊接变形的控制措施 摘要：在焊接结构施工的过程中，焊接变形是经常出现的，如果在这一过程中，我们不能对钢结构变形予以全面的控制，就会对整个建筑工程的钢结构焊接变形 控制产生十分不利的影响，因此，我们必须要采取有效的措施对其加以控制和完善。本文主要分析了建筑工程钢结构焊接变形的控制措施，以供参考和借鉴。 关键词：钢结构；焊接；变形；控制 当前我国建筑行业发展水平有了十分显著的提升，越来越多的人开始将目光转向钢结构，因为钢结构在应用的过程中其质量小，强度相对较高。安装方面存在着非常强的便利性，施 工的方法相对比较简单，所以在工程建设的过程中，其也逐渐的取代了其他的连接方式，但 是其也同样存在不足。 1、建筑钢结构概论 当前，我国钢铁工业的发展速度和发展水平在不断的提升，建筑钢结构在不应用的过程 中显示出了非常明显的优势，所以在工程建设的过程中也得到了非常广泛的应用，所以，走 不同形式的焊接设备和焊接的方法也在这一过程中有了非常大的发展，在工程建设的过程中，怎样不断的提高当前现有的焊接技术也成为了人们非常关心和关注的一个问题。在建筑结构 高度发展的当今社会，焊接变形问题也越来越严重，对钢结构的尺寸以及美观性都产生了较 大的影响，同时还给日后的焊接工作带来了很多麻烦，需要进行非常多的校正工作。而当构 件出现了严重变形情况的时候，我们还需要将构件直接报废。所以我们需要对焊接变形当中 各方面的因素予以全面的分析，采取有效的措施对其加以控制，这样才能更好的保证结构的 质量和生产的效率。 2、建筑钢结构焊接变形的形式就变形因素 首先，焊接残余变形如果按照其对于结构的影响程度去划分，我们可以将其分成整体变 形和局部变形，按照其自身的特征，我们可以将其分成收缩变形、较变形、弯曲变形、波浪 变形和女扭曲变形等等，在这些焊接残余变形当中，角变形和波浪变形属于是局部变形，其 他的变形属于是整体变形，而建筑钢结构大多数产生的是整体焊接变形问题。 其次是在建筑钢结构路焊接施工的过程中，只有对影响环节变形会产生影响的各种因素 进行全面的分析，掌握其内在的规律，只有这样，才能更好的保证建筑钢结构自身的质量。 在建筑钢结构施工的过程中，影响焊接变形的因素主要有钢结构组成基本构建一定要全 面的满足该构件的技术要求，但是在实际的施工中，一些构件并没有达到其具体的要求，这 样也就使得构件在焊接的过程中没有出现非常严重的超差现象。其次，钢结构各个构件整体 组装研配控制的质量把控并不是十分的严格，比如说出现了严重的空隙，焊接的过程中比较 容易出现变形现象等等。再次是焊缝如果沿着构件截面分布产生了不对称的现象，就会使得 这种结构构件在焊接的过程中会出现非常严重的弯曲变形问题。最后是在组装焊接施工的过 程中，焊缝坡口的形式和焊接次序、方法等选择都不是十分的恰当，钢结构的热性，物理性 质等都存在着非常大的差异，这样也就会出现较为严重的焊接变形问题。 3、建筑钢结构焊接变形控制措施 3.1在建筑钢结构焊接节点构造设计时，应注意以下几点：①焊缝位置应避开高应力区：焊缝区的应力越大，则钢结构越容易产生焊接变形及焊缝裂纹。②焊缝位置应对称于构件截 面的中性轴：焊缝位置尽可能对称于构件截面的中性轴，或者尽量靠近中性轴，这对减少梁、柱等一类钢结构的挠曲变形有良好的效果。③尽量减少焊缝的数量、尺寸：钢结构中焊缝数 量越多、尺寸越大，焊接热源对结构的热输入就越大，产生的焊接变形也就越大。因此在设 计钢结构节点构造时，应力求减少焊缝数量和尺寸。④采用刚性较小的节点形式，避免焊缝 集中和双向、三向相交：这样可减小焊缝交叉点处或焊缝集中处的热量及应力，从而减小焊 接变形。⑤便于焊接操作，避免在仰焊位置施焊：在建筑钢结构加工制作时，应尽量避免将 焊缝置于仰焊位置施焊，以利于操作和保证焊接质量。无法避免时，应要求焊工掌握全位置 焊接的操作技能。⑥不同的建筑钢结构节点形式，对焊缝设置：应有不同的要求。例如，焊 接组合箱形梁、柱的纵向角焊缝，宜采用全焊透（应采用垫板单面焊）或部分焊透的对接与