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(yán)格的公差制造，任何差異都會(huì)減慢生產(chǎn)速度，最終導(dǎo)致制造商損失金錢。

　　焊接時(shí)，金屬會(huì)被加熱，導(dǎo)致金屬變形。沒(méi)有避免這種情況?！爱?dāng)焊接時(shí)，由于各種原因，金屬的變形是有問(wèn)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(yíng)銷和出口銷售總監(jiān)Bruce Clark說(shuō)。

　　“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(huì)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(shuō)。

　　“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(jì)，焊接工藝熱輸入，焊接順序，工具等。”

　　焊接加熱金屬表面的非常特定的點(diǎn)，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(jìn)一步遠(yuǎn)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(tuán)焊接工程師Kodi Welch說(shuō)。

　　不同的金屬在加熱時(shí)會(huì)以不同的方式移動(dòng)。“每種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(jí)品牌經(jīng)理Tom Wermert說(shuō)。

　　“你會(huì)發(fā)現(xiàn)鋁能很快地通過(guò)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?！?/p>

　　所有材料都會(huì)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(shuō)。“非常薄的材料，例如金屬板，受到一種稱為'屈曲'的扭曲形式的影響，其特點(diǎn)是亞穩(wěn)態(tài)'油罐裝'和'波紋度'。對(duì)于更大的厚度，角度變形更常見(jiàn)，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?yàn)樗鼈兙哂懈鼜?qiáng)的固有能力來(lái)抵抗導(dǎo)致變形的殘余應(yīng)力。

　　簡(jiǎn)單回避：

　　避免焊縫變形的最簡(jiǎn)單方法是不要 過(guò)度焊接產(chǎn)品。“沒(méi)有一個(gè)'銀彈'可以解決所有類型的扭曲，”Conrardy說(shuō)?！搬槍?duì)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(jiǎn)單方法之一是最小化總焊接熱輸入。這是通過(guò)優(yōu)化焊接接頭設(shè)計(jì)和程序來(lái)避免過(guò)度焊接來(lái)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(fèi)更少的時(shí)間也可以最小化金屬部件中的變形?！疤岣咛畛浣饘僭诤缚p上的速度和沉積。焊縫上的熱輸入和行進(jìn)速度成反比。如果你的旅行速度加倍，你實(shí)際上只會(huì)將四分之一的熱量投入到產(chǎn)品中，“韋默特說(shuō)。

　　夾緊它：

　　正確夾緊工件對(duì)于創(chuàng)建適當(dāng)?shù)臒o(wú)變形焊縫至關(guān)重要。“工具可以對(duì)失真產(chǎn)生重大影響，”Conrardy說(shuō)?！霸诤附雍屠鋮s過(guò)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?！?/p>

　　必須遵守適當(dāng)?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(huì)有一塊能夠移動(dòng)的材料而不是另一塊更緊密的材料，”Wermert說(shuō)?！耙虼?，相互夾緊或平衡夾緊確實(shí)有助于消除一些失真?！?/p>

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

　　“當(dāng)焊接金屬板時(shí)，水冷夾具會(huì)將熱量帶離焊接部件，”克拉克說(shuō)。

　　夾緊不當(dāng)會(huì)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(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，通過(guò)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(kāi)裂的可能性，”Conrardy說(shuō)。

　　米勒工業(yè)系統(tǒng)集團(tuán)的焊接工程師Justin Durik表示，“夾緊零件然后焊接該零件會(huì)因焊接收縮而給材料帶來(lái)額外的壓力”，而米勒工業(yè)系統(tǒng)集團(tuán)焊接工程師Lex Palmer說(shuō)， “取決于材料，它會(huì)限制和拉緊可能導(dǎo)致開(kāi)裂的材料微觀結(jié)構(gòu)。”

　　預(yù)測(cè)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(cè)，”Palmer說(shuō)。“如果沒(méi)有先前的測(cè)試和測(cè)量，通常很難預(yù)測(cè)。應(yīng)實(shí)施焊接程序，以確保焊接變量保持在預(yù)先測(cè)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(jìn)入工件是很重要的?！盁彷斎氲暮?jiǎn)單計(jì)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(shuō)?！皩?duì)于簡(jiǎn)單的零件幾何形狀(例如，在方板上焊接的單個(gè)加強(qiáng)筋)，經(jīng)驗(yàn)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(shuō)。

　　“對(duì)于更復(fù)雜的'真實(shí)世界'應(yīng)用，通常需要計(jì)算機(jī)模擬來(lái)預(yù)測(cè)失真。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)正在迅速發(fā)展，準(zhǔn)確性正在提高，但通常需要進(jìn)行一些物理測(cè)試來(lái)驗(yàn)證和微調(diào)預(yù)測(cè)?！?/p>

　　焊接變形是所有焊工必須應(yīng)對(duì)的事情，并且在大型制造環(huán)境中，當(dāng)零件未達(dá)到要求的公差并且存在大量的廢品部件時(shí)，這可能是一個(gè)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(jì)，可實(shí)現(xiàn)更快的行進(jìn)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(qiáng)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(jìn)速度下的平均安培數(shù)。如果允許則預(yù)熱。使用剛性?shī)A具。“韋爾奇說(shuō)。

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

　　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(duì)待焊接的部件進(jìn)行預(yù)彎，預(yù)置或預(yù)壓，是使用相反的機(jī)械力來(lái)抵消焊接引起的變形的一個(gè)簡(jiǎn)單例子?！?/p>

　　“平衡收縮力的另一種常見(jiàn)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(gè)組件上完成，并在夾具釋放之前冷卻。通過(guò)在夾緊之前在部件之間的適當(dāng)位置裝入楔子，可以將預(yù)彎曲與該方法結(jié)合。

　　“通過(guò)使用適當(dāng)?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(jì)將發(fā)揮作用，因?yàn)椴牧系膹澢鷮⒌挚购附幼冃?，“Durkin說(shuō)。

　　“為了盡量減少失真，制造商應(yīng)該對(duì)整個(gè)生產(chǎn)序列進(jìn)行整體觀察，以評(píng)估潛在的失真貢獻(xiàn)者，”Conrardy說(shuō)?！霸u(píng)估應(yīng)包括部件和焊接設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，施工順序，材料準(zhǔn)備方法(例如，處理，切割，焊接接頭準(zhǔn)備)，裝配實(shí)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(gè)步驟的變形的方法通常可以最大限度地減少由此產(chǎn)生的焊接變形?！?/p>

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