本发明涉及薄板焊接技术领域，具体涉及一种薄板焊接变形的控制及矫正方法。
背景技术：
薄板(厚度小于2mm)在焊接过程中产生焊接变形是不可避免的，焊接变形是因为存在着焊接残余应力，焊接残余应力显著地影响材料或零件的疲劳裂纹扩展及蠕变行为，并最终影响材料的使用环境和寿命，尤其对于大尺寸样件，变形对焊接产品的外观、力学性能和使用寿命有着重要影响。
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。
钢结构制造过程中，焊接变形是不可避免的，只能采取有效的方法、措施控制焊接变形，并对超出公差要求的焊接变形进行矫正，从而既满足钢结构质量要求，又满足经济性要求。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种薄板焊接变形的控制及矫正方法，能够解决现有技术中存在的焊接变形大、不能够既满足钢结构质量要求又满足经济性要求等问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：包括焊接前构件刚性的增加、焊接时变形的控制以及焊接后变形的矫正方法；具体如下：
s1、优化板缝布置：将构件分为若干小部件与构件分段，将焊接变形分散在各个部件上，使各部件焊缝的布置与构件分段截面中性轴对称或接近截面中性轴；对每一条主要焊缝，选择焊脚尺寸为6mm-8mm，焊缝为2000mm以内，避免焊缝过分集中和交叉布置，采用宽而长的钢板，减少焊缝数量；
s2、先装配后焊接，在无装配应力强制下进行构件装配；
s3、在焊接前，通过胎夹具夹紧对构件进行固定，增加构件刚性，减少焊接变形，夹紧时对缝间隙小于0.05mm，胎夹具通过机械调节使工件达到预设的反变形状态，固定好后对焊接区域用丙酮溶液进行彻底清洗并吹干；
s4、焊接时变形的控制：采用氩气 co2混合气体保护电弧焊进行焊接，co2的流量为10l/min-25l/min，焊接电流的大小取决于送丝速度，送丝速度为18m/h-36m/h，焊接电流160a-200a，降低电弧电压，增大焊接速度及电流密度，将直流反极性改为直流正极性，采用断续焊；先焊短焊缝后焊长焊缝，采取分段退焊，由内向外依次进行；
s5、焊接后变形的矫正：采用火焰矫正法矫正钢结构，在调修样板焊缝上划定加热调修点区域，加热调修点直径控制在10mm-15mm，加热调修点的间距控制在20mm-50mm，将烤枪的调修火焰长度控制在50mm-60mm，用调修火焰的尖端对焊缝上划定的加热区域进行点加热，控制火焰加热的温度，施工过程中，采用边加热边喷水冷却的方法。
进一步的，所述步骤s4中，焊接速度为18m/h-36m/h，氩气的纯度大于99.99％，压力为0.2-0.4mpa。
进一步的，所述步骤s5中，火焰加热温度控制在700℃-900℃，每个调修点的加热时间控制在7s-10s，调修火焰为氧-乙炔焰。
本发明的优点在于：在焊接前，对钢板的焊缝的位置进行优化、对钢板进行固定，增加焊接前的钢板的刚性条件，减少焊接变形；
焊接时通过控制焊接条件，采用断续焊，先焊短焊缝后焊长焊缝，分段退焊，由内向外依次进行，可以减少焊接变形，减少应力集中；
设定合理的调修火焰参数，显著地释放构件的焊接残余应力，矫正焊接变形，提高火焰调修成功率，避免传统机械调修存在的二次变形问题，并采用边加热边喷水冷却的方法，提高工作效率，改善矫正效果。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细的说明。
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
焊接过程中的热变形和施焊时焊接构件的刚性条件是影响焊接残余变形的两个主要因素。根据这两个主要因素可以认为焊接残余变形是不可避免的，即完全消除焊接变形是不太可能的。控制焊接残余变形必须从薄板结构件设计和施工工艺两个方面同时采取措施。
本具体实施方式采用如下技术方案：包括焊接前构件刚性的增加、焊接时变形的控制以及焊接后变形的矫正方法；具体如下：
s1、优化板缝布置：在薄板结构件设计上除了要满足构件的强度和使用性能外，还必须满足构件制造中焊接变形最小及耗费劳动工时最低的要求，因此优化板缝布置尤为重要，为了控制构件焊接变形，应尽可能采取有效措施，将构件分为若干小部件与构件分段，将焊接变形分散在各个部件上，便于构件变形的控制与矫正，使各部件焊缝的布置与构件分段截面中性轴对称或接近截面中性轴，避免焊接后产生扭曲和过大的弯曲变形；对每一条主要焊缝，尽可能选择小的焊脚尺寸和短的焊缝，焊脚尺寸为6mm，焊缝为2000mm以内，避免焊缝过分集中和交叉布置，尽可能采用宽而长的钢板，减少焊缝数量；
s2、先装配后焊接，在无装配应力强制下进行构件装配，可控制焊接变形；
s3、在焊接前，通过胎夹具夹紧对构件进行固定，增加构件刚性，焊接构件在拘束小的条件下，焊接变形大，反之，则变形小，随着构件刚性的增加，焊接变形越小，夹紧时对缝间隙小于0.05mm，胎夹具通过机械调节使工件达到预设的反变形状态，固定好后对焊接区域用丙酮溶液进行彻底清洗并吹干；
s4、焊接时变形的控制：采用氩气 co2混合气体保护电弧焊进行焊接，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，选择焊接参数，co2的流量为25l/min，焊接电流的大小主要取决于送丝速度，送丝速度一般的范围在18m/h-36m/h，焊接电流160a-200a，焊接电压u＝0.04i 16±2(v)，降低电弧电压，增大焊接速度及电流密度，将直流反极性改为直流正极性，线能量越大，焊接变形越大，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，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，采用断续焊，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；先焊短焊缝后焊长焊缝，采取分段退焊，由内向外依次进行；
s5、焊接后变形的矫正：钢结构的建造过程中，尽管在其构件设计和施工工艺上采取措施来控制焊接变形，但由于焊接过程的特点和施工工艺的复杂性，产生焊接变形仍是不可避免的，因此，对出现超出设计要求的焊接变形必须进行矫正。矫正工艺只限于矫正焊接构件的局部变形，如角变形、弯曲变形、波浪变形等等，对于构件结构的整体变形如纵向和横向收缩(总尺寸缩短)只能通过下料或装配时预放余量来补偿；采用火焰矫正法矫正钢结构，在调修样板焊缝上划定加热调修点区域，加热调修点直径控制在10mmmm，加热调修点的间距控制在20mmmm，将烤枪的调修火焰长度控制在50mmmm，用调修火焰的尖端对焊缝上划定的加热区域进行点加热，火焰加热温度控制在700℃，每个调修点的加热时间控制在7s，调修火焰为氧-乙炔焰，温度过高材料机械性能降低，温度过低使矫正效率降低，由于冷却速度对矫正效果不产生任何影响，施工过程中，采用边加热边喷水冷却的方法，既提高工作效率，又提高矫正效果，矫正冷却后，焊接构件这部分金属获得不可逆的压缩塑性变形，使整个焊接构件变形得到矫正。
步骤s4中，电弧电压为u＝0.04i 16±2(v)，焊接速度为18m/h-36m/h，氩气的纯度大于99.99％，压力为0.2-0.4mpa。
本具体实施方式在焊接前，对钢板的焊缝的位置进行优化、对钢板进行固定，增加焊接前的钢板的刚性条件，减少焊接变形；焊接时通过控制焊接条件，采用断续焊，先焊短焊缝后焊长焊缝，分段退焊，由内向外依次进行，可以减少焊接变形，减少应力集中；设定合理的调修火焰参数，显著地释放构件的焊接残余应力，矫正焊接变形，提高火焰调修成功率，避免传统机械调修存在的二次变形问题，并采用边加热边喷水冷却的方法，提高工作效率，改善矫正效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
1.一种薄板焊接变形的控制及矫正方法，其特征在于：包括焊接前构件刚性的增加、焊接时变形的控制以及焊接后变形的矫正方法；具体如下：
s1、优化板缝布置：将构件分为若干小部件与构件分段，将焊接变形分散在各个部件上，使各部件焊缝的布置与构件分段截面中性轴对称或接近截面中性轴；对每一条主要焊缝，选择焊脚尺寸为6mm-8mm，焊缝为2000mm以内，避免焊缝过分集中和交叉布置，采用宽而长的钢板，减少焊缝数量；
s2、先装配后焊接，在无装配应力强制下进行构件装配；
s3、在焊接前，通过胎夹具夹紧对构件进行固定，增加构件刚性，减少焊接变形，夹紧时对缝间隙小于0.05mm，胎夹具通过机械调节使工件达到预设的反变形状态，固定好后对焊接区域用丙酮溶液进行彻底清洗并吹干；
s4、焊接时变形的控制：采用氩气 co2混合气体保护电弧焊进行焊接，选择焊接参数，co2的流量为10l/min-25l/min，焊接电流的大小取决于送丝速度，送丝速度为18m/h-36m/h，焊接电流为160a-200a，降低电弧电压，增大焊接速度及电流密度，将直流反极性改为直流正极性，采用断续焊；先焊短焊缝后焊长焊缝，采取分段退焊，由内向外依次进行；
s5、焊接后变形的矫正：采用火焰矫正法矫正钢结构，在调修样板焊缝上划定加热调修点区域，加热调修点直径控制在10mm-15mm，加热调修点的间距控制在20mm-50mm，将烤枪的调修火焰长度控制在50mm-60mm，用调修火焰的尖端对焊缝上划定的加热区域进行点加热，控制火焰加热的温度，施工过程中，采用边加热边喷水冷却的方法。
2.根据权利要求1所述的一种薄板焊接变形的控制及矫正方法，其特征在于：所述步骤s4中，焊接速度为18m/h-36m/h，氩气的纯度大于99.99％，压力为0.2-0.4mpa。
3.根据权利要求1所述的一种薄板焊接变形的控制及矫正方法，其特征在于：所述步骤s5中，火焰加热温度控制在700℃-900℃，每个调修点的加热时间控制在7s-10s，调修火焰为氧-乙炔焰。
技术总结