摘要：本文将结合笔者实践经验，由钢结构焊接变形展开论述，分析钢结构制造中焊接变形的影响因素，并深入探讨钢结构制造中焊接变形的控制策略，希望能为减少钢结构制作过程中的焊接变形发生率，提高钢结构的稳定性与安全性贡献一份绵薄之力。
关键词：钢结构；焊接变形；制造；控制
一、钢结构焊接变形概述
现阶段，钢结构凭借其强度高、质量轻、可塑性高以及施工便捷等方面优势在各类建筑工程中得到了广泛的使用。其中，在钢结构制造过程中，焊接是连接钢结构的常用方式之一，其主要是通过对钢结构进行持续性高温加热来将钢结构熔化连接的过程。而受到熔点位置极高温度的影响，熔点附近的金属难以发生自由膨胀，从而导致钢结构在焊接过程中出现不同程度的变形，并且产生不同程度的残余应力，对钢结构的稳定性造成了影响。
二、钢结构制造中焊接变形的影响因素分析
1.材料因素
材料因素主要指的是焊接的母材与焊材，其中又数材料的物理性能以及热力学性能对钢结构变形影响最大。材料物理性能的热传导系数对整体材料变形影响较大，一般情况下，温度梯度与材料热传导系数成反比增长关系，热传导系数越小，其温度梯度则越大，所发生的材料变形也就越大。相较于物理性能而言，热力学性能要复杂得多。在热力学性能中膨胀系数对整体材料变形具有较大影响。变形会随着膨胀系数的增加而变大。除此之外，高温时材料的屈服基线以及弹性模量对材料焊接变形影响也较大，焊接变形随着弹性模量的变大而减小，但材料的屈服极限会随之增大，导致残余应力的增加，这在一定程度上对材料性质产生影响，从而降低了材料的受力能力。
2.钢结构刚度
钢结构刚度指的是在弯曲以及拉伸变形的情况下，钢结构所能承受的抵抗力。其中对钢结构刚度造成影响的因素主要有钢结构截面尺寸以及形状。如钢结构截面尺寸与面积主要影响纵向桁架以及工字钢截面的变形量；钢结构截面形状以及抗弯刚度主要对丁字型、工字型、其他形态的型钢的弯曲变形量产生影响。
3.焊缝位置
由于钢结构焊接位置各不相同，所以焊接缝对钢结构也会产生不同的影响。主要表现在部分主要钢结构受力处出现焊接缝会对钢结构受力状态产生影响，并且受到外界作用力的影响，焊接缝也会出现一定程度的变形，从而对整体钢结构的稳定性与安全性也会产生影响。因此，应当对焊缝位置进行重点控制。
4.焊接工艺
结合实践来看，以下几种焊接工艺往往较容易导致焊接变形产生：第一，对接焊缝方式。采取对接焊缝方式时会使得钢结构因所产生横向收缩变形量远远高于纵向而产生变形；第二，多层焊接方式。采取多层焊接方式进行作业时也会导致钢结构产生变形，并且层数与变形成正比，即焊接层数越多变形的程度就越大。以三层焊接方式为例，其首层焊缝所产生收缩量最大，其后二三层以此递减，根据研究可知它们分别为首层的收缩量15%～20%、5%～10%，而这就导致了所焊机钢结构因各层收缩量不同而产生变形。
三、钢结构制造中焊接变形的控制策略
1.科学选择焊接顺序
在焊接钢结构时，应当根据钢结构的形状以及规格型号的大小来合理选择在焊接顺序。如，在焊接大型钢结构时，首先需把小组件焊接完成，才能进行整体的焊接与装配；在焊接小型钢结构时，则可由装配、定位焊固定开始，合理选择焊接顺序即可。此外，在装配部件时，应当确保所使用的零配件与相关要求相符，以避免在装配时容易产生较大的应力或发生变形。
2.加强焊接工艺控制
针对焊接工艺所引发钢结构焊接变形问题，通过加强对其控制就显得十分必要。对此，企业可以采取以下几方面措施加强焊接工艺控制：首先，企业应根据具体钢结构焊接要求选择最为适宜的焊接工艺，随后焊接人员结合工艺以及钢结构焊接要求将最佳电流、顺序以及速度等确定下来，以此降低钢结构焊接变形的产生。其次，针对焊缝集中或较长时应采取针对性焊接工艺，比如前者应采取跳焊法，而后者则应使用对称焊与分段退步焊相结合，从而使其能够有效地减少焊接变形产生。最后，针对复杂钢结构焊接中，企业除了选择适宜焊接工艺外，还应当采取科学合理的焊接原则，即先中间后两边、先焊短后焊长以及先对接缝后搭接缝等，如此一来也有助于降低钢结构焊接变形产生。
3.做好焊接节点构造的设计工作
结合实践来看，做好焊接节点构造的设计工作主要可从以下几方面着手进行：①合理控制焊缝的数量与面积。如若在焊接过程中，热量输入越多，则其发生焊接变形的可能性就越大，因此，应尽可能减少焊缝数量以及面积，以达到控制焊接变形的目的。②科学选择焊缝坡口大小与尺寸，以将截面积对钢结构变形的影响降到最低。③将焊接节点设置与构件界面两侧，并尽可能将结构中性轴焊接节点维持在几近中性轴或正正中性轴处，防止在高应力区焊接。
4.借助于固定夹具提升刚性
针对节点比较复杂，多方向连接等焊缝较多、焊接量较大的钢结构焊接作业中，为了有效地减少其焊接变形，我们可以在作业前借助于将固定夹具等装置安装在焊接平台或钢结构构件上，从而使得所焊钢结构刚性因夹具外力而提升，如此一来便能有效地降低焊接作业时温度变化所造成收缩量，以此达到减少钢结构焊接变形之目的。
5.合理采用反变形法
反变形法即往焊接变形相反的方法进行预先变形，从而对焊接变形起到一个控制作用。然而，采用该种方法需要预先进行实验，依据焊缝的设计规范与要求来合理选择规格、材质相同的钢板来预先进行试件焊接工作，保证焊脚高度以及焊缝形式与设计要求相符合，待其冷却到室温后对翼板变形量进行测量，并将所得数据在当做压制反变形的参数，并采用压板机往翼板中心线上压出变形量的数，让翼板两头预先上翘，用以对焊接变形量相抵消，从而在焊接完成后，翼板两头正好持平。
四、结束语
总而言之，钢结构作为当前建筑工程中重要的形式而在当前得到了极大程度地发展，然而我们在面对所得成绩之时，也不得不面对钢结构制造过程中普遍存在的焊接变形问题。有鉴于此，上文在充分结合工作实践基础上，重点围绕钢结构制造中焊接变形影响因素探究出一些有针对性的控制策略，以期为推动钢结构发展贡献绵薄之力。
参考文献：
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