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【摘 要】结构复杂的焊接件零件在焊接过程中容易产生变形，导致尺寸及精度无法保证，造成在机加工过程中加工难度大，加工精度和公差很难达到图纸要求，而且当焊接件外形尺寸过大时，焊接过程中更易发生变形，影响后续的机械加工。
【关键词】复杂组焊件；反变形；新工艺；工装
焊接过程是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程。促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压，或同时加热又加压。焊接一般分为熔焊，压焊和钎焊三大类。
熔焊是在焊接過程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。
压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。台式冷焊机各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有像熔焊那样的有益合金元素烧损和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。另外，焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力，矫正焊接变形。
虽然现在的焊接技术越趋成熟，但对于结构复杂的焊接件零件在焊接过程中的仍然容易产生变形，导致尺寸及精度无法保证，造成在机加工过程中加工难度大，加工精度和公差很难达到图纸要求，而且当焊接件外形尺寸过于复杂时，焊接过程中更易发生变形，加工时对加工设备的加工范围和加工场地要求更为严格，同时又受加工周期和加工费用的制约性较大，所以此类问题一直是机械加工行业无法解决的难题。我公司从事绥化市天然气供给及管网调压设备的建设及维护，维护过程中，调压设备内的结构复杂管路的更换，由我公司自行制作及安装，在对此类结构复杂件零件的焊接的研发加工过程中，经过多年的摸索及总结以往加工经验，对解决焊接变形及焊接后的加工，取得了部分经验，有效的解决了此类结构复杂件零件加工难题。
现以我早些年在中国三冶集团结构制造安装工程公司生产的风电塔筒的筒身及基础环为例；该基础环零件高2.1m，直径4.23m，重7.9t。该零件的加工难度大，公差要求严，精度高，两端孔的同心度允许误差不大于0.5mm，当时我公司最大的加工设备也无法满足该零件的加工要求。根据我厂的实际情况，若外出加工，第一是生产周期短，外协无法保证按时完成。第二是外协加工费用高。根据以上情况，我们将该零件分为三部分加工。将各部分加工完后再组焊接成为一体。这样，即利用已有的加工能力，便于加工，又能满足加工精度，降低了生产成本，保证了生产周期。但是，最大的难题是如何保证焊接不变形及如何测量组装精度，这个问题就摆在我们面前。为了解决组装精度及无法测量组装精度的问题，我们按照装配精度及装配要求，设计了工具、工装内卡具与工装外卡具，进行了模拟装配来检查组装精度。该工装卡具经过机械加工以后，轴的同心度误差不大干0.3mm，工装内卡具与外卡具的间隙控制在0.2—0. 5mm之间，使工装轴在基础环内能够转动，当一旦零件发生变形，两法兰之间的不同心度超出要求，工装轴就发生别劲，转动不灵活或根本转不动，解决了测量组装精度的问题。
为保证组装精度，在拆开的三部分零件的加工中，增加了定位基准，并对定位基准进行精加工，全部以一定位基准量尺寸，同时增加了定位键数量，法兰周围增加了十六个定位键，该十六个定位键均匀分布在法兰圆周，由定位键来保证该零件的组装精度。并增加了螺栓进行固定.在组装后该零件的同轴度，平行度均满足了该基础环的精度要求下，再进行焊接。为了解决焊接变形问题，在焊接前采取了相应措施，增加了一些反变行支板支架。在焊接的过程中，采用了二氧化碳气体保护焊，尽量减少焊接产生的热量，同时又采取了分中对称的焊、分段倒退焊等工艺，掌握和控制零件因焊接而产生的应力，使零件尽量的少变形。并且在焊接的过程中，经常转动工装卡具，检查零件的变形情况，以便控制零件在产生热量而发生变形。焊接以后，在不拆除工装的情况下，进行震动时效处理。时效以后再放上一段时间后拆除工装。经过多次试验和生产，在基础环焊接的过程中，该产生的变形量很小。在组装焊接后，各种精度均符合图纸的零件精度要求。在现场的安装中，完全满足了生产线的精度要求，并且一次组装成功。
其他类似的焊接件零件在焊接和加工过程中，也可以采用该方法进行，当然，各个零件形状，尺寸不同，精度要求不同，在加工过程中应根据具体情况灵活应用。
由于我公司近几年的发展比较迅猛，大型天然气调压设备的维护及大型管网的敷设规模相对比较多，焊接的要求也越来越高，通过多次探索和这几年复杂组焊件的焊接加工，我们已经成功的掌握了这些复杂组焊件的焊接工艺。先拆开为分部件加工，最后再组装成为整体，进行焊接，并且能够满足图纸的技术精度要求和尺寸要求，满足部件技术精度要求和装配尺寸要求。现在这些技术已经在近几年完成的天然气调压柜内的很多关键零件和部件加工中得到了应用。在保证质量，保证精度的前提下，顺利的完成了生产加工任务，节省了大量时间和资金，为后面按时完成维护提供了有利的保障。
随着我公司的生产发展，其焊接生产日益扩大，零件复杂，重量重，批量相对变小，形状变化快，我们对重大焊接件只要做到分段焊接，精确加工基准，定位键进行定位，螺栓进行紧固，工装进行反变形，分中对称倒退焊的进行焊接，控制温度，只要抓住这几个因素，基本上都能保证质量，保证精度的要求。为保证零件焊接质量，除了焊接材料自身的质量外，还与焊接中的工艺措施密切有关，与焊接工人的焊接技术有关。因此，在进行焊接时，要充分考虑材料的材质，焊工的技术水平，采取适当的工艺措施，才能有效地保证焊接质量。具体的问题要具体分析，不能一概而论，根据具体的问题采用合适的焊接方面才能更有效的保证焊接的质量。
综上所述，可见结构复杂的焊接件零件在焊接过程中容易产生变形，导致尺寸及精度无法保证，造成在机加工过程中加工难度大，加工精度和公差很难达到图纸要求，而且当焊接件外形尺寸过大时，焊接过程中更易发生变形，影响后续的机械加工，所以复杂组焊件在焊接过程中必须克服变形问题。
【关键词】复杂组焊件；反变形；新工艺；工装
焊接过程是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程。促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压，或同时加热又加压。焊接一般分为熔焊，压焊和钎焊三大类。
熔焊是在焊接過程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。
压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。台式冷焊机各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有像熔焊那样的有益合金元素烧损和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。另外，焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力，矫正焊接变形。
虽然现在的焊接技术越趋成熟，但对于结构复杂的焊接件零件在焊接过程中的仍然容易产生变形，导致尺寸及精度无法保证，造成在机加工过程中加工难度大，加工精度和公差很难达到图纸要求，而且当焊接件外形尺寸过于复杂时，焊接过程中更易发生变形，加工时对加工设备的加工范围和加工场地要求更为严格，同时又受加工周期和加工费用的制约性较大，所以此类问题一直是机械加工行业无法解决的难题。我公司从事绥化市天然气供给及管网调压设备的建设及维护，维护过程中，调压设备内的结构复杂管路的更换，由我公司自行制作及安装，在对此类结构复杂件零件的焊接的研发加工过程中，经过多年的摸索及总结以往加工经验，对解决焊接变形及焊接后的加工，取得了部分经验，有效的解决了此类结构复杂件零件加工难题。
现以我早些年在中国三冶集团结构制造安装工程公司生产的风电塔筒的筒身及基础环为例；该基础环零件高2.1m，直径4.23m，重7.9t。该零件的加工难度大，公差要求严，精度高，两端孔的同心度允许误差不大于0.5mm，当时我公司最大的加工设备也无法满足该零件的加工要求。根据我厂的实际情况，若外出加工，第一是生产周期短，外协无法保证按时完成。第二是外协加工费用高。根据以上情况，我们将该零件分为三部分加工。将各部分加工完后再组焊接成为一体。这样，即利用已有的加工能力，便于加工，又能满足加工精度，降低了生产成本，保证了生产周期。但是，最大的难题是如何保证焊接不变形及如何测量组装精度，这个问题就摆在我们面前。为了解决组装精度及无法测量组装精度的问题，我们按照装配精度及装配要求，设计了工具、工装内卡具与工装外卡具，进行了模拟装配来检查组装精度。该工装卡具经过机械加工以后，轴的同心度误差不大干0.3mm，工装内卡具与外卡具的间隙控制在0.2—0. 5mm之间，使工装轴在基础环内能够转动，当一旦零件发生变形，两法兰之间的不同心度超出要求，工装轴就发生别劲，转动不灵活或根本转不动，解决了测量组装精度的问题。
为保证组装精度，在拆开的三部分零件的加工中，增加了定位基准，并对定位基准进行精加工，全部以一定位基准量尺寸，同时增加了定位键数量，法兰周围增加了十六个定位键，该十六个定位键均匀分布在法兰圆周，由定位键来保证该零件的组装精度。并增加了螺栓进行固定.在组装后该零件的同轴度，平行度均满足了该基础环的精度要求下，再进行焊接。为了解决焊接变形问题，在焊接前采取了相应措施，增加了一些反变行支板支架。在焊接的过程中，采用了二氧化碳气体保护焊，尽量减少焊接产生的热量，同时又采取了分中对称的焊、分段倒退焊等工艺，掌握和控制零件因焊接而产生的应力，使零件尽量的少变形。并且在焊接的过程中，经常转动工装卡具，检查零件的变形情况，以便控制零件在产生热量而发生变形。焊接以后，在不拆除工装的情况下，进行震动时效处理。时效以后再放上一段时间后拆除工装。经过多次试验和生产，在基础环焊接的过程中，该产生的变形量很小。在组装焊接后，各种精度均符合图纸的零件精度要求。在现场的安装中，完全满足了生产线的精度要求，并且一次组装成功。
其他类似的焊接件零件在焊接和加工过程中，也可以采用该方法进行，当然，各个零件形状，尺寸不同，精度要求不同，在加工过程中应根据具体情况灵活应用。
由于我公司近几年的发展比较迅猛，大型天然气调压设备的维护及大型管网的敷设规模相对比较多，焊接的要求也越来越高，通过多次探索和这几年复杂组焊件的焊接加工，我们已经成功的掌握了这些复杂组焊件的焊接工艺。先拆开为分部件加工，最后再组装成为整体，进行焊接，并且能够满足图纸的技术精度要求和尺寸要求，满足部件技术精度要求和装配尺寸要求。现在这些技术已经在近几年完成的天然气调压柜内的很多关键零件和部件加工中得到了应用。在保证质量，保证精度的前提下，顺利的完成了生产加工任务，节省了大量时间和资金，为后面按时完成维护提供了有利的保障。
随着我公司的生产发展，其焊接生产日益扩大，零件复杂，重量重，批量相对变小，形状变化快，我们对重大焊接件只要做到分段焊接，精确加工基准，定位键进行定位，螺栓进行紧固，工装进行反变形，分中对称倒退焊的进行焊接，控制温度，只要抓住这几个因素，基本上都能保证质量，保证精度的要求。为保证零件焊接质量，除了焊接材料自身的质量外，还与焊接中的工艺措施密切有关，与焊接工人的焊接技术有关。因此，在进行焊接时，要充分考虑材料的材质，焊工的技术水平，采取适当的工艺措施，才能有效地保证焊接质量。具体的问题要具体分析，不能一概而论，根据具体的问题采用合适的焊接方面才能更有效的保证焊接的质量。
综上所述，可见结构复杂的焊接件零件在焊接过程中容易产生变形，导致尺寸及精度无法保证，造成在机加工过程中加工难度大，加工精度和公差很难达到图纸要求，而且当焊接件外形尺寸过大时，焊接过程中更易发生变形，影响后续的机械加工，所以复杂组焊件在焊接过程中必须克服变形问题。