ชิ้นส่วนโครงสร้างแผ่นบางโดยทั่วไปหมายถึงชิ้นส่วนโครงสร้างที่เชื่อมด้วยแผ่นเหล็ก (รวมถึงแผ่นสแตนเลส แผ่นสังกะสี และแผ่นเหล็กขาว) ที่มีความหนาไม่เกิน 4 มม. การควบคุมและแก้ไขการเสียรูปจากการเชื่อมของชิ้นส่วนโครงสร้างแผ่นบางต้องอาศัยเทคโนโลยีที่ยอดเยี่ยม ต่อไปนี้คือการอภิปรายเกี่ยวกับฉันทามติที่เราบรรลุ ซึ่งจำกัดเฉพาะระดับและเป็นเพียงข้อมูลอ้างอิงเท่านั้น
ก.สาเหตุของการเสียรูปจากการเชื่อม
(1) ปัจจัยที่มีผลต่อการเสียรูปเนื่องจากความร้อนจากการเชื่อม
1. วิธีการเชื่อม วิธีการเชื่อมที่แตกต่างกันจะทำให้เกิดสนามอุณหภูมิที่แตกต่างกันและการเสียรูปทางความร้อนที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้ว การเชื่อมอัตโนมัติจะเข้มข้นกว่าในการให้ความร้อนมากกว่าการเชื่อมด้วยมือ พื้นที่การให้ความร้อนจะแคบกว่า และการเสียรูปจะเล็กกว่า ลวดเชื่อมป้องกันก๊าซ CO2 จะบาง ความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าจะมาก การให้ความร้อนจะเข้มข้น และการเสียรูปจะน้อย
2. พารามิเตอร์การเชื่อม ได้แก่ กระแสเชื่อม แรงดันอาร์ค และความเร็วการเชื่อม ยิ่งพลังงานของเส้นเชื่อมมากขึ้น การเสียรูปของการเชื่อมก็จะมากขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของกระแสเชื่อมและแรงดันอาร์ค และจะลดลงตามความเร็วการเชื่อมที่เพิ่มขึ้น ในบรรดาพารามิเตอร์ทั้งสามนี้ ผลของแรงดันอาร์คนั้นชัดเจน ดังนั้นการเสียรูปของการเชื่อมอัตโนมัติด้วยแรงดันต่ำ ความเร็วสูง และความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าสูงจึงน้อย
3. จำนวนรอยเชื่อมและขนาดของหน้าตัด ยิ่งจำนวนรอยเชื่อมมากเท่าไร ขนาดของหน้าตัดก็จะใหญ่ขึ้นเท่านั้น และรอยเชื่อมก็จะยิ่งผิดรูปมากขึ้นเท่านั้น
4. วิธีการก่อสร้าง อุณหภูมิของการเชื่อมแบบต่อเนื่องและแบบเป็นระยะนั้นแตกต่างกัน และการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อนที่เกิดขึ้นก็แตกต่างกันด้วย โดยทั่วไปแล้ว การเปลี่ยนรูปจากการเชื่อมแบบต่อเนื่องจะมีขนาดใหญ่กว่า ในขณะที่การเปลี่ยนรูปจากการเชื่อมแบบเป็นระยะจะมีขนาดเล็กกว่า
5. คุณสมบัติทางเทอร์โมฟิสิกส์ของวัสดุ วัสดุต่างชนิดกันจะมีความสามารถในการนำความร้อน ความร้อนจำเพาะ และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่างกัน ส่งผลให้การเสียรูปเนื่องจากความร้อนและการเสียรูปจากการเชื่อมแตกต่างกัน
(2) ปัจจัยที่มีผลต่อค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งของชิ้นส่วนที่เชื่อม
1 ขนาดและรูปร่างของชิ้นส่วน เมื่อความแข็งแกร่งของชิ้นส่วนเพิ่มขึ้น การเสียรูปจากการเชื่อมก็จะน้อยลง
การใช้งานแคลมป์ยึดยาง 2 ตัว การใช้แคลมป์ยึดยางช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งของชิ้นส่วน จึงช่วยลดการเสียรูปจากการเชื่อม
3. ขั้นตอนการเชื่อมประกอบ ขั้นตอนการเชื่อมประกอบอาจทำให้ความแข็งและตำแหน่งของจุดศูนย์ถ่วงของชิ้นส่วนเปลี่ยนแปลงไปในขั้นตอนการประกอบที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลอย่างมากต่อการเสียรูปจากการเชื่อมของชิ้นส่วนควบคุม
โดยทั่วไปแล้ว ภายใต้เงื่อนไขการควบคุมขนาดเล็ก การเปลี่ยนรูปของชิ้นส่วนที่เชื่อมจะมีขนาดใหญ่ และในทางกลับกัน การเปลี่ยนรูปจะมีขนาดเล็ก
B. ประเภทของการเสียรูปของโครงสร้างแผ่นบางจากการเชื่อม
การเปลี่ยนรูปที่เกิดจากการเชื่อมของโครงสร้างเหล็กใดๆ สามารถแบ่งได้เป็นการเปลี่ยนรูปโดยรวมและการเปลี่ยนรูปเฉพาะที่
การเปลี่ยนรูปโดยรวมคือการเปลี่ยนแปลงของขนาดหรือรูปร่างของส่วนประกอบทั้งหมดหลังการเชื่อม ซึ่งรวมทั้งการหดตัวตามยาวและตามขวาง (ขนาดโดยรวมสั้นลง) การเปลี่ยนรูปเนื่องจากการดัด (ส่วนโค้งตรงกลาง ส่วนหย่อน) และการเปลี่ยนรูปเนื่องจากการบิด
การเสียรูปในพื้นที่หมายถึงการเสียรูปของพื้นที่เฉพาะที่ของส่วนประกอบหลังการเชื่อม ซึ่งรวมไปถึงการเสียรูปเชิงมุมและการเสียรูปคลื่น
C. หลักการและวิธีการควบคุมการเสียรูปจากการเชื่อมโครงสร้างแผ่นบาง
การเสียรูปจากความร้อนระหว่างการเชื่อมและความแข็งของชิ้นส่วนที่เชื่อมระหว่างการเชื่อมเป็นสองปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการเสียรูปที่เหลือจากการเชื่อม จากปัจจัยหลักสองประการนี้ อาจถือได้ว่าการเสียรูปที่เหลือจากการเชื่อมนั้นหลีกเลี่ยงไม่ได้ นั่นคือ ไม่น่าจะกำจัดการเสียรูปจากการเชื่อมได้หมด
เพื่อควบคุมการเสียรูปที่เหลือจากการเชื่อม จะต้องมีการดำเนินการตั้งแต่การออกแบบชิ้นส่วนโครงสร้างแผ่นบางและกระบวนการก่อสร้างในเวลาเดียวกัน
ในการออกแบบชิ้นส่วนโครงสร้างแผ่นบาง นอกจากจะต้องตอบสนองความแข็งแกร่งและประสิทธิภาพของส่วนประกอบแล้ว ยังต้องตอบสนองข้อกำหนดเรื่องการเสียรูปจากการเชื่อมขั้นต่ำและชั่วโมงแรงงานขั้นต่ำในการผลิตส่วนประกอบด้วย ดังนั้น จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องปรับเค้าโครงของข้อต่อแผ่นให้เหมาะสม เค้าโครงของข้อต่อแผ่นในภาพวาดการออกแบบมักไม่คำนึงถึงความสามารถในการผลิตอย่างรอบคอบ ซึ่งอาจทำให้เกิดการเสียรูปจากการเชื่อมได้ง่าย
กระบวนการเชื่อมเป็นหนึ่งในกระบวนการที่สำคัญในการก่อสร้างโครงสร้างเหล็ก กระบวนการเชื่อมที่เหมาะสมเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการลดการสูญเสียรูปร่างและความเข้มข้นของความเค้นจากการเชื่อม
เพื่อควบคุมการเสียรูปของส่วนประกอบจากการเชื่อม ควรใช้มาตรการที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด เช่น แบ่งส่วนประกอบออกเป็นชิ้นส่วนเล็กๆ หลายชิ้นและส่วนประกอบแต่ละชิ้น เพื่อให้การเสียรูปจากการเชื่อมกระจายไปในแต่ละส่วนประกอบ ซึ่งสะดวกต่อการควบคุมและแก้ไขการเสียรูปของส่วนประกอบ
จัดเรียงแนวเชื่อมของส่วนประกอบแต่ละชิ้นให้สมมาตรกับแกนกลางของส่วนที่แบ่งส่วนของส่วนประกอบหรือให้ใกล้กับแกนกลางของส่วนนั้น เพื่อหลีกเลี่ยงการบิดเบี้ยวและการเสียรูปจากการดัดงอที่มากเกินไปหลังการเชื่อม
สำหรับการเชื่อมหลักแต่ละอัน ให้เลือกขนาดขาเชื่อมที่เล็กที่สุดและรอยเชื่อมสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
หลีกเลี่ยงการมีความเข้มข้นมากเกินไปและการจัดเรียงของรอยเชื่อม
ให้ใช้แผ่นเหล็กขนาดกว้างและยาวให้มากที่สุดหรือโครงสร้างที่ลดจำนวนรอยเชื่อมเป็นต้น
วิธีกระบวนการสำหรับการควบคุมการเสียรูปจากการเชื่อมของชิ้นส่วนโครงสร้างแผ่นบางมีดังนี้:
(1) ประกอบส่วนประกอบโดยไม่ต้องออกแรงกดในการประกอบ
(2) นำการเชื่อมอัตโนมัติและกระบวนการเชื่อมแบบป้องกันแก๊สอื่นๆ มาใช้ เช่น การเชื่อมแบบป้องกันแก๊สผสม Ar+CO2 ที่ทันสมัยที่สุด
(3) การเลือกพารามิเตอร์ข้อมูลจำเพาะการเชื่อมและลำดับการเชื่อมประกอบที่เหมาะสม ลดแหล่งจ่ายลวด ลดกระแส แรงดันไฟฟ้า และเปลี่ยนขั้ว (โดยทั่วไปคือขั้วกลับ DC → ขั้วบวก DC) เชื่อมตะเข็บสั้นก่อน จากนั้นจึงเชื่อมตะเข็บยาว และทำตามขั้นตอนการถอดเชื่อมทีละขั้นตอนจากด้านในไปด้านนอก
(4) ใช้วิธีการตรึงแบบแข็งและวิธีการป้องกันการเสียรูปให้สมเหตุสมผลที่สุด
D. การแก้ไขการเสียรูปจากการเชื่อมชิ้นส่วนโครงสร้างแผ่นบาง
ในระหว่างการก่อสร้างโครงสร้างเหล็ก แม้ว่าจะมีการใช้มาตรการเพื่อควบคุมการเสียรูปจากการเชื่อมในกระบวนการออกแบบและก่อสร้างส่วนประกอบ แต่เนื่องด้วยลักษณะเฉพาะของกระบวนการเชื่อมและความซับซ้อนของกระบวนการก่อสร้าง การเสียรูปจากการเชื่อมก็ยังคงหลีกเลี่ยงไม่ได้ การบิดเบือนจากการเชื่อมที่จำเป็นตามการออกแบบจะต้องได้รับการแก้ไข
กระบวนการแก้ไขจะจำกัดอยู่เพียงการแก้ไขการเสียรูปในบริเวณของส่วนประกอบที่เชื่อม เช่น การเสียรูปเชิงมุม การเสียรูปจากการดัด การเสียรูปของคลื่น เป็นต้น สำหรับการเสียรูปโดยรวมของโครงสร้างส่วนประกอบ เช่น การหดตัวตามยาวและตามขวาง (การหดตัวของขนาดทั้งหมด) สามารถทำได้ล่วงหน้าโดยการปิดผิวหรือการประกอบเท่านั้น โดยต้องมีค่าเผื่อการชดเชย
การใช้วิธีการยืดตรงทางกลเพื่อแก้ไขโครงสร้างเหล็กนั้นสามารถทำให้โลหะแข็งตัวจากการขึ้นรูปเย็นได้ง่าย และยังใช้วัสดุสำรองพลาสติกในปริมาณหนึ่งอีกด้วย และสามารถใช้ได้กับวัสดุที่มีความสามารถในการขึ้นรูปที่ดีเท่านั้น ในการผลิตจริง เครื่องอัดไฮดรอลิกขนาดใหญ่พิเศษ การแก้ไขแรงเสียดทานของเครื่องอัด
โครงสร้างเหล็กได้รับการแก้ไขด้วยวิธีการยืดตรงด้วยเปลวไฟ หลังจากการยืดตรงและการระบายความร้อน โลหะของชิ้นส่วนที่เชื่อมจะเกิดการเสียรูปพลาสติกแบบอัดแน่นที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ทำให้การเสียรูปของชิ้นส่วนที่เชื่อมทั้งหมดได้รับการแก้ไข
วิธีการยืดตรงด้วยเปลวไฟยังใช้พลาสติกส่วนหนึ่งของวัสดุด้วย และควรใช้ด้วยความระมัดระวังสำหรับวัสดุที่เปราะบางหรือวัสดุที่มีพลาสติกไม่ดี จำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิของความร้อนด้วยเปลวไฟอย่างเหมาะสม หากอุณหภูมิสูงเกินไป คุณสมบัติทางกลของวัสดุจะลดลง และหากอุณหภูมิต่ำเกินไป ประสิทธิภาพการแก้ไขจะลดลง
เนื่องจากอัตราการทำความเย็นไม่มีผลต่อผลการแก้ไข จึงมักใช้วิธีการพ่นน้ำขณะให้ความร้อนในระหว่างกระบวนการก่อสร้าง ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน แต่ยังช่วยปรับปรุงผลการแก้ไขอีกด้วย
