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용접 변형은 에서 흔히 발생하는 문제입니다 구조용 강철 제조 및 강철 구조물 . 과도한 변형은 강철 부품의 치수 정확도에 영향을 미치고 조립 및 설치 중에 어려움을 야기하며 완성된 강철 구조물의 전반적인 성능을 저하시킬 수 있습니다.
심각한 경우 용접 변형으로 인해 추가적인 굽힘 모멘트, 2차 응력 및 정렬 문제가 발생할 수도 있습니다. 따라서 용접왜곡을 효과적으로 제어하는 것은 철구조물 설계, 제작, 품질관리에 있어서 중요한 부분이다.
용접하는 동안 용접부 주변의 강철은 빠르게 가열된 다음 불균일하게 냉각됩니다. 이러한 고르지 못한 열팽창 및 수축으로 인해 다음이 발생할 수 있습니다.
각도 변형
세로 수축
가로수축
굽힘 변형
뒤틀림
국부좌굴
전체 치수 편차
변형량은 판 두께, 용접 크기, 열 입력, 접합 설계, 용접 순서, 구속 조건 및 재료 특성과 같은 요인에 따라 달라집니다.
용접 품질과 구조적 강도 요구 사항을 여전히 충족할 수 있는 경우 홈 각도와 루트 간격을 가능한 한 작게 유지해야 합니다.
용착된 용접 금속의 양을 줄이면 열 입력과 용접 수축을 줄이는 데 도움이 됩니다.
항복 강도가 약 345 MPa 미만이고 경화성이 상대적으로 낮은 적합한 강철의 경우 과도한 열 입력을 피해야 합니다.
해당 용접 절차에서 허용하는 경우 예열 및 층간 온도를 적절하게 제어해야 합니다.
과 같은 저입열 용접 공정은 CO2 가스 차폐 용접 열 변형을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
모든 용접 매개변수는 승인된 용접 절차와 해당 프로젝트 표준을 준수해야 합니다.
두꺼운 강판의 경우 일반적으로 단일 패스로 큰 용접을 용착하는 것보다 다중 패스 용접이 선호됩니다.
다중 패스 용접은 열 분포를 더 효과적으로 제어하고 과도한 국부 변형을 줄이는 데 도움이 됩니다.
종방향 보강재 및 횡방향 보강재의 경우, 단속 용접은 구조 설계 요구 사항에 따라 허용되는 경우 용접 금속의 총량과 열 입력을 줄일 수 있습니다.
그러나 구조 계산, 피로 요구 사항, 밀봉 요구 사항 또는 프로젝트 사양에 따라 필요한 경우 연속 용접을 사용해야 합니다.
조인트의 양쪽에 접근할 수 있는 경우 대칭적인 양면 홈을 고려해야 합니다.
다중 패스 용접의 경우 용접은 가능하면 부품의 중립 축을 중심으로 대칭적으로 배치되어야 합니다.
이는 용접 수축의 균형을 맞추고 각도 왜곡을 줄이는 데 도움이 됩니다.
두꺼운 T-조인트 또는 십자형 조인트의 경우 홈 용접이 기존의 대형 필렛 용접보다 더 적합할 수 있습니다.
적절하게 설계되면 홈 용접은 필요한 접합 강도를 유지하면서 필요한 용접 금속 부피를 줄일 수 있습니다.
예상되는 각도 왜곡을 보상하기 위해 용접 전에 사전 설정 또는 역 변형을 도입할 수 있습니다.
용접 및 냉각 후 부품은 필요한 형상에 더 가깝게 돌아갈 수 있습니다.
이 방법은 일반적으로 강철 빔, H형강, 플레이트 및 기타 가공 부품에 사용됩니다.
예상되는 세로 및 가로 수축을 보상하기 위해 제작 중에 치수 공차를 통합할 수 있습니다.
예를 들어, 제작된 H-단면은 세로방향 용접 수축을 보상하기 위해 추가 길이가 필요할 수 있습니다.
실제 수당은 다음에 따라 결정되어야 합니다.
구성품 치수
판 두께
용접 크기
용접 공정
공동 구성
제작경험
승인된 용접 절차
단일 고정 값에 의존하기보다는 실제 생산 조건에 따라 수축 허용치를 검증해야 합니다.
긴 철재 부재의 경우 철판의 평탄도와 부품 조립의 정확성을 향상시켜 비틀림을 줄일 수 있는 경우가 많습니다.
중요한 요소는 다음과 같습니다:
정확한 홈 각도
일관된 루트 간격
올바른 멤버 정렬
적절한 용접 위치
정확한 전극 또는 용접 토치 방향
일관된 용접 매개변수
전체 부품에 걸쳐 균일한 용접 조건을 유지하면 고르지 않은 세로 및 각도 변형을 줄이는 데 도움이 됩니다.
구조 설계 중에는 가능하면 불필요한 용접을 피해야 합니다.
필요한 경우 심하게 용접된 조립품 대신 압연 강철 단면, 성형 부품 또는 표준화된 프로파일을 사용할 수 있습니다.
용접 수와 크기를 줄이는 것이 도움이 될 수 있습니다.
용접열 투입량 감소
변형 최소화
제작 시간 단축
교정 비용 절감
생산 효율성 향상
용접부는 단면의 중립축이나 중심선에 최대한 가깝게 위치해야 합니다.
대칭 용접 레이아웃은 불균형 수축으로 인한 굽힘 변형을 줄일 수 있습니다.
또한 용접 집중은 피해야 합니다. 왜냐하면 촘촘한 간격의 용접은 과도한 열 축적과 국부적인 뒤틀림을 생성할 수 있기 때문입니다.
다중 용접이 있는 부품의 경우 적절한 용접 순서가 필수적입니다.
구성 요소 설계에 따라 적합한 방법은 다음과 같습니다.
대칭 용접
백스텝 용접
스킵 용접
세그먼트 용접
중앙에서 양쪽 끝을 향해 용접
순서를 잘 계획하면 열을 더욱 고르게 분산시키고 변형이 한 방향으로 축적되는 것을 방지할 수 있습니다.
구조 설계는 불필요한 용접 연결을 최소화해야 합니다.
실용적인 경우, 압연 단면이나 성형 강철 부품이 제작된 용접 부품을 대체하여 보강재 및 용접 조인트의 수를 줄일 수 있습니다.
이는 용접 변형과 후속 교정 작업을 크게 줄일 수 있습니다.
두꺼운 판 맞대기 접합의 경우 X 홈 접합에는 기존 V 홈 접합보다 용착된 용접 금속이 덜 필요할 수 있습니다.
용접 금속 부피를 줄이면 다음을 줄이는 데 도움이 됩니다.
용접열 입력
가로수축
각도 변형
잔류응력
구조적 강도를 위해 큰 용접이 필요하지 않은 T-조인트의 경우 해당 설계 요구 사항에 따라 최소 실제 필렛 용접 크기를 선택해야 합니다.
구조적 조건이 허용하는 경우 단속 용접도 변형을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
용접변형은 제작시에만 고려하기보다는 구조설계단계에서 고려되어야 한다.
얇은 강판 구조의 경우 구조적 안정성을 높이고 파도 변형을 줄이기 위해 적절한 판 두께, 보강재 간격 및 용접 크기를 선택해야 합니다.
간단하고 규칙적인 구조 구성은 일반적으로 불필요하게 복잡한 용접 형상보다 제작 및 제어가 더 쉽습니다.
많은 용접 구조물에서는 가로 수축이 세로 수축보다 더 클 수 있습니다.
이러한 이유로 설계 시 용접 방향과 위치를 신중하게 고려해야 합니다.
가능한 경우 용접은 다음을 수행해야 합니다.
대칭으로 배열
단면 중심선에 가깝게 위치
과도한 집중을 피하세요
중요한 방향에서 변형을 최소화하도록 방향을 정하십시오.
이러한 조치는 용접 후 굽힘, 비틀림 및 치수 편차를 줄이는 데 도움이 됩니다.
적절한 제어 조치를 취하더라도 일부 변형이 여전히 발생할 수 있습니다.
일반적인 수정 방법은 다음과 같습니다.
기계적 교정
제어된 열 교정
언론보정
허용되는 경우 화염 교정
국부적 기계적 조정
강철 손상, 균열 발생 또는 재료 특성에 부정적인 영향을 미치지 않도록 교정 작업을 주의 깊게 수행해야 합니다.
효과적인 용접 변형 제어를 위해서는 구조 설계, 용접 절차 개발, 제작, 조립, 용접 순서 및 품질 검사 간의 조정이 필요합니다..
가장 효과적인 접근 방식은 제작 후 수정에 크게 의존하는 것보다 용접 전과 용접 중에 과도한 변형을 방지하는 것입니다.
용접 크기, 열 입력, 조인트 설계, 용접 순서, 조립 정확도 및 수축 허용량을 제어함으로써 철강 제작자는 더 높은 치수 정확도, 더 나은 설치 효율성 및 더 안정적인 구조 성능을 달성할 수 있습니다.
