薄板焊接工藝及焊縫質量控制探究

閆浩哲 李正強

摘 要：薄板焊接工作的實施，經常會因為各種因素的影響而使薄板出現變形現象，其中，最容易出現變形的薄板是1-2mm的薄板，在實際焊接的時候，會因為微小的影響引發嚴重的變形。如今，在研究薄板變形焊接問題的時候，應該注重對焊接工藝的研究。鑒于此，本文就薄板焊接工藝及焊縫質量展開探討，以期為相關工作起到參考作用。

關鍵詞：薄鋼板；焊接工藝；質量控制

1.焊接過程中產生變形的原因

厚度為2mm左右的鋼板使用比較廣泛，是一種典型的薄板，在施工過程中經常使用電弧焊設備來完成焊接工作。在此過程中，電弧焊設備運用的是微機控制系統，該系統的有效運用能夠計算焊接弧度、焊接電流和焊接速度，同時還能夠按照具體的工藝參數開展一系列分析工作，使焊接參數和焊接程序之間建立一定的關系，并且存儲在數據中。在開展薄板焊接工作的過程中，經常會面臨表面缺陷以及焊接變形問題，導致這種現象存在的關鍵原因是因為薄板焊接過程中對于參數的要求比較高，在實際焊接的時候很容易因為參數的變化而使焊接工作發生改變。因此，需要根據外界環境的變化，選擇不同的焊接方法以及焊接材料設備，從而有效控制焊接參數變化帶來的影響。由此可見，在具體實施焊接工作的過程中，應該根據不同的情況選擇對應的焊接工藝，只有這樣才能夠很好地控制薄板的焊接質量。在焊接過程中，焊接變形現象各不相同，最為常見的變形主要體現在以下方面：縱向收縮變形、橫向變形、扭曲變形以及彎曲變形等各種方式。

2.薄板焊接工藝分析

作為電弧焊中的一種，埋弧焊適合用在焊縫長、批量大的較大直徑或者直線環形焊縫的焊接工作中，因此，薄板的焊接在工業化生產的過程中多使用埋弧自動焊的方法。一般情況下，埋弧焊的電流過大，并且熔深大，熔池與電弧和空氣之間的接觸比較少，焊縫中的雜質也比較少，可以有效確保焊縫的質量。在此過程中，可以不對薄板的焊接縫留間隙，并且不開坡口，這樣一來不僅能夠提升生產效率，同時還能夠降低焊絲的填充數量。

2.1焊接電流

焊接過程中一個最重要的參數是焊接電流。在選擇焊接電流的時候，應該考慮焊條直徑、焊條類型、接頭形式、焊件厚度、焊道層次、焊縫位置等各個方面的因素，綜合各個方面的因素選擇出最佳的電流。如果焊接電流太大，就會增加余高以及焊縫厚度，降低焊縫寬度，并且很有可能出現燒穿、咬邊等缺陷；然而，焊接電流太小就會出現夾渣以及焊縫沒熔透的問題。

2.2焊接電壓

電弧的長度決定了電弧電壓的大小。電弧過長，則電弧電壓也相對過高；電弧太短，則電弧電壓就相對較低。電弧電壓會對焊縫的寬度產生影響，電弧電壓加大，就會增加焊縫的寬度，焊縫的余高和厚度就會減少，隨之飛濺也會減少，導致不易控制焊縫的成形。

2.3焊接速度

焊接的生產率與焊接速度的大小有著直接的關系。當提高焊速的時候就會導致能量下降，熔寬、熔深以及余高都會減小。為了加快焊接速度，在確保焊接質量的基礎之上，需要使用較大的焊絲以及焊接電流，確保焊接的寬窄和焊縫高低一致。

2.4焊條直徑

選擇合適的焊絲直徑是確保焊接工作效率以及質量的關鍵。通常情況下，需要根據焊件的厚度選擇焊絲的直徑，并且還要考慮施焊位置、接頭形式以及焊接的層數。對于重要的焊接結構，還應該考慮焊接的熱輸入量。

2.5其他因素

焊接環境方面，過低的環境溫度會增加焊縫金屬的冷卻速度，有可能使材料變脆，在焊接應力作用下出現裂紋；雨雪天氣或濕度過大時，由于焊縫區水分較多時易使焊縫出現氣孔等。焊工資質方面，焊工屬于特種作業，按規定焊工必須持證上崗。

3.薄板焊接試驗

3.1試焊準備

焊接前，要檢查焊絲和焊劑，試焊薄板連接布置的設計，焊接變形的防止，焊接設備的檢驗，焊接質量和操作技能的檢查。母材模型的焊前檢驗，工廠質量檢驗證書等； 檢查電線的化學成分和直徑，檢查電線編號是否與指定的電線相同；檢查埋弧焊劑的濕度并在使用前使其處于干燥狀態。

3.2試件薄板的定位

焊接點焊通常很短，并確保在焊接過程中不會松動。由于點焊仍然是正式焊接后焊縫的一部分，因此點焊的焊接材料應與正式焊接材料相同。定位焊縫的起弧和弧形接收端應該是圓形的，以防止焊接端在兩端焊接。

3.3焊接質量控制

如果焊接組件間隙太小，鈍邊太粗，電極直徑太大，電流太小，速度太快，電弧太長等。 并且焊件表面的界面氧化膜，油漬等不清洗，很容易產生未熔化，不焊接。在保證焊接中焊孔直徑的前提下，注意埋弧焊機的行進速度，不要太快或太慢，太快會導致焊縫不能穿透，太慢會導致焊縫控制焊縫表面出現咬邊。首先，為了在焊接時嚴格控制熔池的形狀，通常適當的是將焊池控制成扁平的橢圓形； 二是要預防接頭超高。在焊接之前，首先使用研磨機研磨焊縫處的斜坡形過渡區，并在焊縫前方10 mm處開始電弧。 電弧點火稍微伸長，然后移動到接頭。孔是由熔池中的氣泡形成的空腔，其在焊接期間固化時不會逸出。造成這種情況的主要原因是溝槽邊緣不干凈，有水分，油污和鐵銹；電極或焊劑未按規定干燥，芯被腐蝕或涂層劣化或剝落。另外，埋弧自動焊接電壓太高而不能在焊接過程中產生孔隙。選擇合適的焊接電流和焊接速度，仔細清潔溝槽邊緣的水分，油污和鐵銹，避免產生氣孔。在焊接過程中注意焊劑的流出速度，以確保完全覆蓋焊池。

3.4焊接試樣的提取

選擇焊縫外觀均勻均勻，焊縫和附近表面無裂紋，未熔化，氣孔，夾雜物和飛濺等缺陷，焊縫成型美觀；焊縫表面不低于母材表面，焊縫高度由焊縫檢驗尺測量，以滿足要求，并使基材平滑過渡；焊縫底切深度不得超過0.1 mm，長度不得超過焊縫總長度的5。

4.薄板焊接工藝及焊縫質量控制策略

4.1對熱輸入的控制

在對薄板具體焊接工作的過程中，對于能量較為集中部分或者是熱輸入較低的地方可以選擇降低焊接方法，這可以有效地減少焊接變形的發生。通常還可以使用是二氧化碳保護焊的方法，二氧化碳能夠薄板有著較好的保護作用，因此焊接出來的成品有著較好的質量。

4.2對焊縫的控制

這時候就需要根據實際情況來選取最為合適的尺寸以及形狀的焊條，并且還需要在能夠滿足焊接的前提下，確保有足夠的承載能力，并盡可能使用小的焊縫尺寸。 主要的原理就是為了能夠在最大程度上減少焊縫的填充量，如此一來既能夠保障質量，不會產生變形，用料更省還能起到一定的美觀作用。另外還可以使用先進的折邊機，來對薄板進行折邊操作，在保證折彎角度的情況下，盡可能的使用機械彎折，機械彎折的最大好處就是能夠減少焊縫的數量。最后還需要對焊縫的位置進行合理科學的安排，最好是能夠將焊縫保持在中心軸兩側的位置，這樣，在焊接過程中發生的變形可以起到一定的抵消效果。

4.3對工藝的控制

選擇合理的裝配和合理的焊接順序是不夠的。 其主要的方法就是利用焊接胎所具有的特性即在焊接的時候能夠反向變形，當焊接結束之后，松開焊接胎，這樣焊接完成的尺寸以及形狀均會在焊接胎的壓力固定下符合有關技術要求。

結語

總之，對于薄板焊接工藝，無論是在微觀焊縫形成還是在微觀視角下的焊接力學性能，需要所有相關標準來進行后續焊接工作。只有這樣才能夠避免在對薄板焊接工作進行的時候因為工人操作不當從而帶來的參數變化最終使得工人的人工成本增加，對設備對材料造成能耗加大的浪費現象，才能夠帶來更好的經濟效益。

參考文獻：

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[2] 徐惠妍.不銹鋼薄板搭接激光焊接頭超聲相控陣檢測研究[D].長春工業大學，2018.

（作者單位：上海振華重工（股份）有限公司長興分公司）