薄板焊接工藝及焊縫質量控制

臧立歡　劉永慶　劉春

摘 要：薄板焊接是焊接工業施工中的一項重要工作，應用也非常廣泛，可以用作船舶制作、設備輔助平臺、廠房參觀走廊等。薄板焊接在焊接工藝中屬于難度較高的一種焊接工藝，在日常對薄板進行焊接工作的過程中往往會因為各種因素導致薄板變形，所以本文以薄板焊接工藝及焊縫質量控制為重點內容展開相關的討論，針對如何能夠有效防止薄板變形展開的相關質量控制措施的分析，希望可以為今后薄板焊接工藝的進步提供一些幫助。

關鍵詞：薄板焊接;焊接工藝;焊縫;質量控制

引 言：

對于薄板焊接工藝來說不論是在于宏觀上的焊縫成型來說，還是對于微觀視角下的焊縫力學的性能來說，均需要達到相關的標準才可進行后續焊接工作。合理的施工工藝安排，是要在掌握其產生機理原理分析的基礎上產生的，也就是要理論與實踐相結合，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。

一、薄板焊接工藝分析

規模型焊接施工中通常采用電弧焊設備。電弧焊接設備采用微機控制系統，可對焊接電流、焊接速度、弧長等多項焊接工藝參數進行分析，對焊接程序和參數變化顯示和數據存儲，建立焊接順序控制系統、PID調節系統、最佳及自適應等各種控制系統。薄板在焊接中容易產生較大的焊接變形或出現表面缺陷，主要原因是選用的焊接工藝參數不當。和普通焊接工藝類似，薄板鋼焊接工藝需要確保執行的力度，首先需要對焊接工藝進行有效的了解，重視焊接時的監測和控制工作，依照焊接的具體要求進行操作。在不同的外界環境中，選用不同的焊接材料或焊接設備時，需要對應采取不同的焊接工藝參數。因此在實際工作中，需要針對各種具體情況，在施焊前通過實驗制定出相應的焊接工藝參數。

二、關于薄板焊接產生缺陷和變形的主要原因

在薄板的焊接工藝中能夠引起焊接薄板變形的因素有很多，薄板焊接過程中一般會產生的壓曲和變形兩種物理現象，這就是所謂的板殼理論。焊接薄板時，可以將薄板分為焊接區和非焊接區，能夠引起焊接薄板變形的因素有很多，在引起薄板焊接變形的眾多因素中主要存在以下多個方面，例如：外力影響、焊接熱輸出的位置、焊接材料的物理性能、焊接工藝的順序等。各種因素有著不同的變形狀況：

1.外力因素：

因為薄板的厚度很薄，所以在實際操作過程中，不小心的碰撞、甚至拿取的方式、或者一個焊接操作工人的重量都可能會造成薄板產生一定的外力變形。

2. 焊接熱輸出的位置

首先是在爐體的制造過程中，如果是熱輸入越大則對焊接造成的影響的可能性越大，變形程度也就越大。尤其是對于使用焊接熱輸入大的地方就有著更大的變形程度。

3.焊縫的形狀

在對焊縫形狀的研究表明，如果尺寸分布不均勻，其造成的變形就會越復雜，焊縫出現的數量也就會越多，從而造成的變形程度以及變形數量也會越多。

4. 焊接工藝的影響

（1）焊接電流。

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） 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。

（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。

三、加強薄板焊接中焊縫的控制策略

1.控制焊接熱量的輸入

在控制薄板的過程中，針對焊接時熱輸入量較低和薄板焊接能量較為集中的地點，可以積極選擇降低輸入熱量的焊接方法，因此能夠降低薄板產生變形或者表面缺陷的發生概率，要想有效降低焊接熱輸入量，可以采用二氧化碳保護焊的焊接方法，通過二氧化碳的保護功能，才能更好地焊接出高質量的薄板。

2.選擇合理的焊接工藝

針對薄板焊接選擇何種恰當的工藝完成焊接也是有效控制薄板焊接出現裂縫和變形的重要策略，其中對焊接胎膜在焊接中能夠產生反方向變形的原理加以利用，在焊接徹底結束后再放松焊接胎膜，這樣才能讓焊接胎膜的固定力量徹底促進薄板焊接形成預定的尺寸。與此同時，還需要對焊道進行控制，通過一些較小的熱輸入焊條，能夠有效的避免焊接的過程中出現形變，其次選擇合適的電流，焊接過程不操之過急，嚴格按照焊接工藝參數施工。

3.加強薄板焊接中焊縫的控制

第一，在薄板的焊接中需要焊接工人根據薄板的尺寸盡量選擇形狀及尺寸合適的焊條，一旦選擇了不適合的焊條，不僅無法滿足薄板焊接需要，在焊接后也無法承擔相應的重力和承載力，直接造成焊接薄板的變形或者引發質量問題。第二，一般情況下，要盡可能控制焊縫的尺寸，越小尺寸的焊接縫對薄板焊接越有利，其應用的焊接原理就在選擇焊條尺寸越小越容易增強控制焊縫的能力，在焊縫中填入更小尺寸的填充物，這樣不僅能夠有效保證薄板焊接質量，還能夠起到美觀和控制變形的作用。另外在薄板焊接中要想有力控制焊接質量，可以預先采用包邊機將薄板折處一定的邊角彎度后，能夠有效降低薄板焊接變形;第三，科學安排焊縫位置，盡量讓焊縫始終保持在薄板中心兩側，這樣有助于薄板兩側相互抵消在焊接中產生的相互作用力。

4.焊接過程的控制

依照實踐過程中的相關要求，發現在焊接的時候可以通過一些特殊的方法對焊接工藝進行控制，比如說溫差法、減少焊接熱輸入法等，都可以大幅度的降低焊接過程中的溫度，讓形變量減少。盡管這種方式在一定程度上可以讓殘余應力降低，控制形變。然而無法完全將形變消除，想要將焊接過程中出現的形變問題有效的消除，需要將薄板壁構件焊接過程的影響因素進行分析，在此過程中想要避免薄板平面，需要讓薄板工件的瞬態面外失不穩形變等情況得到控制。在日常操作的時候，可以利用不同程度的溫度差異讓薄板邊緣的受力情況降低，確保溫差拉伸效應，就算有應力形變問題，也能夠在焊接的時候實時的進行控制和調整，保證焊接的過程中焊薄板的平直狀態不會出現失穩變形的問題。

四、結束語

總而言之，從薄板焊接工藝的角度進行分析，無論是在宏觀方面分析焊縫成型，還是在微觀方面分析焊縫力學性能，都需要符合相應的國家標準和行業要求，只有如此才能進行后續的焊接操作。只有做到不斷進益求精，才能焊接出更高質量的優秀產品，掌握科學的焊接方法和注意事項，在日后的焊接工藝中不斷地探索和總結，最終能夠促進薄板焊接的質量不斷提升。

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