薄板焊接工藝及焊縫質(zhì)量控制

朱玉河 賈榮輝

【摘 ?要】薄板焊接是焊接工業(yè)施工中的一項(xiàng)重要工作，應(yīng)用也非常廣泛，可以用作設(shè)備輔助平臺(tái)、廠房參觀走廊平臺(tái)等。在實(shí)際需求中許多產(chǎn)品會(huì)要求質(zhì)量且重量比較輕巧，這就需要再施工中采用薄板材料。但是我國在薄板焊接工藝方法比較陳舊，先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用不廣泛，所以為了保證薄板焊接質(zhì)量，必須采用合理的焊接工藝，加強(qiáng)各環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)控，最大程度地減小變形，從而保證薄板焊接的工程質(zhì)量。本文針對(duì)薄板焊接工藝及焊縫質(zhì)量控制。

【關(guān)鍵詞】薄鋼板;埋弧焊;焊接工藝;質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：TG44 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

對(duì)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(duì)于微觀視角下的焊縫力學(xué)的性能來說，均需要達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)才可進(jìn)行后續(xù)焊接工作。只有這樣才能夠避免在對(duì)薄板焊接工作進(jìn)行的時(shí)候因?yàn)楣と瞬僮鞑划?dāng)從而帶來的參數(shù)變化最終使得工人的人工成本增加，對(duì)設(shè)備對(duì)材料造成能耗加大的浪費(fèi)現(xiàn)象，才能夠帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。

1、薄板變形的物理現(xiàn)象

在薄板焊接過程中一般會(huì)產(chǎn)生的壓曲和變形兩種物理現(xiàn)象，這就是所謂的板殼理論。焊接薄板時(shí)，可以將薄板分為焊接區(qū)和非焊接區(qū)，一般在焊接區(qū)會(huì)產(chǎn)生較大的變形量，在非焊接區(qū)一般不會(huì)因?yàn)楹附右鸷附幼冃?。但是因?yàn)楸“宓暮穸群鼙?，所以在?shí)際操作過程中，一個(gè)焊接操作工人的重量都可以使薄板產(chǎn)生一定的變形。所以，在薄板焊接過程中我們很難保證薄板焊接不產(chǎn)生變形，這些變形必將會(huì)影響焊接的質(zhì)量，這也是我們對(duì)薄板焊接工藝進(jìn)行研究的價(jià)值所在，我們需要在不能完全消除的前提下盡量減少在薄板焊接過程中的變形，提高薄板焊接的合格率。

2、薄板焊接工藝方法

第一，先短后長。在進(jìn)行焊接時(shí)需要先施焊短焊縫部分，再施焊長焊縫部位。焊接方式有很多種，但是在進(jìn)行長距離焊接時(shí)，我們采用間斷焊接的方式進(jìn)行焊接，同時(shí)先焊里或者先焊外對(duì)于薄板變形量也有一定的影響，一般在進(jìn)行薄板焊接時(shí)我們采用從薄板內(nèi)部往外部進(jìn)行焊接。第二，均布對(duì)稱施焊。在中國的建筑中非常重視對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其實(shí)在焊接工藝中也非常注重對(duì)稱焊接。在空間足夠的前提下，我們一般安排多名焊工采用同時(shí)均布對(duì)稱的施焊方式進(jìn)行焊接，采用對(duì)稱焊接工藝不僅可以使薄板受熱、受力均勻，還可以將應(yīng)力進(jìn)行相抵消，可以減少應(yīng)力集中，這樣可以大大減少在焊接過程中因不對(duì)稱問題引起的薄板變形、起鼓現(xiàn)象。第三，采用氣保焊與半自動(dòng)切割機(jī)結(jié)合施焊。薄板焊接對(duì)于焊接技術(shù)要求比較嚴(yán)格，要想保證焊接質(zhì)量，一般采用半自動(dòng)切割機(jī)代替人工焊，這樣可以保證焊縫外形質(zhì)量良好，焊縫大小合適、直線度良好，對(duì)提高焊接質(zhì)量有很大幫助，也是薄板焊接過程中一項(xiàng)非常重要的焊接工藝。

3、薄板焊接發(fā)生的主要原因剖析

從力學(xué)的角度出發(fā)，薄板焊接出現(xiàn)變形的主要原因是在焊接人員焊接器件時(shí)，由于薄板的不同部位溫度存在差異，因此產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)的殘余應(yīng)力，最終出現(xiàn)薄板出現(xiàn)形狀變化。焊接件變形的影響因素主要涉及切割方法、焊接方法、點(diǎn)固焊工藝、焊接熱輸入和薄板厚度幾個(gè)方面。

3.1切割方法和切割質(zhì)量的因素

激光切割與等離子切割是當(dāng)前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的切割技術(shù)，激光切割相對(duì)來說性能比較優(yōu)越，這得益于激光切割的熱源集中，瞬間將板材切開，因此熱效應(yīng)小，由此產(chǎn)生的殘余應(yīng)力也比較小，不容易出現(xiàn)變形的情況，而且其開口也相對(duì)平整。與此同時(shí)，等離子切割的邊緣會(huì)不均勻，容易造成焊接后焊縫凸起。相反，激光切割后材料由于比較整齊平整，在焊接后焊縫相對(duì)平坦，凸起的現(xiàn)象不容易發(fā)生。通過以上分析，焊接材料在進(jìn)行切割時(shí)，控制切割精度對(duì)保證切割質(zhì)量有重要的影響。

3.2焊接方法的分析

焊接方法由具體的焊接工藝決定，采用什么樣的焊接工藝在一定程度上決定著薄板的焊接質(zhì)量。在選取焊接工藝時(shí)，要根據(jù)板材的厚度，具體控制焊縫的高度和寬度及均勻性;選取適當(dāng)?shù)碾娏?選擇合適的焊條;起弧和收弧的控制;牢固度的控制等，焊接結(jié)束后要從外觀上也可以分析具體的焊接質(zhì)量。

3.3點(diǎn)固焊工藝的因素

在點(diǎn)焊施工中，焊點(diǎn)間距的控制十分重要，焊點(diǎn)間距的選擇在一定程度上會(huì)關(guān)系到焊接質(zhì)量，技術(shù)人員應(yīng)該依據(jù)實(shí)際情況選擇合適的焊接工藝，嚴(yán)格控制焊接變形。同時(shí)，我們需要將焊點(diǎn)的數(shù)量、距離等參數(shù)考慮在內(nèi)。如果選用不合適的點(diǎn)焊工藝，會(huì)對(duì)焊接前后的殘余應(yīng)力將失去正常的控制，造成焊接質(zhì)量無法得到保證。在選擇焊接尺寸時(shí)也應(yīng)該格外注意，倘若選擇過大的尺寸，那么焊縫的背面將不會(huì)完全穿透，并且將損害接頭的完整性。倘若選用的尺寸較小，則在焊接過程中板材會(huì)破裂，導(dǎo)致無法保證焊接間隙。由此可見，如果相對(duì)薄板焊接變形采取有效措施，就需要處理好點(diǎn)固焊工藝的注意事項(xiàng)。

3.4熱輸入對(duì)焊接質(zhì)量的影響

眾所周知，焊接熱輸入能夠?qū)堄鄳?yīng)力產(chǎn)生一定的作用，從而引起焊接器件的變形。為了盡可能降低焊接應(yīng)力和變形程度，我們需要盡可能少地使用焊接，以確保不會(huì)對(duì)焊接成型產(chǎn)生負(fù)面影響。一旦選用時(shí)間焊接，就需要匹配三元甚至四元保護(hù)氣體以保證焊接的順利進(jìn)行。

3.5薄板厚度的因素

如果焊接的鋼板厚比較厚，則鋼板的抗彎性相對(duì)較大，焊接鋼板也就不容易出現(xiàn)變形。相反，如果鋼板的厚度相對(duì)較薄，那么在實(shí)際的焊接過程中，鋼板就無法對(duì)焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行有效應(yīng)對(duì)，就會(huì)造成薄板的彎曲，進(jìn)而產(chǎn)生較大幅度的變形。

4、對(duì)此薄板焊縫質(zhì)量控制策略

4.1對(duì)熱輸入的控制

在對(duì)薄板具體焊接工作的過程中，對(duì)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，這樣就能夠有效的降低焊接變形情況的產(chǎn)生。通常還可以使用是二氧化碳保護(hù)焊的方法，二氧化碳能夠薄板有著較好的保護(hù)作用，因此焊接出來的成品有著較好的質(zhì)量。

4.2對(duì)焊縫的控制

這時(shí)候就需要根據(jù)實(shí)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，保證有足夠的承載力下，盡可能的使用較小的焊縫尺寸。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(zhì)量，不會(huì)產(chǎn)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(jìn)的折邊機(jī)，來對(duì)薄板進(jìn)行折邊操作，在保證折彎角度的情況下，盡可能的使用機(jī)械彎折，機(jī)械彎折的最大好處就是能夠減少焊縫的數(shù)量。最后還需要對(duì)焊縫的位置進(jìn)行合理科學(xué)的安排，最好是能夠?qū)⒑缚p保持在中心軸兩側(cè)的位置，這樣在焊接過程中出現(xiàn)的變形能夠起到一定的互相抵消作用。

4.3對(duì)工藝的控制

選擇合理的裝配以及合理的焊接順序還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要選擇合理的工藝來對(duì)其進(jìn)行焊接。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(shí)候能夠反向變形，當(dāng)焊接結(jié)束之后，松開焊接胎，這樣焊接完成的尺寸以及形狀均會(huì)在焊接胎的壓力固定下符合有關(guān)技術(shù)要求。

結(jié)束語

在日常對(duì)薄板進(jìn)行焊接工作的過程中往往會(huì)因?yàn)楦鞣N因素從而導(dǎo)致薄板變形，其中最易發(fā)生變形的薄板當(dāng)屬1-2mm的薄板，這一類的薄板在實(shí)際焊接過程中往往因?yàn)橐稽c(diǎn)微小的因素就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的變形。目前在針對(duì)薄板變形焊接的問題研究中，主要將研究重點(diǎn)放在工藝方面。

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（作者單位：中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司）