鍍鋅管T型接頭焊接在實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

胡 明，徐銘華，馬宇飛

（臨海市豪情汽車工業(yè)學(xué)校，浙江 臨海 317000）

1 學(xué)習(xí)焊接技能對汽車維修專業(yè)學(xué)生的重要性

據(jù)公安部統(tǒng)計顯示，截至2019年底，機動車保有量達3.48億輛，汽車保有量達2.6億輛。因駕駛?cè)藛T水平、道路環(huán)境及其他因素等造成機動車上路后大小事故時有發(fā)生。無論是燃油車還是新能源汽車，車身的材料結(jié)構(gòu)都是一樣的，故汽車修理鈑金作業(yè)線成了一道繁忙的“風(fēng)景線”。汽車鈑金工成了當(dāng)下汽車行業(yè)中的緊缺技能人才。

金屬材料焊接是汽車修理工鈑金作業(yè)的必修課程。汽車鈑金作業(yè)主要以“敲敲打打、修修補補”為主，而汽車車身結(jié)構(gòu)上超過85%是焊接件。因此，修復(fù)中就離不開焊接。這當(dāng)中包含多種焊接方法（包括電阻焊、CO2氣體保護焊、焊條電弧焊等），鈑金工得樣樣精通[1]。

2 課程的教法

鍍鋅管焊接的課題訓(xùn)練必須安排在學(xué)生掌握了Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼T型接頭平角焊和立角焊焊接技能之后，學(xué)生有了一定的焊接基礎(chǔ)技能（引弧、運條、焊接參數(shù)選擇和焊接技巧），再學(xué)習(xí)鍍鋅管焊接對電弧長度、焊接時間、焊接角度有較好的把控能力。

本課題訓(xùn)練主要通過對金屬材料的焊接性能分析、鋅元素對焊接質(zhì)量的影響、鍍鋅管的焊接工藝分析及施焊步驟、技能的拓展與延伸。逐漸深入，最終將所學(xué)的技能在實際生產(chǎn)中得以應(yīng)用。這樣既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時又能將作品用于實際生活中。另外，將下料后的邊角料用于學(xué)生的練習(xí)用料，大大降低了學(xué)生的實訓(xùn)成本，學(xué)生的操作水平也得到了很好的鍛煉。

3 金屬材料的焊接性能

金屬材料的焊接性能主要取決于焊接母材的碳含量、合金元素含量、厚度；焊接方式及焊接環(huán)境；焊條（絲）及焊接工藝參數(shù)選擇等。鋼的含碳量越低，可焊性相對越好，所以低碳鋼一般都具有良好的焊接性，而鑄鐵的可焊性很差，需要采用特定的工藝進行焊接。同時，合金元素的加入，會使焊接接頭產(chǎn)生脆化、裂紋、層狀撕裂等焊接缺陷，也影響著金屬材料的焊接性能。

4 鋅元素對焊接質(zhì)量的影響

鍍鋅管是在低碳鋼的外層表面采用熱鍍的方法鍍上一層厚度約0.02mm的鋅層。鋅元素的熔點、沸點較低（熔點約419℃，沸點約908℃），在焊接過程中因電弧熱原因會產(chǎn)生鋅蒸汽，引起如圖1所示的焊縫氣孔缺陷。同時，熔化后的鋅水會沿晶界深入造成焊縫金屬浸蝕，形成“液體金屬脆化”，產(chǎn)生脆性化合物。最終致使焊縫金屬塑性降低，在拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂紋，甚至是穿透裂紋，如圖2所示。另外，在焊接參數(shù)選擇不當(dāng)時會產(chǎn)生FeO-MnO-SiO2三組分系氧化物夾渣的焊接缺陷。由此可見，如何處理鋅在金屬焊接過程中對焊件產(chǎn)生不利影響成為鍍鋅管焊接作業(yè)的首要任務(wù)[2-4]。

技術(shù)要求：

（1）焊接完畢，只允許清除熔渣和飛濺。

（2）不允許錘擊、修銼和修補焊縫。

5 鍍鋅管的焊接工藝及施焊步驟

完成如圖3課題訓(xùn)練，鍍鋅管的焊前準備與低碳鋼是一樣的，焊條的選擇因考慮焊接操作性，一般選用E4303（J422）焊條。施焊過程中，當(dāng)焊接的厚度在6mm以上，為了降低未焊透的可能性，應(yīng)采取多層焊接工藝，且在打底層焊接時，最大限度的使鍍鋅層熔化，從而達到鋅元素的汽化和蒸發(fā)，最終逸出焊縫。當(dāng)焊件厚度小于6mm時，多采用單層焊，且焊腳尺寸等于焊接厚度。

圖3 課題訓(xùn)練圖

5.1 焊前準備

（1）焊機：BX1-200。

（2）焊條：E4303（J422），?3.2或?2.5。

（3）工、量具：90°焊接定位器、角焊規(guī)、敲渣錘、角磨機、砂輪切割機、面罩、焊接手套。

（4）備料：40×40×320（1根）、40×40×190（1根）、40×40×160（1根）。

（5）用角磨機打磨鍍鋅層：鍍鋅層的厚度約0.02mm，打磨不宜過深，見光即可。

5.2 焊接步驟及方法

（1）焊接電流：85A～100A。

（2）定位焊：選用90°焊接定位器，固定好焊件后，在四個角上分別點焊固定。

（3）焊接角度：調(diào)整焊條與焊鉗的夾持角度為120°～150°；焊條與焊件上下成45°，向右傾斜15°～20°（右夾角70°～75°）。

（4）焊接手法：平焊從左往右采用倒退焊法，立焊自下而上做堆焊；每一個焊點都要趁前一個焊點還未冷卻呈亮紅色狀態(tài)立即快速引弧焊接，并且擊穿前一焊點。同時，后面的焊點應(yīng)壓住前一焊點約1/2～2/3，使整條焊縫成魚鱗狀，如圖8所示。

①采用?3.2直徑焊條，以快速點焊的方法進行（即：快速引弧成功后，控制好電弧長度在2～2.5mm左右，保持焊接約3S后，迅速滅弧）。②采用?2.5直徑焊條，先將焊條端部（立焊向上、平焊向右）移出約5mm左右以劃擦的方式快速引弧成功后，迅速運條至起焊位置以類似月牙形方法運條施焊，而后迅速滅弧（如圖4）。

圖4 運條法

（5）收尾：收尾時要填滿弧坑（可采用反復(fù)斷弧法收尾如圖5或回焊法收尾如圖6）。

圖5 反復(fù)斷弧法

圖6 回焊法

（6）要求：焊縫要光滑平整、高低均勻、寬窄一致，且無夾渣，無氣孔。

（7）清理、檢驗焊件：先用敲渣錘和鋼絲刷清理焊件上的焊渣和飛濺物，如圖7所示。之后用角焊規(guī)檢驗焊件（角焊縫一般只作外觀檢驗）。

圖7 清理前效果

圖8 清理后效果

6 技能拓展與延伸

知識應(yīng)學(xué)以致用，學(xué)生在掌握了鍍鋅管的平對焊、平角焊和立角焊操作要領(lǐng)，并達到技能考核要求后，才可以進入技能拓展與延伸階段。本階段主要是產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)，每2人～3人為一組，相互配合，輪流作業(yè)，完成如圖9所示的汽車發(fā)動機缸體測量臺架的焊接作業(yè)。

圖9 汽車發(fā)動機缸體測量臺架效果圖

7 結(jié)論

在掌握了4mm厚Q235鋼板的平角、立角焊接技能的基礎(chǔ)上，通過上述從焊接處的鍍鋅層打磨處理，鍍鋅鋼管的特點分析，焊接工藝步驟制定，直至拓展任務(wù)等一系列的學(xué)習(xí)，以及針對性的訓(xùn)練后，學(xué)生基本熟悉了鍍鋅方管的焊接工藝性能和焊接技巧。最后再完成拓展任務(wù)（汽車發(fā)動機缸體測量實訓(xùn)臺架）的時候，所焊的焊縫基本符合焊接質(zhì)量要求。拓展任務(wù)階段每組由2人～3人組成，輪流焊接，有對比有差距，便于相互交流學(xué)習(xí)。這個階段不僅僅是考驗學(xué)生個人的技能水平，更能反應(yīng)出學(xué)生在團隊協(xié)作中組織性與協(xié)調(diào)性。

從中印證了：焊接實訓(xùn)教學(xué)不僅是將理論知識與實訓(xùn)技能完美結(jié)合，更要做到實訓(xùn)技能與實際生活有效對接。指導(dǎo)教師在此當(dāng)中扮演“導(dǎo)演”的角色，搭起舞臺，引導(dǎo)學(xué)生在技能標準的框架內(nèi)自主學(xué)習(xí)、相互交流。讓學(xué)生能夠?qū)W(xué)到的技能立即在現(xiàn)實產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中得到運用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使課堂不再枯燥無味。同時，在后期的汽車專業(yè)課程實訓(xùn)中也帶來了成就感和自信心。實實在在做到課堂有愿做事，人人都參與，事事有標準。