焊接質(zhì)量的控制措施的分析

周洪彬 ZHOU Hong-bin

（遼寧軌道交通職業(yè)學院，沈陽110023）

0 引言

我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的轉型階段，工業(yè)發(fā)展水平也處于快速上升時期，對機械設備的生產(chǎn)工作提出了更嚴格的標準。機械設備的性能、質(zhì)量與焊接工作的質(zhì)量和焊接時采用的技術具有密切的聯(lián)系。目前，人們對機械焊接質(zhì)量和焊接技術的要求已由之前的低標準向現(xiàn)在的高精度、高標準轉變。而機械焊接工作的質(zhì)量有一系列的綜合因素影響，因此必須分析出影響焊接工作質(zhì)量的因素，探討機械設備焊接工作存在的問題，采取針對性的措施，提高機械設備的焊接質(zhì)量，為我國經(jīng)濟發(fā)展提供助力。

1 機械焊接相關概述

1.1 機械焊接的內(nèi)涵

在機械設備的組裝工作中，負責組裝的人員按照圖紙或以往的工作經(jīng)驗將設備的各部分零件組合在一起，最后組裝成完整的設備。在設備組裝工作中有些步驟采用一般的方法難以起到較好的組裝效果，必須采用局部加熱的方法，將零件或部件與機械設備的其它部分連接在一起，這種工藝被稱之為“機械焊接”。在對零部件進行焊接的過程中，相對結構比較復雜，零部件的焊接方式多種多樣，且有些零部件重量和尺寸較大，對焊接質(zhì)量的提高帶來了一些影響，需要妥善處理。

1.2 焊接技術的分類

焊接技術多種多樣，根據(jù)不同的標準可將焊接技術分為不同的類別，常見的焊接方式有熔焊、壓焊、釬焊等。

①熔焊。熔焊是指通過高溫條件將焊接口熔化，因為被焊接的兩個部分是相互挨著的，在高溫和重力的作用下，原先相互分離的兩個部件會融合在一起，待兩個部分融合在一起之后停止高溫作用，再等到溫度降低至一定條件下兩個部件被牢牢地焊在一起，實現(xiàn)焊接目標。熔焊又可以細分為氣焊、電弧焊、激光焊接等，氣焊具體如圖1所示。

圖1 氣焊

②壓焊。壓焊是在一定條件下對待焊接的零部件或組合件施加必要的壓力，使得被施加壓力的零件產(chǎn)生變形或熔化，使得原先相互分離的部件之間的金屬離子互相作用，形成金屬鍵，從而實現(xiàn)焊接目的的一種工藝。壓焊工藝的核心是加壓，使各個分散的零部件在高壓力的作用下成為一體。壓焊工藝包括摩擦焊、高頻焊和爆炸焊等多種焊接技術。

③釬焊。釬焊是一種常見的焊接方式，在釬焊過程中，釬料的熔化所需要的溫度低于焊件，當溫度高于釬料熔點后，變?yōu)橐簯B(tài)的釬料滲透到固體焊件的縫隙處，進而實現(xiàn)部件連接的目的，具體如圖2所示。

圖2 釬焊

釬焊過程中要注意的是：在釬焊之前，要將焊件表面的氧化膜和銹跡清除干凈，提高釬焊的效果和速度。

釬焊工藝結合部位比較光滑，常被用于焊接精密、復雜和由多種材料構成的焊件，如印刷板電路、蜂窩板和合金刀具等，也是被古人最先使用的零件組合方法之一。

1.3 焊接工作質(zhì)量的影響因素

①焊接者的焊接水平。

焊接技術由多個步驟組成，過程較為復雜，需要焊接人員具有較高的綜合素質(zhì)，焊接不僅要求相應的從業(yè)人員具有必要的焊接專業(yè)知識，還要求其具有豐富的焊接實踐經(jīng)驗，也對焊接人員的心理素質(zhì)具有較高的要求。如果操作者對焊接缺乏足夠的了解，對焊接設備知之甚少，不僅不利于焊接工作的開展，還會帶來一系列安全隱患，對操作人員自身帶來安全威脅。

此外，部分焊接技術人員綜合素質(zhì)不高，責任觀念缺失，安全意識淡薄，在焊接工作中不僅不重視焊接工作的質(zhì)量，也不注重采取安全保護措施，不僅不利于企業(yè)焊接工作水平的提升，還會引發(fā)一系列安全事故，給企業(yè)帶來諸多不必要的損失。

②焊接步驟的順序。

焊接工作由一系列復雜的步驟組成，而一些步驟的順序不能顛倒，否則不僅會影響焊接后機械設備整體的牢固性，使機械設備的質(zhì)量較差，還會導致機械設備在后期使用過程中產(chǎn)生安全問題。因此，合理地設置焊接順序對于提高機械設備的質(zhì)量、安全性和耐用性都有相當明顯的作用。

然而目前，一些機械設備制造企業(yè)的焊接工序明顯不合理，也未能結合現(xiàn)實情況對焊接工作的順序進行調(diào)整，導致焊接后的部分穩(wěn)定性較差，相對劣質(zhì)，影響機械設備的正常使用，也給焊接工作的順利進行帶來了一定的阻礙。

③焊接后的處理工作。

焊接技術在本質(zhì)上是對兩個組合件之間的縫隙進行焊接，使其形成一個統(tǒng)一的整體，而焊接工序完成后需及時清除殘留的焊渣，否則會導致焊接部位產(chǎn)生新空隙，影響設備的穩(wěn)定性，給企業(yè)生產(chǎn)的效率和安全性帶來不利影響。此外，當前我國絕大多數(shù)地區(qū)的機械設備在開展焊接工作時使用的焊料都含有硫元素，若零部件的硬度較高，再加上凝固的速度過快的話，極易產(chǎn)生新的縫隙，如果焊接技術人員在焊接此類材料時未妥善處理潛在的焊渣，會導致縫隙的進一步擴大，大大降低焊接工作的質(zhì)量，也對機械設備的正常使用帶來負面影響。

④焊接結構。

在開展焊接工作前還應設計合理正確的焊接結構，若焊接結構不合理，會大大增加焊接變形的可能性。雖然操作人員會在焊接工序中借助加強板來對各個焊件增加約束，使零部件焊接后的穩(wěn)固性得到加強，但使焊接件穩(wěn)定所需的約束不是持續(xù)不變的，焊接工作越復雜，加強板等輔助手段所起的約束作用越弱。此外，借助加強板等輔助工具也會增加焊接步驟，增加焊接任務量，對焊接效率的提升帶來極為不利的妨礙作用。因此，在開展焊接工作前應對焊接部位和各個零部件進行仔細觀察，對焊接結構進行設計并作出優(yōu)化，減少焊接變形問題的出現(xiàn)，提高焊接工作的質(zhì)量和效率。

1.4 機械焊接工藝的發(fā)展趨勢

黨和政府大力提倡為實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化而努力，要積極開展經(jīng)濟建設工作，這使得機械設備相關的技術得到迅速發(fā)展，而與機械設備生產(chǎn)和制造相關的焊接技術也在處于不斷地改革和創(chuàng)新之中。因此，我國機械設備焊接技術未來的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出以下特征：

①焊接技術數(shù)字化。

隨著高科技手段的持續(xù)普及和新技術的持續(xù)發(fā)展，各行各業(yè)和各個地區(qū)都已經(jīng)開始推廣數(shù)字化。因而，在機械設備的焊接技術上，數(shù)字化技術和信息化手段也在得到了相應的應用，采用數(shù)字化手段開展焊接工作可保證焊接工序遵循科學的標準執(zhí)行，在某種意義上節(jié)省了人力、物力、財力，并能提高焊接設備的質(zhì)量和穩(wěn)定性。然而，在機械設備焊接步驟中，焊接工藝還是存在著不少問題，也不能最大限度滿足一些要求嚴苛的大型企業(yè)對設備的要求，這是由于我國數(shù)字化水平仍處在較低水平的緣故。因此，未來我國機械設備焊接工藝的速度化水平將會持續(xù)提升，焊接技術的信息化水平與西方國家之間的差距將持續(xù)減小。

②焊接過程智能化。

如今，人工智能已經(jīng)在我國得到相當程度的普及，且在機械制造業(yè)中得到了深度的運用。在焊接工藝的開展過程中，人工智能可將操作人員從繁忙的焊接工作中解放出來，要實現(xiàn)這個目標只需培養(yǎng)具有相關操作經(jīng)驗的工程師，編寫相應的操作程序，即可實現(xiàn)焊接過程的智能化和自動化。人工智能的使用可大大改善焊接工作效率低下的問題，不僅能對我國城鎮(zhèn)化水平的迅速提升提供助力，還能夠為工業(yè)企業(yè)的快速發(fā)展予以支持。

③焊接體系網(wǎng)絡化。

網(wǎng)絡技術的持續(xù)發(fā)展，使得世界各地先后邁入互聯(lián)網(wǎng)時代，網(wǎng)絡使得世界上各個地區(qū)和各個民族的日常活動關聯(lián)起來。因而，機械設備的焊接工作也應該借鑒這種思想，在保證焊接質(zhì)量和安全性的前提下，將焊接工藝和焊接步驟進行整理并形成規(guī)范化的焊接網(wǎng)絡，借助計算機開展遠程控制，減少人力資源的投入，大幅度的節(jié)省人力資源成本，消除資源的浪費問題，為我國各行各業(yè)智能化水平的提高和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展提供催化作用。

2 我國機械焊技術接存在的問題

2.1 控制工作不合理導致裂縫

焊接質(zhì)量受到諸多因素的影響，其中最主要的因素莫過于焊接裂縫。不少設備制造企業(yè)在對機械的零部件進行焊接時不能對母材和焊料中含有的硫元素進行精準把控，會使焊接后產(chǎn)生的晶體熔點較低，使焊接后的設備出現(xiàn)裂紋。此外，若焊接工作人員在開展焊接工作時未能做到對線能量正確運用，會使焊接后的部件柔韌性大大降低，在其他力的影響下形成裂縫。焊接環(huán)節(jié)中不正確的預熱、降溫過快或過慢也會使焊件脆性增加，進而導致裂紋的出現(xiàn)。

2.2 焊渣未及時清除

大多數(shù)的焊接工作者對焊接前的準備工作和焊接過程相對重視，而對焊接后的處理工作相對掉以輕心，導致了在焊接工作完成后產(chǎn)生的焊渣未能夠得到及時的處理，殘留在焊縫的內(nèi)部，長此以往使得焊渣進入縫隙中，導致金屬脫節(jié)，在后期的設備使用過程中極易產(chǎn)生嚴重的質(zhì)量問題，導致安全隱患，也會使焊件結合部位出現(xiàn)夾渣甚至導致較大裂紋的出現(xiàn)，影響金屬強度和設備的穩(wěn)定性，對機械設備使用壽命的增加產(chǎn)生極為不利的傷害。

2.3 焊接工序不合理

在大多數(shù)的焊接工藝中需要對焊件進行預熱和冷卻，兩個步驟之間的溫度相差甚大，會形成較大的溫度梯度產(chǎn)生巨大的殘余力，可能會導致金屬變形，也為焊縫的出現(xiàn)提供了有利條件。因此，焊接工作者應重視焊接技術的順序設置，焊接工序的混亂將會產(chǎn)生不可挽回的成本浪費。然而，目前一些企業(yè)特別是中小企業(yè)對焊接過程不夠重視，焊接工序不合理，依靠不合理的焊接經(jīng)驗任意設置焊接步驟，生產(chǎn)的機械設備質(zhì)量劣等，對本企業(yè)機械設備生產(chǎn)水平的提高帶來了不利影響，不益于機械設備制造企業(yè)經(jīng)濟效益的持續(xù)提升。

2.4 焊接缺陷

焊接缺陷也是影響焊接技術工作質(zhì)量的一個比較重要的因素。導致焊接缺陷的因素是多樣化的，例如：在焊接之前未能對焊件和焊料表面的油污進行清除，焊接過程中氣孔的產(chǎn)生導致焊接部位出現(xiàn)裂縫，過快的熔化速度和潮濕的操作環(huán)境均會導致焊接內(nèi)部的缺陷。在實際的焊接工作中，由于一系列綜合因素影響，焊接工作很難完全按照焊接人員的預期標準來進行，所以就會不可避免地產(chǎn)生一些或大或小的焊接缺陷，導致機械設備在后期使用的過程中出現(xiàn)一些問題，這些問題的解決都需要焊接工作人員在后期的處理工作中加大重視，及時處理焊接缺陷，增加機械設備的使用壽命，大幅度提高焊接質(zhì)量，焊接質(zhì)量有缺陷的部分如圖3所示。

圖3 焊接缺陷

3 焊接質(zhì)量的控制措施

3.1 不斷總結，完善焊接技術

焊接技術對焊接質(zhì)量的高低具有決定性作用。因此，焊接工作人員在開展焊接工作時，應通過多次試驗對焊接過程和焊接步驟進行優(yōu)化和調(diào)整，并注重總結以往焊接的成功經(jīng)驗和失敗教訓，不斷調(diào)整，使焊接技術達到完善。只有確定焊接工藝的合理參數(shù)優(yōu)化焊接工藝的操作順序，才能夠減少焊接過程中出現(xiàn)的不必要環(huán)節(jié)問題，大幅度優(yōu)化生產(chǎn)出來的機械設備提高焊接工作的有效性。另外，焊接工作人員還應對焊接步驟進行記錄和分析，并將焊接結果與預期的焊接目標進行比對分步驟進行分析，找出每一個焊接步驟存在的不足之處，不斷完善，使得焊接工藝達到先進水平，為本企業(yè)機械設備生產(chǎn)工作的順利開展和市場份額增加打下堅實的基礎。

3.2 合理設置焊接參數(shù)，減少焊接裂紋

焊接后出現(xiàn)的裂紋會對機械設備的安全性和使用壽命產(chǎn)生重大的影響。因此，焊接工作人員在焊接之前應重視焊接參數(shù)的合理設置，盡可能地減少焊接工作過程中或完成后出現(xiàn)的焊接裂紋。設置焊接裂紋時，焊接工作者應對焊接對象進行和精準地分析，根據(jù)焊接對象的不同特點設置相應的焊接參數(shù)。對金屬材料進行焊接時，焊接人員要對產(chǎn)生的焊接應力盡快進行消除，避免焊接裂紋的出現(xiàn)。通過加強板、多層法等輔助手段來提高焊接部位的穩(wěn)定性，同時參考不同焊接材料的特點來采取加熱和冷卻的方式，合理設置加熱和冷卻的步驟，避免加熱過快或降溫速度過快而產(chǎn)生的淬硬組織，將冷卻裂紋出現(xiàn)的可能性降到低水平。

3.3 重視焊接前的預熱和焊接后的熱處理工作

焊接之前進行預熱，能夠有效地降低冷卻時溫度的下降速度，接觸中的氫元素得到釋放，減少焊接后裂縫的出現(xiàn)。同時還能降低焊接后焊接體的淬硬程度，增強焊接部位的穩(wěn)定性，預熱還可有效地處理案件過程中出現(xiàn)的焊接應力。預熱雖可有效地減少焊接過程中出現(xiàn)的裂紋延緩冷卻后焊接體溫度的下降速度，但預熱也應注意一些事項。預熱時應注重對組件均勻預熱，不均勻的預熱不僅難以使焊接應力降低，反而會使焊接應力增加。且在加熱過程中，預熱溫度要保持穩(wěn)定，不能低于設定的預熱溫度。當焊接工作由于某一問題不能繼續(xù)下去時，應采取保溫的措施使溫度逐漸冷卻。繼續(xù)焊接前還要對焊件進行預熱，然后再焊接。焊接前的預熱工作可有效降低焊接工作中的焊接應力，提高焊接工作的質(zhì)量，提高設備的質(zhì)量和耐用性。

焊接后熱處理是在焊接工作完成后對整個組合件或部分組合件進行加熱，然后使其逐步冷卻的一種方法。焊后熱處理的主要作用是消除組合件中的氫元素，改善焊接組織的綜合質(zhì)量，提高結合體的柔韌性和塑性，增強機械設備的綜合性能。

3.4 配備焊接質(zhì)量控制的基礎設施

若想對焊接質(zhì)量進行控制，配備先進的基礎設施是極為必要的。若想使焊接質(zhì)量達到預期目標，就必須對焊接材料和焊接工具做到了如指掌，對焊接過程清晰明了，及時發(fā)現(xiàn)并解決焊接過程中出現(xiàn)的問題，根據(jù)焊材的不同選擇相應的焊接設備。當前，最常用的焊接設備是電焊機。在利用電焊機開展焊接工作時要注意精準把控電焊機的電流，電流不宜過大也不宜過小，應選擇合適的電焊電流，否則會導致對使焊接后的組合件質(zhì)量劣等。因此，焊接人員應不斷豐富焊接知識，增加焊接實踐，學習電焊機的使用知識，學會精準把控焊接電流，使得焊接工作中電流參數(shù)達到最優(yōu)。

3.5 加強焊接過程的監(jiān)管

當前，多數(shù)地區(qū)的設備生產(chǎn)呈現(xiàn)出規(guī)模化、機械化的特點。因此，在機械設備制造過程中加強監(jiān)督是極其必要的。就機械焊接而言，操作人員不僅應在每個焊接步驟設置合理的焊接參數(shù)，還應在相應步驟增加監(jiān)管崗位，配備監(jiān)管人員。及時發(fā)現(xiàn)焊接過程中存在的問題，予以糾正，不能因為某個小步驟出現(xiàn)的錯誤影響整個機械設備的質(zhì)量，損害企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會聲譽。因此，機械設備生產(chǎn)企業(yè)加強焊接工作的監(jiān)管十分有必要。

4 結束語

綜上所述，焊接工作的質(zhì)量不僅關系到機械設備的穩(wěn)定性和安全性，還在極大程度上決定了機械設備的使用壽命。因此，企業(yè)和焊接人員應對焊接工作的質(zhì)量予以高度重視。希望本文提出的控制焊接質(zhì)量的對策能夠解決我國機械設備制造企業(yè)的焊接難題，為工業(yè)制造領域相關學者的研究工作提供幫助。