鈑金加工組焊工藝分析

衛(wèi)斌

摘 要 隨著我國機械工業(yè)的不斷發(fā)展，鈑金加工中組焊工藝的良好應用對于提升產(chǎn)業(yè)結(jié)構具有重要的作用。在目前鈑金件加工過程中，使用焊接的方式進行加工，其具有比鉚接方式更好的應用性能，同時可以節(jié)約材料的使用，因此在鈑金件加工過程中得到了廣泛的應用。本文首先對鈑金件的焊接結(jié)構進行了相應的分析，然后對鈑金加工組焊工藝展開了詳細的論述，最后重點對焊接的質(zhì)量檢驗情況進行說明。

關鍵詞 鈑金加工 組焊工藝 焊接結(jié)構

中圖分類號：TG457 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）06-0034-03

1 鈑金件的焊接結(jié)構概述

1.1 焊接結(jié)構的應用

用焊接方法制造的金屬結(jié)構稱為焊接結(jié)構。焊接結(jié)構已作為一種基本工藝方法在許多工業(yè)部門中應用，如建筑鋼結(jié)構、船體、車輛、鍋爐及壓力容器等幾乎全部取代了鉚接結(jié)構。不少過去一直用整鑄、整鍛方法生產(chǎn)的機件改成焊接結(jié)構后，大大簡化了生產(chǎn)工藝，降低了成本，并成功地焊接了不少重大產(chǎn)品，如12000t水壓機、225000kW水輪機工作輪、25000t遠洋貨輪、直徑為16m的大型球罐、原子反應堆、人造衛(wèi)星等。

1.2 焊接結(jié)構的優(yōu)點

焊接結(jié)構之所以能在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應用是因為它具有下列優(yōu)點。

1.2.1 節(jié)省金屬材料

與鉚接結(jié)構相比較，用焊接結(jié)構有下列因素可使結(jié)構節(jié)省金屬材料。（1）結(jié)構構件的工作截面可以充分利用。（2）結(jié)構形狀的合理化。（3）接合部件的重量減輕。在焊接結(jié)構中，焊縫重量一般為焊接部件重量的1%～2%;但在鉚接結(jié)構中，鉚釘重量要達到3.5%～4%。例如，起重機采用焊接結(jié)構，其重量可以減輕15%～20%;建筑鋼結(jié)構部件采用焊接結(jié)構，其質(zhì)量可以減輕10%～20%。與鑄造結(jié)構相比，焊接結(jié)構比鑄鋼件重量可減少20%～30%;比鑄鐵件重量可減少50%～60%。[1]

1.2.2 降低成本

焊接設備比鉚接和鑄造簡單，設備的單價也低。焊接結(jié)構的工序數(shù)少，所用勞動工時也少。

1.2.3 焊縫的緊密度和氣密性高

焊接結(jié)構具有一些用別的工藝方法難以達到的性能，例如儲氣罐、鍋爐、油罐車及造船生產(chǎn)中要求的緊密度和氣密性等。

2 焊接的種類及其適用范圍

在鈑金工程中，無論是用于通風除塵、氣體輸送或物料、液體輸送的鈑金制件，均要求在接縫處除保證足夠的強度外，還具有良好的密封性能，這往往需要焊接才能滿足、為使管道不漏風或粉塵不外揚，有時在咬接或鉚接后，還要進行焊接，以提高連接處的密封性能。焊接的種類很多，一般鈑金工人經(jīng)常接觸到的焊接，屬于熔化焊的有電弧焊、氣焊、釬焊，屬于加壓焊的有電阻焊。我們通常把手工電弧焊和氣焊以外的焊接稱為特種焊接。

2.1 熔化焊

電弧焊、氣焊、釬焊電弧焊：手工電弧焊、CO2氣體保護焊和氬弧焊。

使用場合：電弧焊和氣焊產(chǎn)生的熱量高，適于較厚板材的焊接;薄板鈑金件使用的板料多為1.2毫米以下的鍍鋅板，所以不宜采用電弧焊或氣焊，一般多用錫焊（釬焊的一種）。電弧焊有手工電弧焊、CO2氣體保護焊和氬弧焊。手工電弧焊使用的電焊機，按焊接電流可分為直流電焊機和交流電焊機兩種，其中直流電焊機性能較好，可用于焊接鑄鐵、低碳鋼、合金鋼和有色金屬等。凡厚度大于2毫米的上述各種材料的板料，都可以采用相應的措施進行手工電弧焊。由于手工電弧焊設備簡單、適應性強，應用廣泛。[2]

CO2氣體保護焊是以CO2（二氧化碳）作為保護氣體，依靠焊絲與焊件之間產(chǎn)生電弧來熔化金屬的一種熔化極焊接方法。CO2氣體保護焊，適用于低碳鋼、合金鋼等材料的焊接。CO2半自動焊采用焊絲（直徑0.6～1.2毫米），非常適合于焊接2毫米以下的薄板，并適于短焊縫、曲線焊縫和空間各種位置焊縫的焊接，而且焊后母材變形小，焊縫美觀，也不易出現(xiàn)其它焊縫缺陷，比手工電弧焊優(yōu)越。CO2氣體保護焊已普遍應用于汽車、機車、造船及飛機制造工業(yè)中。如果采用粗焊（直徑1.6毫米以上），CO2氣體保護焊可以焊接厚板件。

氬弧焊具體分為手工鎢極氬弧焊、鎢極脈沖氬弧焊、熔化極氬弧焊、熔化極脈沖氬弧焊等，其中以手工鎢極氬弧焊應用最廣。手工鎢極氬弧焊屬于非熔化極氬弧焊，是利用鎢棒作為電極，依靠手工操作，使鎢極和工件之間產(chǎn)生電弧，并用氬氣嚴密地保護鎢極、焊絲和熔池進行焊接的一種方法。焊絲用手工加入，電源可用直流或交流。手工鎢極氬弧焊主要用于焊接鋁合金和不銹鋼的薄板構件，鋁板的最小厚度為1.2毫米，不銹鋼板的最小厚度為l毫米。

氣焊是利用焊焰噴出的氧、乙炔（或液化石油氣）火焰燃燒產(chǎn)生的高溫，將兩焊接件的接縫處熔化形成熔池，然后不斷地向熔池填充焊絲，使接縫處熔合一體，冷卻后形成焊縫。氣焊可應用于低碳鋼、不銹鋼薄板的焊接和有色金屬的焊接。

釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，利用加熱成液態(tài)的釬料填充接頭間隙，并與母材相互擴散，實現(xiàn)連接焊件的焊接方法。在釬焊中，當釬料的熔點溫度高于500攝氏度時稱為硬釬焊，當釬料的熔點溫度低于400攝氏度時稱為軟釬焊。錫焊是釬焊的一種。由于釬焊對焊件加熱溫度較低，因而焊件的金相組織和機械性能變化都較大，變形較小。焊后接頭光滑平整，而且焊接過程簡單，但僅適應于一般對焊接強度要求不高的薄板焊件。

錫焊屬于軟釬焊，是將錫合金加熱使之熔化，在被焊工件不被熔化的情況下，實現(xiàn)連接的方法。錫焊焊縫的抗拉強度較低。

錫焊具有以下特點：

1.由于加熱溫度低、時間短，所以材料的機械性能不會有大的變化，也不會引起構件的變形;即使在錫焊很薄的薄板構件時，因被焊板料不被熔化，所以不存在板料被焊穿的問題。

2.焊接工具簡便，操作方便，生產(chǎn)效率高，且焊縫較光潔。

3.由于錫焊接頭抗拉強度較低，必須通過搭接、拼接、咬接及丁字形接頭等方法，以達到與焊件強度相等的連接。由于上述特點，錫焊在薄板鈑金件的制作中被廣泛采用。

2.2 加壓焊：電阻焊

電阻焊：點焊、縫焊（又稱滾焊）、凸焊及對接焊。

電阻焊在過去稱為接觸焊，俗稱碰焊。它的基本過程是：焊件在兩電極之間受壓力作用，然后由電極向焊件通入焊接電流，由于接觸電阻很大，使得金屬在電阻熱的作用下局部熔化，斷電后壓力繼續(xù)作用，熔化金屬開始冷卻并產(chǎn)生共同結(jié)晶，形成焊接接頭。[3]而電弧焊是利用外加熱源（電弧）使焊件局部熔化冷卻凝固形成焊縫的。可見電阻焊與電弧焊相比，前者有兩個顯著的特點：

1.采用內(nèi)部熱源——利用電流通過焊接區(qū)的電阻產(chǎn)生的熱量進行加熱。

2.必須施加壓力——在壓力作用下通電加熱、冷卻形成焊接接頭。

在工業(yè)生產(chǎn)中電阻焊有很大的經(jīng)濟價值。這是由于電阻焊的勞動生產(chǎn)率高，不要附加填充材料和使用焊劑，焊接過程比較容易實現(xiàn)機械化，很少產(chǎn)生毒性氣體，也沒有紫外線的傷害。因此，可將電阻焊設備安排在生產(chǎn)線上進行作業(yè)。在航天和航空、汽車、鐵道車輛、建筑、電器元件、家用電器及日用品等各種制造業(yè)中都廣泛地使用電阻焊。

點焊：薄板的沖壓-焊接構件中，點焊的應用十分廣泛，往往是將比較簡單的沖壓件通過點焊而組合成復雜的部件。現(xiàn)代的汽車制造中大量使用點焊，并且由一次數(shù)十個焊點同時點焊的多點焊，發(fā)展到了使用機械手的自動點焊。一輛普通的轎車至少有5000個焊點，例如國產(chǎn)帕薩特B5車身焊點有5892個。家用電冰箱、洗衣機等的外殼也都是采用沖壓-點焊的結(jié)構和加工程序。

用點焊來制作軋制板材與型鋼構架間的接合，比用鉚接可提高勞動生產(chǎn)率和減輕勞動強度。鐵道車輛的復板、各種門的復板都可采用點焊進行組裝。

在航天飛行器和飛機的制造中，點焊可用于鋁合金、低合金鋼或鈦合金等制成的零部件的組裝加工。

電器零件及電子元件的生產(chǎn)中也大量采用電阻焊。例如繼電器、接觸器中的觸頭與底板的焊接及引線與座的焊接等。這些場合通常是用作其它難以施焊的導電性、導熱性良好的金屬間的點焊及異種金屬的點焊。

縫焊：當要求沖壓制品具有堅固而又嚴密（氣密）的焊接接頭時，縫焊便得到應用。縫焊可用作低碳鋼、不銹鋼、耐熱鋼及鋁合金制成的油箱、散熱器、滅火器、發(fā)動機殼體等的焊接加工。

凸焊是一種效能很高的焊接方法，特別適用于大批量的生產(chǎn)。凸焊的型式很多，包括：薄板沖壓出泡型凸緣的凸焊、鋼筋網(wǎng)凸管子T形凸焊、螺母與平板的凸焊、環(huán)形密封凸焊等。焊接完成后，兩連接件為點接觸。

對接焊：一般用于軸類零件的焊接。軸類零件的焊接面在焊接前須磨平，存放一段時間后，焊面處產(chǎn)生氧化物，然后再進行焊接。例如鋼筋的焊接，以前鋼筋的焊接為搭接焊接，但其承受軸線方向的負載能力差，采用接觸焊可以改善這一情況，而且可以節(jié)省搭接處材料。但由于焊接處機械性能不理想，所以接觸焊一般較少采用。

3 鈑金件組焊工藝要點

3.1 鈑金焊接工藝要點分析

3.1.1 焊縫坡口的基本尺寸

合理的焊縫的坡口，可以保證尺寸精度、減少焊接變形。

一般焊縫坡口的工件厚度、坡口形式、焊縫形式、坡口尺寸，見下面要求：

1.工件厚度為1～3mm時，兩件同一平面對縫焊接，一般采用一面焊接，縫間距為0～1.5mm。

2.工件厚度為3～6mm時，兩件同一平面對縫焊接，一般采用兩面焊接，縫間距為0～2.5mm。

3.工件厚度為1～3mm時，兩件L型對縫焊接，一般采用一面焊接，縫間距為0～2mm。

4.工件厚度為3～6mm時，兩件L型對縫焊接，一般采用兩面焊接，縫間距為0～2mm。

5.工件厚度為1～6mm時，兩件T型對縫焊接，一般采用兩面焊接，縫間距為0～2mm。

3.1.2 焊接結(jié)構

焊接時，不允許長焊縫連續(xù)焊接，應采用交替斷續(xù)焊接，以免熱變形劇烈，影響產(chǎn)品質(zhì)量;焊接時，應保證焊條能進入焊接區(qū)，一般手工電弧焊間距為20mm，氣體保護焊應保證間距為35mm，并且保證焊條能保證傾斜45°。

3.1.3 焊接準備

1.準備好各種焊接勞動保護用品。

2.檢查焊接設備、焊條、氣體儲量是否齊全，合乎標準。

3.清除焊件上的鐵銹、油脂和水分。

4.焊條如果潮濕，要放在烘爐中烤干。

3.1.4 操作工藝規(guī)范

工藝參數(shù)選擇：

工藝參數(shù)主要包括：焊條直徑、焊接電流、焊接電壓和焊接速度。

1.焊條直徑的選擇：焊條直徑的選擇取決于焊件厚度、焊接接頭和焊縫位置。焊條直徑粗，生產(chǎn)效率高但是容易生成未焊透和成型不良。

一般情況下：焊件厚度2mm焊條直徑為2mm，焊接電流為55～60A，焊件厚度2.5～3.5mm焊條直徑為3.2～4mm，焊接電流為90～120A，焊件厚度4～5mm焊條直徑為4mm，焊接電流為160～200A。

2.焊接電流的選擇：根據(jù)選擇的焊條直徑，參照焊機操作說明調(diào)節(jié)焊機電流。電流小，電弧不穩(wěn)定并且易形成未焊透、生產(chǎn)效率低;電流大，易產(chǎn)生燒穿。

3.電弧電壓的選擇：電弧電壓與電弧長度成正比。焊接時，一般用短電弧，弧長不超過焊條直徑。

4.焊接速度的選擇：在保證質(zhì)量的情況下，采用大直徑焊條和大焊接電流的快速焊接。

3.2 鈑金件組焊工藝注意事項

1.焊接前對各零件依照圖紙進行認真檢查，如發(fā)現(xiàn)材料尺寸不符合或有缺陷的不得進行焊接;外觀件有磕碰劃傷等影響外觀質(zhì)量的不得擅自使用;以上情況應及時上報質(zhì)檢員，并有質(zhì)檢員重新確認是否可以使用。

2.焊接較大的結(jié)構件時，為減小焊接變形，應根據(jù)焊縫的不同部位、變形方向采用合理的焊接順序和焊接方向，盡量采用對稱焊接法進行焊接，對變形量較大的結(jié)構件應先進行小部件組焊，后將各組焊件拼焊成型。另外，對于板材拼接不允許出現(xiàn)“十”字焊縫。

3.焊接應牢固可靠，焊縫應均勻、圓滑、美觀，不得有明顯的裂紋、氣孔、夾渣、未焊透、咬邊、漏焊、虛焊、燒穿等缺陷，接頭處和收弧處不得有凹坑。

參考文獻：

[1] 姜學棟.石油化工鈑金焊接工藝與質(zhì)量控制對策探究[J].南方農(nóng)機，2019，50（21）：283，287.

[2] 申健.石油化工污水鈑金安裝施工要點及質(zhì)量控制對策[J].石化技術，2019，26（01）：192-193.

[3] 孫道渠.淺析鋼結(jié)構焊接施工中常見問題及質(zhì)量控制對策[J].四川水泥，2014（12）：193，196.