薄板焊接工藝及焊縫質(zhì)量控制

臧立歡　劉永慶　劉春

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，可以用作船舶制作、設(shè)備輔助平臺(tái)、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(duì)薄板進(jìn)行焊接工作的過(guò)程中往往會(huì)因?yàn)楦鞣N因素導(dǎo)致薄板變形，所以本文以薄板焊接工藝及焊縫質(zhì)量控制為重點(diǎn)內(nèi)容展開相關(guān)的討論，針對(duì)如何能夠有效防止薄板變形展開的相關(guān)質(zhì)量控制措施的分析，希望可以為今后薄板焊接工藝的進(jìn)步提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：薄板焊接;焊接工藝;焊縫;質(zhì)量控制

引 言：

對(duì)于薄板焊接工藝來(lái)說(shuō)不論是在于宏觀上的焊縫成型來(lái)說(shuō)，還是對(duì)于微觀視角下的焊縫力學(xué)的性能來(lái)說(shuō)，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。合理的施工工藝安排，是要在掌握其產(chǎn)生機(jī)理原理分析的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，也就是要理論與實(shí)踐相結(jié)合，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(lái)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(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益。

一、薄板焊接工藝分析

規(guī)模型焊接施工中通常采用電弧焊設(shè)備。電弧焊接設(shè)備采用微機(jī)控制系統(tǒng)，可對(duì)焊接電流、焊接速度、弧長(zhǎng)等多項(xiàng)焊接工藝參數(shù)進(jìn)行分析，對(duì)焊接程序和參數(shù)變化顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，建立焊接順序控制系統(tǒng)、PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)、最佳及自適應(yīng)等各種控制系統(tǒng)。薄板在焊接中容易產(chǎn)生較大的焊接變形或出現(xiàn)表面缺陷，主要原因是選用的焊接工藝參數(shù)不當(dāng)。和普通焊接工藝類似，薄板鋼焊接工藝需要確保執(zhí)行的力度，首先需要對(duì)焊接工藝進(jìn)行有效的了解，重視焊接時(shí)的監(jiān)測(cè)和控制工作，依照焊接的具體要求進(jìn)行操作。在不同的外界環(huán)境中，選用不同的焊接材料或焊接設(shè)備時(shí)，需要對(duì)應(yīng)采取不同的焊接工藝參數(shù)。因此在實(shí)際工作中，需要針對(duì)各種具體情況，在施焊前通過(guò)實(shí)驗(yàn)制定出相應(yīng)的焊接工藝參數(shù)。

二、關(guān)于薄板焊接產(chǎn)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(guò)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)，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(gè)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?yàn)楸“宓暮穸群鼙。栽趯?shí)際操作過(guò)程中，不小心的碰撞、甚至拿取的方式、或者一個(gè)焊接操作工人的重量都可能會(huì)造成薄板產(chǎn)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(guò)程中，如果是熱輸入越大則對(duì)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(duì)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(duì)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(huì)越復(fù)雜，焊縫出現(xiàn)的數(shù)量也就會(huì)越多，從而造成的變形程度以及變形數(shù)量也會(huì)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(huì)增加余高以及焊縫厚度，降低焊縫寬度，并且很有可能出現(xiàn)燒穿、咬邊等缺陷;然而，焊接電流太小就會(huì)出現(xiàn)夾渣以及焊縫沒(méi)熔透的問(wèn)題。

（2） 焊接電壓

電弧的長(zhǎng)度決定了電弧電壓的大小。電弧過(guò)長(zhǎng)，則電弧電壓也相對(duì)過(guò)高;電弧太短，則電弧電壓就相對(duì)較低。電弧電壓會(huì)對(duì)焊縫的寬度產(chǎn)生影響，電弧電壓加大，就會(huì)增加焊縫的寬度，焊縫的余高和厚度就會(huì)減少，隨之飛濺也會(huì)減少，導(dǎo)致不易控制焊縫的成形。

（3）焊接速度

焊接的生產(chǎn)率與焊接速度的大小有著直接的關(guān)系。當(dāng)提高焊速的時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致能量下降，熔寬、熔深以及余高都會(huì)減小。

三、加強(qiáng)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(guò)程中，針對(duì)焊接時(shí)熱輸入量較低和薄板焊接能量較為集中的地點(diǎn)，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(chǎn)生變形或者表面缺陷的發(fā)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(hù)焊的焊接方法，通過(guò)二氧化碳的保護(hù)功能，才能更好地焊接出高質(zhì)量的薄板。

2.選擇合理的焊接工藝

針對(duì)薄板焊接選擇何種恰當(dāng)?shù)墓に囃瓿珊附右彩怯行Э刂票“搴附映霈F(xiàn)裂縫和變形的重要策略，其中對(duì)焊接胎膜在焊接中能夠產(chǎn)生反方向變形的原理加以利用，在焊接徹底結(jié)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(jìn)薄板焊接形成預(yù)定的尺寸。與此同時(shí)，還需要對(duì)焊道進(jìn)行控制，通過(guò)一些較小的熱輸入焊條，能夠有效的避免焊接的過(guò)程中出現(xiàn)形變，其次選擇合適的電流，焊接過(guò)程不操之過(guò)急，嚴(yán)格按照焊接工藝參數(shù)施工。

3.加強(qiáng)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(jù)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(wú)法滿足薄板焊接需要，在焊接后也無(wú)法承擔(dān)相應(yīng)的重力和承載力，直接造成焊接薄板的變形或者引發(fā)質(zhì)量問(wèn)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(duì)薄板焊接越有利，其應(yīng)用的焊接原理就在選擇焊條尺寸越小越容易增強(qiáng)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(zhì)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(zhì)量，可以預(yù)先采用包邊機(jī)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(xué)安排焊縫位置，盡量讓焊縫始終保持在薄板中心兩側(cè)，這樣有助于薄板兩側(cè)相互抵消在焊接中產(chǎn)生的相互作用力。

4.焊接過(guò)程的控制

依照實(shí)踐過(guò)程中的相關(guān)要求，發(fā)現(xiàn)在焊接的時(shí)候可以通過(guò)一些特殊的方法對(duì)焊接工藝進(jìn)行控制，比如說(shuō)溫差法、減少焊接熱輸入法等，都可以大幅度的降低焊接過(guò)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(yīng)力降低，控制形變。然而無(wú)法完全將形變消除，想要將焊接過(guò)程中出現(xiàn)的形變問(wèn)題有效的消除，需要將薄板壁構(gòu)件焊接過(guò)程的影響因素進(jìn)行分析，在此過(guò)程中想要避免薄板平面，需要讓薄板工件的瞬態(tài)面外失不穩(wěn)形變等情況得到控制。在日常操作的時(shí)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(yīng)，就算有應(yīng)力形變問(wèn)題，也能夠在焊接的時(shí)候?qū)崟r(shí)的進(jìn)行控制和調(diào)整，保證焊接的過(guò)程中焊薄板的平直狀態(tài)不會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)變形的問(wèn)題。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，從薄板焊接工藝的角度進(jìn)行分析，無(wú)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(xué)性能，都需要符合相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)要求，只有如此才能進(jìn)行后續(xù)的焊接操作。只有做到不斷進(jìn)益求精，才能焊接出更高質(zhì)量的優(yōu)秀產(chǎn)品，掌握科學(xué)的焊接方法和注意事項(xiàng)，在日后的焊接工藝中不斷地探索和總結(jié)，最終能夠促進(jìn)薄板焊接的質(zhì)量不斷提升。

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