探究薄板焊接的影響因素及解決辦法

王府強

（中國核工業(yè)二三建設(shè)有限公司，北京 101300）

在薄板焊接的過程中，焊接參數(shù)和焊接工序是影響焊接質(zhì)量的最主要因素，若是對其控制不到位，極易引發(fā)一些焊接質(zhì)量問題，例如：變形、燒穿等現(xiàn)象，薄板焊接產(chǎn)品的使用性能也隨之下降[1]。因此，在薄板焊接的過程中，一定要對薄板焊接的影響因素，進行全面的掌握和分析，根據(jù)各項影響因素的所，有針對性采取解決措施，以此保證薄板焊接的質(zhì)量，以及產(chǎn)品的使用性能，進而促進了相關(guān)行業(yè)發(fā)展的進程。

1 薄板焊接質(zhì)影響因素分析

薄板焊接是一項很復(fù)雜的制造工藝，不僅所涉及到工序相對較多，涉及到的技術(shù)和設(shè)備也是非常多的。因此，一旦任何一項因素控制不好的話，就會影響薄板焊接的質(zhì)量，在下面的內(nèi)容中，就對薄板焊接質(zhì)量因素，進行了簡要的分析和闡述。

1.1 熱源影響因素

在薄板焊接的過程中，經(jīng)常發(fā)生由于焊接參數(shù)設(shè)定不當，導(dǎo)致薄板焊縫區(qū)出現(xiàn)因溫度過高，產(chǎn)生熔化等現(xiàn)象，進而影響了薄板焊縫的成型質(zhì)量。同時，在薄板焊接的過程中，局部焊接材料被加熱，焊接區(qū)不斷的擴展，薄板焊接周圍的溫度就會隨之降低，對薄板焊接區(qū)質(zhì)量造成影響。另外，薄板焊接冷卻后，焊縫區(qū)材料會產(chǎn)生焊接應(yīng)力和輕微變形，但是若是周圍溫度相對較低的話，薄板受到驟然冷卻，焊接應(yīng)力和變形將更為嚴重，嚴重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。

1.2 熱加工切割影響因素

切割直接影響薄板焊接的質(zhì)量，若是控制不好，很容易產(chǎn)生變形的現(xiàn)象，常用的切割方式如下：

1.2.1 電焊切割

該方式主要是利用焊條，將焊機的電流進行增加和控制，一般情況下應(yīng)當增加和控制在120A左右，展開薄板焊接的切割工作[2]。但是，在電焊切割的過程中，整個過程相對較為粗獷，缺乏一定的規(guī)范性，很容易影響薄板焊接質(zhì)量。

1.2.2 火焰切割

該方式將等離子弧作為熱源，借助高速熱離子氣體熔化金屬以形成切口的一種切割方法。該項技術(shù)方式主要是用于工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)過等離子切割后，薄板焊接厚度相對較薄，切割的速度也相對較快。若是不做好相應(yīng)的保護工作，易引發(fā)變形的現(xiàn)象。

1.2.3 離子切割

該項技術(shù)方式主要是用于工業(yè)生產(chǎn)中，并且離子切割以后，薄板焊接厚度相對較薄，切割的速度也相對較快。若是不做好相應(yīng)的保護工作，很容易引發(fā)變形的現(xiàn)象。

1.2.4 激光切割

該項技術(shù)方式主要是采用激光產(chǎn)生熱源的形式，展開薄板焊接的切割工作，其切割作業(yè)的速度相對較快，比等離子在切割時產(chǎn)生的熱作用力更小，變形現(xiàn)象發(fā)生的概率也相對較小。但是，在切割的過程中，若是控制不好的話，也會引發(fā)鋼薄板焊接質(zhì)量問題。

1.3 鋼板自身因素的影響

縱觀不銹鋼薄板焊接工作的推進過程，在鋼板材料內(nèi)部應(yīng)力的作用下，很容易發(fā)生焊接變形問題，分析鋼板材料的內(nèi)部構(gòu)造，在焊接操作階段其主要承受著兩種不同的負荷條件，其一是中面負荷，主要是受材料的中間拉力、應(yīng)力及他類外力的作用影響，鋼板的中面力能均勻的分布在薄板內(nèi)；其二是和中面力相互垂直的負荷，也被叫作橫向力，這是引起鋼板焊接實踐中出現(xiàn)變形問題的主要因素。

2 鋼薄板焊質(zhì)量問題解決的主要措施

鋼薄板焊接質(zhì)量問題會受到很多因素的影響，因此在鋼薄板焊接的過程中，為了保證焊接的質(zhì)量，針對鋼薄板焊接質(zhì)量影響因素，采取有效的解決措施，來保證鋼薄板焊接質(zhì)量，具體方式解決方式如下：

2.1 預(yù)制階段控制

鋼薄板通過等離子切割以后，需要將鋼薄板的毛邊進行打磨和處理，保證鋼薄板的平整度，以及拼接縫間隙的均勻程度，這樣做的方式主要是因為在預(yù)制拼裝的過程中，主要是以方便運輸、吊裝、易于現(xiàn)場固定為原則，采用無固定拼接的模式[3]。同時，在鋼薄板拼接的過程中，可以利用焊縫兩側(cè)固定角鋼的方式，這樣可以為鋼薄板焊接工作的展開，提供了相對便利的條件。另外，在鋼薄板焊接的過程中，通過利用分段跳焊的方式，其焊接長度應(yīng)當為40～50mm，并且一定要對焊接間距進行控制，通常情況下焊接間距應(yīng)當控制在200mm。在角鋼板焊接鋼薄板作為為過渡層，但是過渡層寬度、間隔等方面，一定要與間斷焊處于一致的狀態(tài)，進而保證鋼薄板焊接的質(zhì)量。同時，利用壓鐵的方式放置焊縫兩側(cè)，這樣可以對焊縫起到約束和限制作用，并且還具有強制冷卻的功能；鋼薄板焊接的過程中，一定要根據(jù)標準確定焊接順序，保證鋼薄板焊接后的收縮性能，降低其內(nèi)部的應(yīng)力，進而降低鋼薄板焊接變形的現(xiàn)象，以此保證了鋼薄板焊接的質(zhì)量。

2.2 焊接工藝過程控制

鋼薄板焊接工藝過程是引發(fā)質(zhì)量問題發(fā)生的一個重要內(nèi)容，因此在解決鋼薄板焊接質(zhì)量問題的時候，一定要加強對鋼薄板焊接工藝的控制，保證各項工序都是按照標標準順序展開的，以此保證薄板焊接的質(zhì)量，提升了焊件的質(zhì)量，那么具體內(nèi)容如下：

首先，在試件或工件的加工過程中，操作人員盡量不使用手工電焊機切割方法，可以嘗試采用離子切割技術(shù)，通過規(guī)范、合理的應(yīng)用該項工藝技術(shù)，能明顯提升切割工作效率，且切割后得到的鋼板邊緣區(qū)域形成的形變量相對較小，在技術(shù)條件準許的工況下，還可以應(yīng)用更加先進的激光切割技術(shù)。針對切割處理后獲得的不銹鋼薄板，需要對其邊緣區(qū)域進行適度打磨處理，以此為后續(xù)焊接工作順利推進奠定良好基礎(chǔ)。

其次，可以利用對稱焊的方法，先進行鋼薄板角的焊接工作，在進行鋼薄板角對接的焊接作業(yè)。但是，在焊接的過程中，若是焊縫出現(xiàn)不對稱的現(xiàn)象，那么一定先焊焊縫少的一側(cè)，這樣可以盡最大可能降低焊接質(zhì)量問題的產(chǎn)生。

最后，在利用定位焊進行鋼薄板焊接的過程中，焊縫的長度和間距，都是根據(jù)鋼薄板的厚度和長度而定的，也就是說，鋼薄板厚度相對較薄的話，定位焊的長度和間距也會隨之變小，例如：鋼薄板焊接的過程中，若是鋼薄板厚度相對較薄的話，定位焊的長度大約在5～7mm、間距在50～100mm之間的話，定位焊一定要從中間開始想兩側(cè)展開；但是，若是鋼薄板厚度相對較厚的話，定位焊縫的長度大約在20～30mm，間距大約在20～300mm的話，定位焊應(yīng)當從兩側(cè)向中間展開，進而保證了鋼薄板焊接的質(zhì)量。

2.3 剛性強制性固定焊接

為了保證薄板焊接的質(zhì)量，可以利用焊接夾具或者是組合夾具的方式，將焊接件進行剛性強制性固定后，再進行鋼薄板焊接的作業(yè)，增加其剛性，達到減小焊接變形的目的進而保證鋼薄板焊接的質(zhì)量。其實，在鋼薄板焊接的過程中，通過利用剛性強制性固定焊接的方式，主要是增強組合構(gòu)建焊接的質(zhì)量，這樣可以降低鋼薄板焊接變形的現(xiàn)象發(fā)生。另外，通過利用該項焊接方式，可以保證焊接裝配件尺寸的準確性。但是，在鋼薄板焊接的過程中，若是鋼薄板的焊縫長度相對較長，這樣便可以利用壓鐵的方式，進行焊接作業(yè)，主要是將壓鐵放置在焊縫兩側(cè)，進而降低鋼薄板焊接焊接變形量，保證了鋼薄板焊接的質(zhì)量。

2.4 焊接溫度

針對鋼薄板厚度相對較薄的話，所采取的鋼薄板焊接技術(shù)和方式，也是不一樣的，就以厚度小于6mm鋼薄板為例，厚度小于6mm的鋼薄板很容易發(fā)生燒穿的現(xiàn)象。因此，為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，一定要對焊接電流和焊接熱輸入進行有效的控制，根據(jù)薄板焊接的狀態(tài)，適當降低焊電流和焊接熱輸入。同時，在薄板焊接的過程中，一定要保證薄板焊接受熱的均勻性，可以利用強制冷卻的方式，保證薄板焊接周熱區(qū)和周圍的溫度，處于一致的狀態(tài)，進而降低薄板焊接質(zhì)量問題發(fā)生的系數(shù)。

2.5 焊接技術(shù)

在加工薄板時，盡可能的選用氬弧焊工藝進行施焊。氬弧焊工藝應(yīng)用階段最大的特點是選用氬氣作為保護性氣體，將空氣隔離在焊區(qū)之外，防止焊區(qū)氧化。氬弧焊熱量分布相對較集中，電流密度大，熔敷率高，在氬氣流的冷卻和壓縮的作用下，熱影響區(qū)域?qū)挾茸兊糜l(fā)窄小，焊接變形量與應(yīng)力值均降低，在焊接金屬薄件方面表現(xiàn)出良好的適用性。

薄板焊接的過程中，焊嘴和焊件間的距離應(yīng)當進行有效的控制，一般情況下為8～14mm之間。但是，在薄板焊接的過程中，若是間距相對較大的話，氣體保護效果就會相對較差，也就是說距離越小，氣體保護效果越好。同時，在薄板焊接的過程中，若是焊槍確定以后，噴嘴直徑是不需要做出太多改變的。另外，在薄板焊接的過程中，通常用到的可變參數(shù)主要是焊接電流和氬氣流量，這樣可以根據(jù)焊件的材質(zhì)、厚度來選擇和控制電焊電流，以此保證薄板焊接的質(zhì)量，如表1所示。

表1 TIG焊接電流和氣體流量度分析

2.6 提升焊件結(jié)構(gòu)的剛度，增強臨界失穩(wěn)應(yīng)力

通常會采用降低焊接殘余應(yīng)力，軟化淬硬部位的方法實現(xiàn)這一目標，具體可以執(zhí)行熱處理、機械應(yīng)變及振動法。其中，熱處理有整體及局部結(jié)構(gòu)件的熱處理之分，相比之下，后者在消除應(yīng)力完全程度方面不占優(yōu)勢，其作用主要是減小殘余應(yīng)力的峰值，但是很難實現(xiàn)殘余應(yīng)力消除率100.0%。機械應(yīng)變法主要有溫差牽伸、錘擊焊縫法等，具體操作時是將在焊件上施加一定的拉應(yīng)力，誘導(dǎo)焊縫周邊出現(xiàn)拉伸塑性變形情況，能夠消除焊縫及其周邊區(qū)域的部分壓縮塑性變形表象，借此方式減少殘余應(yīng)力數(shù)值。錘擊焊縫處理階段，旋轉(zhuǎn)擠壓是首選方法，其使壓頭在某一速度下對焊縫構(gòu)造進行錘擊處理，進而減少殘余應(yīng)力。在現(xiàn)實生產(chǎn)實踐中，不管是采用哪種方法去減少或者抵除殘余應(yīng)力，都要確保其能實際情況相配套，理論和實踐操作有機結(jié)合，規(guī)范的應(yīng)用各項工藝方法，力爭將其效能充分的發(fā)揮出來。

3 結(jié)語

綜上所述，通過以上的分析和闡述，可以知道薄板焊接質(zhì)量問題的發(fā)生，與很多方面都有著直接聯(lián)系。因此，本文針對薄板焊接質(zhì)量影響因素，提出了相應(yīng)的解決措施，通過利用有效的解決措施，以此保證薄板焊接的質(zhì)量，提升產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，更加促進了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。