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(xué)院，沈陽110023）

0 引言

我國正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的轉(zhuǎn)型階段，工業(yè)發(fā)展水平也處于快速上升時期，對機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)工作提出了更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械設(shè)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(shù)具有密切的聯(lián)系。目前，人們對機(jī)械焊接質(zhì)量和焊接技術(shù)的要求已由之前的低標(biāo)準(zhǔn)向現(xiàn)在的高精度、高標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變。而機(jī)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(jī)械設(shè)備焊接工作存在的問題，采取針對性的措施，提高機(jī)械設(shè)備的焊接質(zhì)量，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供助力。

1 機(jī)械焊接相關(guān)概述

1.1 機(jī)械焊接的內(nèi)涵

在機(jī)械設(shè)備的組裝工作中，負(fù)責(zé)組裝的人員按照圖紙或以往的工作經(jīng)驗將設(shè)備的各部分零件組合在一起，最后組裝成完整的設(shè)備。在設(shè)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(jī)械設(shè)備的其它部分連接在一起，這種工藝被稱之為“機(jī)械焊接”。在對零部件進(jìn)行焊接的過程中，相對結(jié)構(gòu)比較復(fù)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(shù)的分類

焊接技術(shù)多種多樣，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)可將焊接技術(shù)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(biāo)。熔焊又可以細(xì)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(shù)。

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(dāng)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(jìn)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(jié)合部位比較光滑，常被用于焊接精密、復(fù)雜和由多種材料構(gòu)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(shù)由多個步驟組成，過程較為復(fù)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(yīng)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(shè)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(shù)人員綜合素質(zhì)不高，責(zé)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(hù)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(fù)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(jī)械設(shè)備整體的牢固性，使機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量較差，還會導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備在后期使用過程中產(chǎn)生安全問題。因此，合理地設(shè)置焊接順序?qū)τ谔岣邫C(jī)械設(shè)備的質(zhì)量、安全性和耐用性都有相當(dāng)明顯的作用。

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

③焊接后的處理工作。

焊接技術(shù)在本質(zhì)上是對兩個組合件之間的縫隙進(jìn)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(dǎo)致焊接部位產(chǎn)生新空隙，影響設(shè)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(dāng)前我國絕大多數(shù)地區(qū)的機(jī)械設(shè)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(shù)人員在焊接此類材料時未妥善處理潛在的焊渣，會導(dǎo)致縫隙的進(jìn)一步擴(kuò)大，大大降低焊接工作的質(zhì)量，也對機(jī)械設(shè)備的正常使用帶來負(fù)面影響。

④焊接結(jié)構(gòu)。

在開展焊接工作前還應(yīng)設(shè)計合理正確的焊接結(jié)構(gòu)，若焊接結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(qiáng)，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(fù)雜，加強(qiáng)板等輔助手段所起的約束作用越弱。此外，借助加強(qiáng)板等輔助工具也會增加焊接步驟，增加焊接任務(wù)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(yīng)對焊接部位和各個零部件進(jìn)行仔細(xì)觀察，對焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)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(jī)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(jì)建設(shè)工作，這使得機(jī)械設(shè)備相關(guān)的技術(shù)得到迅速發(fā)展，而與機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)和制造相關(guān)的焊接技術(shù)也在處于不斷地改革和創(chuàng)新之中。因此，我國機(jī)械設(shè)備焊接技術(shù)未來的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出以下特征：

①焊接技術(shù)數(shù)字化。

隨著高科技手段的持續(xù)普及和新技術(shù)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(jī)械設(shè)備的焊接技術(shù)上，數(shù)字化技術(shù)和信息化手段也在得到了相應(yīng)的應(yīng)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(xué)的標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備的質(zhì)量和穩(wěn)定性。然而，在機(jī)械設(shè)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(yán)苛的大型企業(yè)對設(shè)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(jī)械設(shè)備焊接工藝的速度化水平將會持續(xù)提升，焊接技術(shù)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(dāng)程度的普及，且在機(jī)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(biāo)只需培養(yǎng)具有相關(guān)操作經(jīng)驗的工程師，編寫相應(yīng)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(luò)化。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(luò)使得世界上各個地區(qū)和各個民族的日常活動關(guān)聯(lián)起來。因而，機(jī)械設(shè)備的焊接工作也應(yīng)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(jìn)行整理并形成規(guī)范化的焊接網(wǎng)絡(luò)，借助計算機(jī)開展遠(yuǎn)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(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展提供催化作用。

2 我國機(jī)械焊技術(shù)接存在的問題

2.1 控制工作不合理導(dǎo)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(shè)備制造企業(yè)在對機(jī)械的零部件進(jìn)行焊接時不能對母材和焊料中含有的硫元素進(jìn)行精準(zhǔn)把控，會使焊接后產(chǎn)生的晶體熔點較低，使焊接后的設(shè)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(yù)熱、降溫過快或過慢也會使焊件脆性增加，進(jìn)而導(dǎo)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(zhǔn)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(dǎo)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(jìn)入縫隙中，導(dǎo)致金屬脫節(jié)，在后期的設(shè)備使用過程中極易產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量問題，導(dǎo)致安全隱患，也會使焊件結(jié)合部位出現(xiàn)夾渣甚至導(dǎo)致較大裂紋的出現(xiàn)，影響金屬強(qiáng)度和設(shè)備的穩(wěn)定性，對機(jī)械設(shè)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(jìn)行預(yù)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(dǎo)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(yīng)重視焊接技術(shù)的順序設(shè)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(shè)置焊接步驟，生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備質(zhì)量劣等，對本企業(yè)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)水平的提高帶來了不利影響，不益于機(jī)械設(shè)備制造企業(yè)經(jīng)濟(jì)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(shù)工作質(zhì)量的一個比較重要的因素。導(dǎo)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(jìn)行清除，焊接過程中氣孔的產(chǎn)生導(dǎo)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(dǎo)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(yù)期標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)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(dǎo)致機(jī)械設(shè)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(jī)械設(shè)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(jié)，完善焊接技術(shù)

焊接技術(shù)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(yīng)通過多次試驗對焊接過程和焊接步驟進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，并注重總結(jié)以往焊接的成功經(jīng)驗和失敗教訓(xùn)，不斷調(diào)整，使焊接技術(shù)達(dá)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(jī)械設(shè)備提高焊接工作的有效性。另外，焊接工作人員還應(yīng)對焊接步驟進(jìn)行記錄和分析，并將焊接結(jié)果與預(yù)期的焊接目標(biāo)進(jìn)行比對分步驟進(jìn)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(dá)到先進(jìn)水平，為本企業(yè)機(jī)械設(shè)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(chǔ)。

3.2 合理設(shè)置焊接參數(shù)，減少焊接裂紋

焊接后出現(xiàn)的裂紋會對機(jī)械設(shè)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(yīng)重視焊接參數(shù)的合理設(shè)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(shè)置焊接裂紋時，焊接工作者應(yīng)對焊接對象進(jìn)行和精準(zhǔn)地分析，根據(jù)焊接對象的不同特點設(shè)置相應(yīng)的焊接參數(shù)。對金屬材料進(jìn)行焊接時，焊接人員要對產(chǎn)生的焊接應(yīng)力盡快進(jìn)行消除，避免焊接裂紋的出現(xiàn)。通過加強(qiáng)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(shè)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(yù)熱和焊接后的熱處理工作

焊接之前進(jìn)行預(yù)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(qiáng)焊接部位的穩(wěn)定性，預(yù)熱還可有效地處理案件過程中出現(xiàn)的焊接應(yīng)力。預(yù)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(yù)熱也應(yīng)注意一些事項。預(yù)熱時應(yīng)注重對組件均勻預(yù)熱，不均勻的預(yù)熱不僅難以使焊接應(yīng)力降低，反而會使焊接應(yīng)力增加。且在加熱過程中，預(yù)熱溫度要保持穩(wěn)定，不能低于設(shè)定的預(yù)熱溫度。當(dāng)焊接工作由于某一問題不能繼續(xù)下去時，應(yīng)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(jìn)行預(yù)熱，然后再焊接。焊接前的預(yù)熱工作可有效降低焊接工作中的焊接應(yīng)力，提高焊接工作的質(zhì)量，提高設(shè)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(jìn)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(jié)合體的柔韌性和塑性，增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的綜合性能。

3.4 配備焊接質(zhì)量控制的基礎(chǔ)設(shè)施

若想對焊接質(zhì)量進(jìn)行控制，配備先進(jìn)的基礎(chǔ)設(shè)施是極為必要的。若想使焊接質(zhì)量達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，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(yīng)的焊接設(shè)備。當(dāng)前，最常用的焊接設(shè)備是電焊機(jī)。在利用電焊機(jī)開展焊接工作時要注意精準(zhǔn)把控電焊機(jī)的電流，電流不宜過大也不宜過小，應(yīng)選擇合適的電焊電流，否則會導(dǎo)致對使焊接后的組合件質(zhì)量劣等。因此，焊接人員應(yīng)不斷豐富焊接知識，增加焊接實踐，學(xué)習(xí)電焊機(jī)的使用知識，學(xué)會精準(zhǔn)把控焊接電流，使得焊接工作中電流參數(shù)達(dá)到最優(yōu)。

3.5 加強(qiáng)焊接過程的監(jiān)管

當(dāng)前，多數(shù)地區(qū)的設(shè)備生產(chǎn)呈現(xiàn)出規(guī)?；?、機(jī)械化的特點。因此，在機(jī)械設(shè)備制造過程中加強(qiáng)監(jiān)督是極其必要的。就機(jī)械焊接而言，操作人員不僅應(yīng)在每個焊接步驟設(shè)置合理的焊接參數(shù)，還應(yīng)在相應(yīng)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(jī)械設(shè)備的質(zhì)量，損害企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會聲譽。因此，機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)加強(qiáng)焊接工作的監(jiān)管十分有必要。

4 結(jié)束語

綜上所述，焊接工作的質(zhì)量不僅關(guān)系到機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性，還在極大程度上決定了機(jī)械設(shè)備的使用壽命。因此，企業(yè)和焊接人員應(yīng)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(jī)械設(shè)備制造企業(yè)的焊接難題，為工業(yè)制造領(lǐng)域相關(guān)學(xué)者的研究工作提供幫助。