鈑金加工組焊工藝分析

衛(wèi)斌

摘 要 隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，鈑金加工中組焊工藝的良好應(yīng)用對(duì)于提升產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有重要的作用。在目前鈑金件加工過(guò)程中，使用焊接的方式進(jìn)行加工，其具有比鉚接方式更好的應(yīng)用性能，同時(shí)可以節(jié)約材料的使用，因此在鈑金件加工過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。本文首先對(duì)鈑金件的焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的分析，然后對(duì)鈑金加工組焊工藝展開(kāi)了詳細(xì)的論述，最后重點(diǎn)對(duì)焊接的質(zhì)量檢驗(yàn)情況進(jìn)行說(shuō)明。

關(guān)鍵詞 鈑金加工 組焊工藝 焊接結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TG457 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）06-0034-03

1 鈑金件的焊接結(jié)構(gòu)概述

1.1 焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

用焊接方法制造的金屬結(jié)構(gòu)稱為焊接結(jié)構(gòu)。焊接結(jié)構(gòu)已作為一種基本工藝方法在許多工業(yè)部門(mén)中應(yīng)用，如建筑鋼結(jié)構(gòu)、船體、車(chē)輛、鍋爐及壓力容器等幾乎全部取代了鉚接結(jié)構(gòu)。不少過(guò)去一直用整鑄、整鍛方法生產(chǎn)的機(jī)件改成焊接結(jié)構(gòu)后，大大簡(jiǎn)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(jī)、225000kW水輪機(jī)工作輪、25000t遠(yuǎn)洋貨輪、直徑為16m的大型球罐、原子反應(yīng)堆、人造衛(wèi)星等。

1.2 焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

焊接結(jié)構(gòu)之所以能在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用是因?yàn)樗哂邢铝袃?yōu)點(diǎn)。

1.2.1 節(jié)省金屬材料

與鉚接結(jié)構(gòu)相比較，用焊接結(jié)構(gòu)有下列因素可使結(jié)構(gòu)節(jié)省金屬材料。（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工作截面可以充分利用。（2）結(jié)構(gòu)形狀的合理化。（3）接合部件的重量減輕。在焊接結(jié)構(gòu)中，焊縫重量一般為焊接部件重量的1%～2%;但在鉚接結(jié)構(gòu)中，鉚釘重量要達(dá)到3.5%～4%。例如，起重機(jī)采用焊接結(jié)構(gòu)，其重量可以減輕15%～20%;建筑鋼結(jié)構(gòu)部件采用焊接結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量可以減輕10%～20%。與鑄造結(jié)構(gòu)相比，焊接結(jié)構(gòu)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(shè)備比鉚接和鑄造簡(jiǎn)單，設(shè)備的單價(jià)也低。焊接結(jié)構(gòu)的工序數(shù)少，所用勞動(dòng)工時(shí)也少。

1.2.3 焊縫的緊密度和氣密性高

焊接結(jié)構(gòu)具有一些用別的工藝方法難以達(dá)到的性能，例如儲(chǔ)氣罐、鍋爐、油罐車(chē)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(wú)論是用于通風(fēng)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(qiáng)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(fēng)或粉塵不外揚(yáng)，有時(shí)在咬接或鉚接后，還要進(jìn)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(hù)焊和氬弧焊。

使用場(chǎng)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(hù)焊和氬弧焊。手工電弧焊使用的電焊機(jī)，按焊接電流可分為直流電焊機(jī)和交流電焊機(jī)兩種，其中直流電焊機(jī)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(yīng)的措施進(jìn)行手工電弧焊。由于手工電弧焊設(shè)備簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。[2]

CO2氣體保護(hù)焊是以CO2（二氧化碳）作為保護(hù)氣體，依靠焊絲與焊件之間產(chǎn)生電弧來(lái)熔化金屬的一種熔化極焊接方法。CO2氣體保護(hù)焊，適用于低碳鋼、合金鋼等材料的焊接。CO2半自動(dòng)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(hù)焊已普遍應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)車(chē)、造船及飛機(jī)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(hù)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(yīng)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(yán)密地保護(hù)鎢極、焊絲和熔池進(jìn)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(gòu)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(yīng)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(diǎn)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(kuò)散，實(shí)現(xiàn)連接焊件的焊接方法。在釬焊中，當(dāng)釬料的熔點(diǎn)溫度高于500攝氏度時(shí)稱為硬釬焊，當(dāng)釬料的熔點(diǎn)溫度低于400攝氏度時(shí)稱為軟釬焊。錫焊是釬焊的一種。由于釬焊對(duì)焊件加熱溫度較低，因而焊件的金相組織和機(jī)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(guò)程簡(jiǎn)單，但僅適應(yīng)于一般對(duì)焊接強(qiáng)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(shí)現(xiàn)連接的方法。錫焊焊縫的抗拉強(qiáng)度較低。

錫焊具有以下特點(diǎn)：

1.由于加熱溫度低、時(shí)間短，所以材料的機(jī)械性能不會(huì)有大的變化，也不會(huì)引起構(gòu)件的變形;即使在錫焊很薄的薄板構(gòu)件時(shí)，因被焊板料不被熔化，所以不存在板料被焊穿的問(wèn)題。

2.焊接工具簡(jiǎn)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(qiáng)度較低，必須通過(guò)搭接、拼接、咬接及丁字形接頭等方法，以達(dá)到與焊件強(qiáng)度相等的連接。由于上述特點(diǎn)，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(diǎn)焊、縫焊（又稱滾焊）、凸焊及對(duì)接焊。

電阻焊在過(guò)去稱為接觸焊，俗稱碰焊。它的基本過(guò)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(kāi)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(jiàn)電阻焊與電弧焊相比，前者有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：

1.采用內(nèi)部熱源——利用電流通過(guò)焊接區(qū)的電阻產(chǎn)生的熱量進(jìn)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(jì)價(jià)值。這是由于電阻焊的勞動(dòng)生產(chǎn)率高，不要附加填充材料和使用焊劑，焊接過(guò)程比較容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，很少產(chǎn)生毒性氣體，也沒(méi)有紫外線的傷害。因此，可將電阻焊設(shè)備安排在生產(chǎn)線上進(jìn)行作業(yè)。在航天和航空、汽車(chē)、鐵道車(chē)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(diǎn)焊：薄板的沖壓-焊接構(gòu)件中，點(diǎn)焊的應(yīng)用十分廣泛，往往是將比較簡(jiǎn)單的沖壓件通過(guò)點(diǎn)焊而組合成復(fù)雜的部件?，F(xiàn)代的汽車(chē)制造中大量使用點(diǎn)焊，并且由一次數(shù)十個(gè)焊點(diǎn)同時(shí)點(diǎn)焊的多點(diǎn)焊，發(fā)展到了使用機(jī)械手的自動(dòng)點(diǎn)焊。一輛普通的轎車(chē)至少有5000個(gè)焊點(diǎn)，例如國(guó)產(chǎn)帕薩特B5車(chē)身焊點(diǎn)有5892個(gè)。家用電冰箱、洗衣機(jī)等的外殼也都是采用沖壓-點(diǎn)焊的結(jié)構(gòu)和加工程序。

用點(diǎn)焊來(lái)制作軋制板材與型鋼構(gòu)架間的接合，比用鉚接可提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。鐵道車(chē)輛的復(fù)板、各種門(mén)的復(fù)板都可采用點(diǎn)焊進(jìn)行組裝。

在航天飛行器和飛機(jī)的制造中，點(diǎn)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(chǎng)合通常是用作其它難以施焊的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性良好的金屬間的點(diǎn)焊及異種金屬的點(diǎn)焊。

縫焊：當(dāng)要求沖壓制品具有堅(jiān)固而又嚴(yán)密（氣密）的焊接接頭時(shí)，縫焊便得到應(yīng)用?？p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(dòng)機(jī)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(diǎn)接觸。

對(duì)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(shí)間后，焊面處產(chǎn)生氧化物，然后再進(jìn)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(fù)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(jī)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(diǎn)

3.1 鈑金焊接工藝要點(diǎn)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(jiàn)下面要求：

1.工件厚度為1～3mm時(shí)，兩件同一平面對(duì)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(shí)，兩件同一平面對(duì)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(shí)，兩件L型對(duì)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(shí)，兩件L型對(duì)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(shí)，兩件T型對(duì)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(gòu)

焊接時(shí)，不允許長(zhǎng)焊縫連續(xù)焊接，應(yīng)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(shí)，應(yīng)保證焊條能進(jìn)入焊接區(qū)，一般手工電弧焊間距為20mm，氣體保護(hù)焊應(yīng)保證間距為35mm，并且保證焊條能保證傾斜45°。

3.1.3 焊接準(zhǔn)備

1.準(zhǔn)備好各種焊接勞動(dòng)保護(hù)用品。

2.檢查焊接設(shè)備、焊條、氣體儲(chǔ)量是否齊全，合乎標(biāo)準(zhǔn)。

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(jī)操作說(shuō)明調(diào)節(jié)焊機(jī)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(zhǎng)度成正比。焊接時(shí)，一般用短電弧，弧長(zhǎng)不超過(guò)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(xiàng)

1.焊接前對(duì)各零件依照?qǐng)D紙進(jìn)行認(rèn)真檢查，如發(fā)現(xiàn)材料尺寸不符合或有缺陷的不得進(jìn)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(yīng)及時(shí)上報(bào)質(zhì)檢員，并有質(zhì)檢員重新確認(rèn)是否可以使用。

2.焊接較大的結(jié)構(gòu)件時(shí)，為減小焊接變形，應(yīng)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(duì)稱焊接法進(jìn)行焊接，對(duì)變形量較大的結(jié)構(gòu)件應(yīng)先進(jìn)行小部件組焊，后將各組焊件拼焊成型。另外，對(duì)于板材拼接不允許出現(xiàn)“十”字焊縫。

3.焊接應(yīng)牢固可靠，焊縫應(yīng)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。

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