鉚焊件制作時焊接溫度的控制

王紅軍

摘 要：鉚焊件被廣泛應用于工程機械和機械產品的制作當中，涉及到的工藝流程較多，經過多年努力，相關企業正在由數量型向質量型轉變，由產業密集型向技術創新型轉變，其關鍵技術已經逐漸成熟和發展起來。隨著工人勞動條件的改善、生產技術的革新、智能化生產線的應用，生產工藝和流程越來越簡化、越來越經濟、也越來越靈活，大大提高了生產效率。但無論怎樣改變，焊接時溫度控制始終是鉚焊件制作的關鍵環節，文章就如何加強溫控，提高產品的合格率進行分析，力求為行業發展提供有益的理論嘗試。

關鍵詞：鉚焊件；焊接溫度；溫控

鉚焊被大量應用機械產品的制作，它包括鉗工、車工、焊工、鉚工等工作分類，主要工作就是根據設計方提供的圖紙和制作要求，利用優質原料和適用工具，把各種板材、型材制作成符合相關標準的合格產品的過程。鉚焊技術被廣泛應用于航空航天、橋梁、船舶和石油化工等行業，基本上涉及所有的應用領域。

1 鉚焊件溫度控制的熱力學分析

本文重點從技術角度進行研究，在鉚焊件焊接的工作當中，主要是通過加熱加壓來實現，也可以填加一定的填充材料，從而實現由圖紙向產品轉化的過程。

1.1 焊接傳熱的基本形式

焊接的受熱過程是局部的，在整體上存在較大的溫差，在焊件內部或者與周圍的介質之間都可能發生熱傳遞。根據熱力學原理，其傳遞過程一般有傳導、輻射和對流。大量的學者通過實踐研究證明：在特定條件下，通過熱源傳遞到焊件上的能量，以對流和輻射為主；焊條和基材獲得熱能量后，以傳導的方式進行傳播。所以，在鉚焊件的焊接過程中，要充分考慮到焊件整體上的溫度分布情況以及隨時間的消耗性，這是我們在研究鉚焊件溫控時不得不思考的問題。

1.2 焊接的接著分類

在鉚焊件的焊接過程，接觸細節部分大致分為焊縫、熱熔區和影響區三個部分。焊縫指的是依靠母材的熱傳導作用，金屬結晶凝固的方式，使液態金屬結晶呈現柱狀，其成長方向與焊接熔池壁相垂直，交匯于熔池中呈固態結晶狀；熔合區指的是母材與焊縫連接的過渡區域，從微觀狀態來看，熔合線呈現半熔化狀態。在焊接時，所謂的熔合線指的是固態母材與液態焊接金屬的線狀交界。熔合區的溫度介于固液兩態相交線的溫度之間，該區域晶粒十分粗大，固態組織與化學成分呈現出不均勻分布狀態，成型后為過熱組織；所謂的熱影響區域，在整個切割和焊接的過程當中，材料在未熔化的前提下，因為受熱而發生機械性和金相組織變化的部分區域。

2 溫度控制對鉚焊件的影響

2.1 焊接的熱過程

要想充分了解溫控的作用方式，必須要了解熱過程的主要特點。一是焊接溫度高。普通的焊接加熱溫度最高可達AC3以上，在熔合線區域的溫度最高可達1400℃左右；二是升溫速度快。由于焊接熱源相對集中，導致加熱速度很快，比熱處理要快上幾百倍；三是高溫持續時間短。由于焊接具有熱循環的理論特點，往往在AC3以上的溫度保持相對較短；四是自然連續冷卻。鉚焊件的焊接過程，往往都是在自然條件下，采取連續冷卻方式進行成型，只有在特殊情況下，才會進行保溫處理及其他相關的程序。

2.2 鉚焊件制作的焊接缺陷

常見的焊接缺陷種類很多，一般分為內部和外部兩種。其中內部缺陷主要出現熔合區域，具備一定的隱蔽性，只有通過破壞性的試驗或者無損檢驗法，才能夠發現。比如未熔合和焊透、氣孔、夾渣、裂縫等；外部缺陷指的是內眼可視或者采用簡單工具可以發現的問題。如焊瘤、咬邊、弧坑、裂紋或者表面氣孔等現象。

2.3 產生鉚焊件缺陷的溫控原因

鉚焊件的焊接過程是一個很復雜的流程，任何一個環節的疏忽和技術失誤都會造成焊件制作的失敗。通過對溫控原因分析來看，主要有以下幾點：一是質量意識不強。沒有相應的技能，沒有按照規定的流程進行焊接，缺乏對溫度的控制導致失敗；二是焊口表面清理不好。主要表面在存在水銹或者油漬，沒有清理干凈，影響焊接溫度的傳遞，導致失敗；三是生產器材質量問題。主要表現在CO2不純凈和焊機或者其他焊接器材質量不過關，導致升溫時間過長或者達不到溫度要求，影響焊接效果；四是溫度控制不良。主要表現焊接人員對加熱時間和溫度掌握不好，導致傳遞時間過長，破壞內部結構；五是環境要求不達標。主要表現在焊接場所溫度過高或者污染嚴重，即使有再嚴格的焊接流程，也難免在焊件上產生缺陷。

3 加強焊接溫度控制的措施及對策

通過以上分析，我們可以看到，溫度會影響鉚焊件的金屬晶粒的熔化和成長過程，這種影響往往體現在型材的相變，我們統稱為熱影響區域。產生熱影響區域，會使相關區域晶粒粗大，焊接質量低，為了避免此類問題的發生，必須要采取相應的對策及辦法。

3.1 做好準備工作

充分的準備工作是實現鉚焊件成功焊接的必要條件，要采用熱切割的方式對坡口進行處理，防止母材邊緣形成淬硬層，淬硬層往往以其低塑性而造成冷加工的開裂，進行這種處理可以有效的保證金屬的熱傳遞；必須要及時消除和清理焊接區域存在污漬問題，比如水分、銹跡、氧化膜及其他污物等，以確保能夠實現既定溫度，必要時要對焊接材料進行除濕處理，以保證實現應有的技術效果；對于技術要求較高的復雜件或者精密件，在開始加工前，必須要進行緩慢的預熱，以防止快速加溫而導致的變形和缺陷。

3.2 焊接操作方法

對電弧燃燒的時間控制可以實現對溫度的控制，如果熔池溫度過高，可以相應減少燃燒時間，降低溫度；反之，則升溫；在焊接的方法運用上，采取特定的擺幅和坡口兩側的停頓，來控制熔池的問題，使熔孔基本上一致，避免形成焊瘤；在焊接時，必須要高度重視焊接的角度，角度對溫度的影響絕對是決定性的，當夾角垂直時，會使電弧相對集中，熔池溫度高；反之，則溫度低。另外，角度控制在90°-95°之間時，可以使背面較為平整，防止和控制接頭內凹現象；在起弧時，一定要先進行試驗，在高度板上調整好電流強度，對溫度進行檢測，合格后再劃擦引弧，利用反饋電路加強對溫度的控制，避免因升溫過高過快而導致的燒傷，最好采取直線運條方式進行焊接；焊接后的熱處理過程非常重要，如果處理不當，會導致前功盡棄。進行熱處理的主要目的是消除殘余應力的影響，改善焊接區域的性能，對焊接區域及就近部位，使用金屬相變溫度點以下的熱量進行均勻加熱，而后采用均勻冷卻的方式，消除應力和退火。

4 結束語

本文通過對相關熱學理論、焊接過程存在的問題及解決問題的對策進行了研究和探討，取得了一定的理論成果。隨著焊接技術的發展，越來越多的智能化系統被應用致焊接體系，對于溫度的控制將會越來越精確，但對于鉚焊件的焊接仍然要大量依賴于手工，不可能批量進行，所以加強對鉚焊件焊接溫控技術的研究仍然有其重要意義。

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