薄板焊接工藝及焊縫質量控制

朱玉河 賈榮輝

【摘 ?要】薄板焊接是焊接工業施工中的一項重要工作，應用也非常廣泛，可以用作設備輔助平臺、廠房參觀走廊平臺等。在實際需求中許多產品會要求質量且重量比較輕巧，這就需要再施工中采用薄板材料。但是我國在薄板焊接工藝方法比較陳舊，先進技術應用不廣泛，所以為了保證薄板焊接質量，必須采用合理的焊接工藝，加強各環節的質量監控，最大程度地減小變形，從而保證薄板焊接的工程質量。本文針對薄板焊接工藝及焊縫質量控制。

【關鍵詞】薄鋼板;埋弧焊;焊接工藝;質量控制

中圖分類號：TG44 ? ?文獻標識碼：A

引言

對于薄板焊接工藝來說不論是在于宏觀上的焊縫成型來說，還是對于微觀視角下的焊縫力學的性能來說，均需要達到相關的標準才可進行后續焊接工作。只有這樣才能夠避免在對薄板焊接工作進行的時候因為工人操作不當從而帶來的參數變化最終使得工人的人工成本增加，對設備對材料造成能耗加大的浪費現象，才能夠帶來更好的經濟效益。

1、薄板變形的物理現象

在薄板焊接過程中一般會產生的壓曲和變形兩種物理現象，這就是所謂的板殼理論。焊接薄板時，可以將薄板分為焊接區和非焊接區，一般在焊接區會產生較大的變形量，在非焊接區一般不會因為焊接引起焊接變形。但是因為薄板的厚度很薄，所以在實際操作過程中，一個焊接操作工人的重量都可以使薄板產生一定的變形。所以，在薄板焊接過程中我們很難保證薄板焊接不產生變形，這些變形必將會影響焊接的質量，這也是我們對薄板焊接工藝進行研究的價值所在，我們需要在不能完全消除的前提下盡量減少在薄板焊接過程中的變形，提高薄板焊接的合格率。

2、薄板焊接工藝方法

第一，先短后長。在進行焊接時需要先施焊短焊縫部分，再施焊長焊縫部位。焊接方式有很多種，但是在進行長距離焊接時，我們采用間斷焊接的方式進行焊接，同時先焊里或者先焊外對于薄板變形量也有一定的影響，一般在進行薄板焊接時我們采用從薄板內部往外部進行焊接。第二，均布對稱施焊。在中國的建筑中非常重視對稱結構，其實在焊接工藝中也非常注重對稱焊接。在空間足夠的前提下，我們一般安排多名焊工采用同時均布對稱的施焊方式進行焊接，采用對稱焊接工藝不僅可以使薄板受熱、受力均勻，還可以將應力進行相抵消，可以減少應力集中，這樣可以大大減少在焊接過程中因不對稱問題引起的薄板變形、起鼓現象。第三，采用氣保焊與半自動切割機結合施焊。薄板焊接對于焊接技術要求比較嚴格，要想保證焊接質量，一般采用半自動切割機代替人工焊，這樣可以保證焊縫外形質量良好，焊縫大小合適、直線度良好，對提高焊接質量有很大幫助，也是薄板焊接過程中一項非常重要的焊接工藝。

3、薄板焊接發生的主要原因剖析

從力學的角度出發，薄板焊接出現變形的主要原因是在焊接人員焊接器件時，由于薄板的不同部位溫度存在差異，因此產生了對應的殘余應力，最終出現薄板出現形狀變化。焊接件變形的影響因素主要涉及切割方法、焊接方法、點固焊工藝、焊接熱輸入和薄板厚度幾個方面。

3.1切割方法和切割質量的因素

激光切割與等離子切割是當前國內應用最為廣泛的切割技術，激光切割相對來說性能比較優越，這得益于激光切割的熱源集中，瞬間將板材切開，因此熱效應小，由此產生的殘余應力也比較小，不容易出現變形的情況，而且其開口也相對平整。與此同時，等離子切割的邊緣會不均勻，容易造成焊接后焊縫凸起。相反，激光切割后材料由于比較整齊平整，在焊接后焊縫相對平坦，凸起的現象不容易發生。通過以上分析，焊接材料在進行切割時，控制切割精度對保證切割質量有重要的影響。

3.2焊接方法的分析

焊接方法由具體的焊接工藝決定，采用什么樣的焊接工藝在一定程度上決定著薄板的焊接質量。在選取焊接工藝時，要根據板材的厚度，具體控制焊縫的高度和寬度及均勻性;選取適當的電流;選擇合適的焊條;起弧和收弧的控制;牢固度的控制等，焊接結束后要從外觀上也可以分析具體的焊接質量。

3.3點固焊工藝的因素

在點焊施工中，焊點間距的控制十分重要，焊點間距的選擇在一定程度上會關系到焊接質量，技術人員應該依據實際情況選擇合適的焊接工藝，嚴格控制焊接變形。同時，我們需要將焊點的數量、距離等參數考慮在內。如果選用不合適的點焊工藝，會對焊接前后的殘余應力將失去正常的控制，造成焊接質量無法得到保證。在選擇焊接尺寸時也應該格外注意，倘若選擇過大的尺寸，那么焊縫的背面將不會完全穿透，并且將損害接頭的完整性。倘若選用的尺寸較小，則在焊接過程中板材會破裂，導致無法保證焊接間隙。由此可見，如果相對薄板焊接變形采取有效措施，就需要處理好點固焊工藝的注意事項。

3.4熱輸入對焊接質量的影響

眾所周知，焊接熱輸入能夠對殘余應力產生一定的作用，從而引起焊接器件的變形。為了盡可能降低焊接應力和變形程度，我們需要盡可能少地使用焊接，以確保不會對焊接成型產生負面影響。一旦選用時間焊接，就需要匹配三元甚至四元保護氣體以保證焊接的順利進行。

3.5薄板厚度的因素

如果焊接的鋼板厚比較厚，則鋼板的抗彎性相對較大，焊接鋼板也就不容易出現變形。相反，如果鋼板的厚度相對較薄，那么在實際的焊接過程中，鋼板就無法對焊接過程中產生的應力進行有效應對，就會造成薄板的彎曲，進而產生較大幅度的變形。

4、對此薄板焊縫質量控制策略

4.1對熱輸入的控制

在對薄板具體焊接工作的過程中，對于能量較為集中部分或者是熱輸入較低的地方可以選擇降低焊接方法，這樣就能夠有效的降低焊接變形情況的產生。通常還可以使用是二氧化碳保護焊的方法，二氧化碳能夠薄板有著較好的保護作用，因此焊接出來的成品有著較好的質量。

4.2對焊縫的控制

這時候就需要根據實際情況來選取最為合適的尺寸以及形狀的焊條，并且還需要在能夠滿足焊接的前提下，保證有足夠的承載力下，盡可能的使用較小的焊縫尺寸。主要的原理就是為了能夠在最大程度上減少焊縫的填充量，如此一來既能夠保障質量，不會產生變形，用料更省還能起到一定的美觀作用。另外還可以使用先進的折邊機，來對薄板進行折邊操作，在保證折彎角度的情況下，盡可能的使用機械彎折，機械彎折的最大好處就是能夠減少焊縫的數量。最后還需要對焊縫的位置進行合理科學的安排，最好是能夠將焊縫保持在中心軸兩側的位置，這樣在焊接過程中出現的變形能夠起到一定的互相抵消作用。

4.3對工藝的控制

選擇合理的裝配以及合理的焊接順序還是遠遠不夠的，還需要選擇合理的工藝來對其進行焊接。其主要的方法就是利用焊接胎所具有的特性即在焊接的時候能夠反向變形，當焊接結束之后，松開焊接胎，這樣焊接完成的尺寸以及形狀均會在焊接胎的壓力固定下符合有關技術要求。

結束語

在日常對薄板進行焊接工作的過程中往往會因為各種因素從而導致薄板變形，其中最易發生變形的薄板當屬1-2mm的薄板，這一類的薄板在實際焊接過程中往往因為一點微小的因素就會發生嚴重的變形。目前在針對薄板變形焊接的問題研究中，主要將研究重點放在工藝方面。

參考文獻：

[1]畢磊，田喜平，王樹堂.淺談薄板結構件的焊接變形及控制[J].國防制造技術，2016（5）：46-48.

[2]趙彬.薄板結構焊接變形的預測與控制[J].科技與創新，2016（4）：60-61.

[3]戴平.大面積薄板焊接工程中控制變形工藝的探討[J].廣東科技，2018（5）：30-31.

[4]孫云.淺談船舶薄板焊接變形問題與控制[J].現代制造技術與裝備，2017（6）：87-88.

（作者單位：中車青島四方機車車輛股份有限公司）