簡析環衛車輛薄板件焊接變形的預防和控制

楊金鵬

勁旅環境科技股份有限公司 安徽 合肥 230000

1 環衛車薄板件焊接的現狀

目前，我國環衛建設方面，大部分城市都采用了環衛車輛。環衛車上需要大量的鋼結構連接，板與板之間的連接都以焊接為主。而對于焊接工藝而言，板厚越薄的板材焊接的難度越大，越容易發生焊接變形與缺陷。雖然社會科技不斷發展，但就我國目前的焊接工藝來講，薄板件的焊接仍然存在些許缺陷[1]。對于板件的焊接一般分為手動焊和自動焊兩種，如果采用人工焊接，那么焊工的技藝對薄板件焊接起著至關重要的作用。現階段，環衛車輛多采用人工焊接，大部分焊接產品都存在焊接連接點間隙過大、不牢固，或是焊接工藝未達到國家標準要求。

2 環衛車輛薄板件焊接變形種類與結構變形

環衛車輛薄板件焊接對其焊接位置可歸結區分為整體和局部焊接兩種。細化整體變形的程度，可分為板面的橫向、縱向與彎曲變形等。而細化局部變形，同樣可細分為角部位變形、波浪變形和扭曲變形等。

薄板件尺寸大的焊縫形式主要是對接和搭接兩種形式，兩種方式產生的變形程度基本相符，同樣會產生橫向收縮和縱向收縮。另外，還會發生翹曲變形，即薄板焊后的板面不平整呈波浪狀，如圖1所示。

圖1 薄板焊后的呈波浪狀

3 環衛車輛薄板件產生焊接變形的原因

通過對環衛車輛薄板件焊接的研究，從最初的焊接過程開始剖析，導致薄板件變成的因素諸多，例如，焊接的工藝手段與參數、焊縫的大小、焊段的長度極其斷面的大小，以及薄板件的性能參數等都會對焊接質量造成或大或小的影響。另一方面，薄板件外觀尺寸，焊接程序是否合理，焊縫位置是否對稱平整以及焊接的收縮系數也同樣使薄板件發生焊接變形現象[2]。正因為薄板件焊接容易變形的特點，通過各種手段預防和控制變形的發生，乃是當下最需要研究的問題。

4 環衛車輛鋼結構焊接的困難之處

4.1 焊接人員方面

目前，造成焊接質量不高的問題正是鋼結構焊接現存的困難之處。現行的鋼結構焊接技術常用的就是手工焊接，此方法對人工技藝要求十分嚴格，要求焊工具備多年的實際操作經驗，對焊接問題和焊接時的關鍵要點的理論知識熟練掌握，如此才能確保焊接質量達標。與此同時，對于焊接的操作流程及規范制度作為一個合格且專業的焊工也要同步遵守，二者相結合，才能保證焊接質量過關，使焊接位置牢固、穩定，產品安全性能達標。

4.2 焊接結構復雜、位置各異等問題

環衛車輛的箱體、框架位置等各處均需要焊接，焊接位置各異，對焊、角焊都給焊接帶來了阻礙。特別是面對鋼結構框架梁多、支撐多、焊點多的情況，復雜的結構特點給焊接同樣帶來阻礙。另一方面，鋼板的厚度，焊接的密度直接制約了對于接頭的焊接，極易出現接頭裂縫問題。

4.3 焊接環境的問題

通常情況下，對于環衛車輛的生產制造大多是在廠房內完成。廠區內的潮濕環境以及切割飛濺的殘渣都會給焊接質量帶來影響。潮濕的環境，板面不清潔，加之焊條受潮，潮氣與焊接電弧熱相互反應，產生氣體，造成焊接裂紋和氣孔的產生，使得焊接密度減弱。如果焊接區域緊鄰切割區或者飛濺物較多的區域，就會造成飛濺物與焊液融合，降低焊接的強度。所以說，在進行焊接作業時，要在一個干燥清潔的廠區內進行。

4.4 焊接缺陷的問題

焊接缺陷也是阻礙焊接質量提高的困難之一。焊接缺陷一旦產生，便會使鋼結構發生斷裂現象，焊接點局部受力性遭到破壞，并伴有氣孔的產生，導致焊接位置不受力，十分脆弱。在此狀態下，對鋼結構的焊接滋生斷裂現象，導致焊接點區域的受力性能降低。

5 預防和控制環衛車輛薄板件焊接變形的方法

環衛車輛的結構件的板材厚度（如箱體或大塊的薄板件）大多選用3至6mm薄板件拼接后焊接形成，在制造過程中，焊接變形是一種常態。在結構設計、工藝性能方面，進行相應的考慮可以有效預防和控制焊接的變形程度。

5.1 環衛車薄板件設計方面

5.1.1 焊縫的尺寸、形式及分布位置的選擇。對于環衛車輛薄板件焊接時的受熱變形以及薄板件自身的屬性也是導致板件變形的重要因素，徹底避免是不可能實現的，只能盡量抑制，降低變形程度。首先，需要從薄板件自身著手，在對環衛車輛初期設計時，薄板的選擇必須要滿足其設計強度及保證自身的使用能力，那么就要合規地布置薄板件焊接的板縫形式，以降低焊接時板件的變形。

焊縫尺寸同樣影響著焊接變形，焊縫尺寸不宜太大，否則會嚴重影響焊接質量。因此在滿足結構設計的承壓性能的前提下，盡可能縮小焊縫尺寸。舉個例子，當選用薄板件厚度小于6mm的板角焊縫，30mm的焊腳最為合適。并且最好選用間斷式的焊接，即焊縫長度大于等于20mm（盡可能大的距離）。設計時，焊縫位置的選擇最好與截面中性軸相對稱，或焊縫臨近中心軸位置。

5.1.2 加強筋及折彎設計。當需要對焊接結構筋板的外形和排列的分布設計時，最該考慮的就是筋板的焊接性能，在無法進行施工焊接的位置最好不要布置加強筋。薄板件的筋板，盡可能選用折彎板件，來取代T型接頭（接管）的使用（詳見圖2），這樣做的目的是利用搭接焊縫替代角焊縫，以免焊接鼓包的產生，加之易于校準矯正薄板件的變形。對于大塊的薄板件在結構設計時，選取略帶圓弧或板面上帶有壓制凸、凹筋的薄板件，目的是降低平面度的差值帶來的變形[3]。在環衛車輛組裝過程中，壓縮車箱體側板如選用后組裝的話、結構上的頂蓋板應選取圓弧角度大的，目的是提高結構剛性同時降低焊接的變形。設計中盡可能取消對大塊的薄板件中間開大孔或開很多小孔的思路。當薄板件剛性較小時應相應的選取剛性骨架作為罩板的支撐和固定。為了使鋼結構框架更加穩固，增加其剛性性能，可以考慮在平板的相應位置加焊折彎板，且折彎角度小于90°。門邊位置可設計成U型，盡量避免L型，目的是增強剛性，抑制門邊波浪變形。

圖2 筋板焊接方式

5.2 環衛車薄板件工藝方面

通過環衛車輛薄板件的焊接工藝水準來降低薄板件的變形程度。步驟方法如下[4]：①將所需焊接的薄板件切割成適合的小塊，分別焊接，以此方式降低薄板件的焊接變形，對板件變形后的處理也有所幫助，即更易校正。②對于薄板件的局部變形問題，可通過縮短焊縫長度或是分塊截面之間的中軸距離。③薄板件核心焊接位置，在允許范圍內縮短焊腳尺寸，優化板件焊接的布置形式。④對于焊縫長的部位需在背部進行拉筋加強，目的是提高其剛性，減低焊接變形程度。舉個例子，例如環衛掃地車外部的罩板與底架中間的連接焊縫，應進行滿焊且兩板厚度均為3mm。首先，在焊縫后側對起加強作用的槽鋼先進行焊接點固（詳見圖3），然后開始焊接，焊接完畢再將拉筋拆除，這樣做可以減小焊縫處變形數量，節省矯正和校對的時間，有效地預防與控制焊接變形。

圖3 工藝拉筋

5.3 其他方面[5]

①在焊接過程中，焊工作業的操作速度和焊接工具（焊接等）的電流是否穩定都會導致焊接質量的缺陷，因此，我們需在穩定的電流操作平臺下，要求焊工使用規范焊接方式和操作速度，加之采用合適的焊接角度，運用精湛的焊接手法，保證焊接縫側壁的有效距離，以此完成焊接作業。②焊接過程產生的氣孔，需要在焊前對焊接氣體進行把關，以免作業過程中發生氣體供應不足；焊材的選取和保存也是產生氣孔問題的影響因素，因此，要按照規范選材，并在干燥條件下存放焊材。③一般情況下，板件焊接后發生變形的主要成因是受熱不均。焊接前，對薄板件提前預熱。以免焊接過程中受熱不均，導致薄板件變形的現象。在焊接過程中，薄板件的溫度不均，且因板件過薄，最后導致薄板變形，各邊尺寸也會發生側邊或短或長的變化，俗稱焊接變形。④在焊接過程中，難免在焊道層中間位置存在金屬焊接未完全的現象，需及時清理。

6 結束語

本文對環衛車輛薄板件的焊接變形進行了有針對性的分析和闡述，并提出了合理化的建議與對策。綜上內容得知，鋼結構的設計、焊接工藝的水平，焊工的技藝以及薄焊件自身的要求和焊材的選取存放要求，都對薄焊件變形有著很大的影響，這些誘發因素既是直接關系者，又是參與者。提高焊工的焊接技術，是提升鋼結構的焊接質量的核心，更是對環衛車輛安全的保障。在焊接作業時，要嚴格進行質量核查，按照國家的標準和規范執行，如此才能對環衛車輛的質量和安全給予強大保障，確保環衛車輛快捷、高效的制造產成，為人類造福。