优化薄板风管焊接工艺 保证焊接质量

郝国荣

摘要： 文章基于半自动CO2气体保护焊机与半自动切割装置的整合，实现了薄板风管长直焊缝的自动焊接，提高焊接质量的同时解决了薄板焊接易出现的焊接变形及焊接中烧穿等问题。

Abstract： Based on the integration of semi-automatic CO2 gas shielded welding and semi-automatic cutting device， this article achieved the automatic welding of the long and straight welding crack of thin steel plate wind pipe and improved the welding quality， at the same time solved the problems in welding process， such as， welding distortion， burned-out problem， and so on.

关键词： 薄钢板；风管焊接；自动焊接

Key words： thin steel plate；wind pipe welding；automatic welding

中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）25-0064-02

0 引言

薄板风管制造中，最难控制的是焊接。目前薄钢板焊接中大多采用焊条电弧焊或氩弧焊技术，在产品制造中有成功的经验，也有许多失败的教训。本文通过将半自动CO2气体保护焊机与半自动切割装置相整合，可实现薄板风管长直焊缝的自动焊接，提高了焊接效率；通过焊接工艺研究，优化工艺参数，解决了薄板焊接易出现的焊接变形及焊接中烧穿等问题。

1 工艺原理

薄板风管自动焊焊接工艺主要是在半自动CO2气体保护焊焊接基础上，为实现自动焊接技术，加装了半自动切割机的自动行车装置，利用半自动切割机的自动行车装置能够沿焊接方向连续匀速行进，从而实现焊接过程的自动化。设备见图1 CO2气体保护自动焊设备。

■

图1 CO2气体保护自动焊设备

2 薄板自动焊焊接工艺操作要点

2.1 选择适合的焊接材料及焊接设备。以钢板厚度2mm ，角铁∠30×3，材质为Q235的风管为例。选择焊丝型号ER50-6规格？准0.8、？准1.0、？准1.2三种；CO2气体；二氧化碳焊机型号HB400-04；半自动切割机型号CG1-30。

2.2 制订2mm 薄板钢板的自动焊焊接方案；研制出合格的焊接工艺评定。①加工薄板钢板试件。Q235厚度2mm钢板加工成600×200mm试件；∠30×3角铁加工成600mm试件。②焊接薄板钢板试件。将半自动CO2气体保护焊枪固定在半自动切割机上，调试二氧化碳焊机、半自动切割机；使用牌号为ER50-6，直径分别为？准0.8、？准1.0、？准1.2三种规格的焊丝进行施焊试验，确定合适的焊接参数见表1。

表1 焊接工艺参数

■

③焊接工艺措施。1）焊接时焊接位置采用平角焊（横焊），焊枪调整角度为45°施焊。2）引弧前首先按焊枪上的控制开关，点动送出一段焊丝，焊丝伸出长度小为12-15mm，超长部分应剪去。若焊丝端部出现球状时，必须先剪去，否则引弧困难。3）引弧时，将焊机置于自锁状态，再将焊枪放在引弧处，保持45°倾角和喷嘴高度，然后按焊枪上的控制开关，焊机自动提前送气，延时接通电源，保持高电压、慢送丝，当焊丝碰撞工件短路后，自动引燃电弧。4）引燃电弧后，焊接过程中，焊工应根据熔池的形状、飞溅的大小、电弧的稳定性和焊缝成形的好坏，判断焊接工艺参数是否合适。若焊接过程中，熔池平稳，飞溅较小，电弧稳定。同时，可观察到周期性的短路，听到均匀的周期性的啪啪声，而且焊缝成形较好，说明参数合适。否则应调整焊接工艺参数。5）收弧时，先停车后断弧保证填满弧坑，应让焊枪在弧坑处停留几秒钟，以保证熔池凝固时得到可靠的保护。

2.3 对焊接试件进行加工取样。对分别采用三种规格焊丝施焊的焊接试件进行焊缝外观检查、无损检测、宏观金相检验等，试验及合格标准执行GB228，根据试验数据出具焊接试验报告。试件见图2。

■

2.4 对分析结果进行汇总，确定焊接工艺的可行性。对三组焊接试验数据进行综合，分析焊缝外观记录、焊缝缝表面无损检测记录及焊缝金相试验报告，最后确定可行焊接工艺（见表2）。

3 培训CO2气体保护自动焊焊工

依据优化的焊接工艺，对施工现场风管焊接的施焊焊工进行培训，使其能熟练掌握本项操作技能，保证焊接质量。

4 薄板风管自动焊焊接工艺在产品中试用的操作要点

①施焊时技术措施：焊接时焊枪为不摆动；喷嘴直径？准20mm；焊丝伸出长度12-15mm：熔滴过渡形式为短路过渡。②施工现场每个施焊工位要有防风措施，以保证CO2保护气体的稳定。③为防止焊枪导电嘴和喷嘴粘着飞溅物，焊前应在导电嘴和气体喷嘴表面涂以硅油或其它防飞溅剂。④焊前检查焊接电源，送丝机、控制器、指示仪表和焊枪等是否正常。如出现异常现象，应及时通知有关部门检修，以保证焊接过程的稳定性。

5 薄板风管自动焊焊接工艺的优点

薄板风管自动焊焊接工艺相对于传统的薄板风管手工焊接而言，具有以下优点：①解决焊接时极易出现烧穿、变形等焊接缺陷，有利于对进度、质量控制。②变手工操作为自动施工，减轻劳动强度，提高工效。③节约焊接材料，减少焊接接头焊材消耗，从而节省施工费用。④随着焊接线能量减小，焊接变形量也减小，使薄板风管施工过程中受力均匀，提高安装精度。⑤施工不受场地限制，操作简单，方法实用。⑥与传统风管制造相比，采用薄板风管自动焊焊接工艺风管的生产效率提高了2倍，见表3。

表3 焊接速度对比

■

6 总结

利用薄板风管自动焊接工艺，提高了CO2气体保护焊的效率，有效地控制了焊接变形。该技术主要适用于大型通风空调工程1-3mm风管制作行业。随着城市地铁的大量使用，采用薄板制造的风管越来越多，因此推广应用前景广阔。

参考文献：

[1]张欣，赵峰.新型薄壁钢制高杆插接长度的研究[J].铁道工程学报，1996（04）.

[2]姚建伟，王海燕.大截面薄钢板焊接风管施工技术[J].青岛理工大学学报，2006（06）.

[3]彭桂蒸，张纪刚，韩建，邓文艳.大面积薄钢板焊接残余应力的试验研究[J].低温建筑技术，2010（08）.

[4]谭标瑞.薄钢板风管保温施工质量问题及预防措施[J].机电信息，2010（12）.

[5]林文华，李华林.薄钢板风管保温中常出现的问题及预防措施[J].山西建筑，2004（05）.

[6]MarkWells.感应热矫平——薄钢板焊接变形矫平方法[J].船舶工程，2009（04）.endprint

摘要： 文章基于半自动CO2气体保护焊机与半自动切割装置的整合，实现了薄板风管长直焊缝的自动焊接，提高焊接质量的同时解决了薄板焊接易出现的焊接变形及焊接中烧穿等问题。

Abstract： Based on the integration of semi-automatic CO2 gas shielded welding and semi-automatic cutting device， this article achieved the automatic welding of the long and straight welding crack of thin steel plate wind pipe and improved the welding quality， at the same time solved the problems in welding process， such as， welding distortion， burned-out problem， and so on.

关键词： 薄钢板；风管焊接；自动焊接

Key words： thin steel plate；wind pipe welding；automatic welding

中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）25-0064-02

0 引言

薄板风管制造中，最难控制的是焊接。目前薄钢板焊接中大多采用焊条电弧焊或氩弧焊技术，在产品制造中有成功的经验，也有许多失败的教训。本文通过将半自动CO2气体保护焊机与半自动切割装置相整合，可实现薄板风管长直焊缝的自动焊接，提高了焊接效率；通过焊接工艺研究，优化工艺参数，解决了薄板焊接易出现的焊接变形及焊接中烧穿等问题。

1 工艺原理

薄板风管自动焊焊接工艺主要是在半自动CO2气体保护焊焊接基础上，为实现自动焊接技术，加装了半自动切割机的自动行车装置，利用半自动切割机的自动行车装置能够沿焊接方向连续匀速行进，从而实现焊接过程的自动化。设备见图1 CO2气体保护自动焊设备。

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图1 CO2气体保护自动焊设备

2 薄板自动焊焊接工艺操作要点

2.1 选择适合的焊接材料及焊接设备。以钢板厚度2mm ，角铁∠30×3，材质为Q235的风管为例。选择焊丝型号ER50-6规格？准0.8、？准1.0、？准1.2三种；CO2气体；二氧化碳焊机型号HB400-04；半自动切割机型号CG1-30。

2.2 制订2mm 薄板钢板的自动焊焊接方案；研制出合格的焊接工艺评定。①加工薄板钢板试件。Q235厚度2mm钢板加工成600×200mm试件；∠30×3角铁加工成600mm试件。②焊接薄板钢板试件。将半自动CO2气体保护焊枪固定在半自动切割机上，调试二氧化碳焊机、半自动切割机；使用牌号为ER50-6，直径分别为？准0.8、？准1.0、？准1.2三种规格的焊丝进行施焊试验，确定合适的焊接参数见表1。

表1 焊接工艺参数

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③焊接工艺措施。1）焊接时焊接位置采用平角焊（横焊），焊枪调整角度为45°施焊。2）引弧前首先按焊枪上的控制开关，点动送出一段焊丝，焊丝伸出长度小为12-15mm，超长部分应剪去。若焊丝端部出现球状时，必须先剪去，否则引弧困难。3）引弧时，将焊机置于自锁状态，再将焊枪放在引弧处，保持45°倾角和喷嘴高度，然后按焊枪上的控制开关，焊机自动提前送气，延时接通电源，保持高电压、慢送丝，当焊丝碰撞工件短路后，自动引燃电弧。4）引燃电弧后，焊接过程中，焊工应根据熔池的形状、飞溅的大小、电弧的稳定性和焊缝成形的好坏，判断焊接工艺参数是否合适。若焊接过程中，熔池平稳，飞溅较小，电弧稳定。同时，可观察到周期性的短路，听到均匀的周期性的啪啪声，而且焊缝成形较好，说明参数合适。否则应调整焊接工艺参数。5）收弧时，先停车后断弧保证填满弧坑，应让焊枪在弧坑处停留几秒钟，以保证熔池凝固时得到可靠的保护。

2.3 对焊接试件进行加工取样。对分别采用三种规格焊丝施焊的焊接试件进行焊缝外观检查、无损检测、宏观金相检验等，试验及合格标准执行GB228，根据试验数据出具焊接试验报告。试件见图2。

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2.4 对分析结果进行汇总，确定焊接工艺的可行性。对三组焊接试验数据进行综合，分析焊缝外观记录、焊缝缝表面无损检测记录及焊缝金相试验报告，最后确定可行焊接工艺（见表2）。

3 培训CO2气体保护自动焊焊工

依据优化的焊接工艺，对施工现场风管焊接的施焊焊工进行培训，使其能熟练掌握本项操作技能，保证焊接质量。

4 薄板风管自动焊焊接工艺在产品中试用的操作要点

①施焊时技术措施：焊接时焊枪为不摆动；喷嘴直径？准20mm；焊丝伸出长度12-15mm：熔滴过渡形式为短路过渡。②施工现场每个施焊工位要有防风措施，以保证CO2保护气体的稳定。③为防止焊枪导电嘴和喷嘴粘着飞溅物，焊前应在导电嘴和气体喷嘴表面涂以硅油或其它防飞溅剂。④焊前检查焊接电源，送丝机、控制器、指示仪表和焊枪等是否正常。如出现异常现象，应及时通知有关部门检修，以保证焊接过程的稳定性。

5 薄板风管自动焊焊接工艺的优点

薄板风管自动焊焊接工艺相对于传统的薄板风管手工焊接而言，具有以下优点：①解决焊接时极易出现烧穿、变形等焊接缺陷，有利于对进度、质量控制。②变手工操作为自动施工，减轻劳动强度，提高工效。③节约焊接材料，减少焊接接头焊材消耗，从而节省施工费用。④随着焊接线能量减小，焊接变形量也减小，使薄板风管施工过程中受力均匀，提高安装精度。⑤施工不受场地限制，操作简单，方法实用。⑥与传统风管制造相比，采用薄板风管自动焊焊接工艺风管的生产效率提高了2倍，见表3。

表3 焊接速度对比

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6 总结

利用薄板风管自动焊接工艺，提高了CO2气体保护焊的效率，有效地控制了焊接变形。该技术主要适用于大型通风空调工程1-3mm风管制作行业。随着城市地铁的大量使用，采用薄板制造的风管越来越多，因此推广应用前景广阔。

参考文献：

[1]张欣，赵峰.新型薄壁钢制高杆插接长度的研究[J].铁道工程学报，1996（04）.

[2]姚建伟，王海燕.大截面薄钢板焊接风管施工技术[J].青岛理工大学学报，2006（06）.

[3]彭桂蒸，张纪刚，韩建，邓文艳.大面积薄钢板焊接残余应力的试验研究[J].低温建筑技术，2010（08）.

[4]谭标瑞.薄钢板风管保温施工质量问题及预防措施[J].机电信息，2010（12）.

[5]林文华，李华林.薄钢板风管保温中常出现的问题及预防措施[J].山西建筑，2004（05）.

[6]MarkWells.感应热矫平——薄钢板焊接变形矫平方法[J].船舶工程，2009（04）.endprint

摘要： 文章基于半自动CO2气体保护焊机与半自动切割装置的整合，实现了薄板风管长直焊缝的自动焊接，提高焊接质量的同时解决了薄板焊接易出现的焊接变形及焊接中烧穿等问题。

Abstract： Based on the integration of semi-automatic CO2 gas shielded welding and semi-automatic cutting device， this article achieved the automatic welding of the long and straight welding crack of thin steel plate wind pipe and improved the welding quality， at the same time solved the problems in welding process， such as， welding distortion， burned-out problem， and so on.

关键词： 薄钢板；风管焊接；自动焊接

Key words： thin steel plate；wind pipe welding；automatic welding

中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）25-0064-02

0 引言

薄板风管制造中，最难控制的是焊接。目前薄钢板焊接中大多采用焊条电弧焊或氩弧焊技术，在产品制造中有成功的经验，也有许多失败的教训。本文通过将半自动CO2气体保护焊机与半自动切割装置相整合，可实现薄板风管长直焊缝的自动焊接，提高了焊接效率；通过焊接工艺研究，优化工艺参数，解决了薄板焊接易出现的焊接变形及焊接中烧穿等问题。

1 工艺原理

薄板风管自动焊焊接工艺主要是在半自动CO2气体保护焊焊接基础上，为实现自动焊接技术，加装了半自动切割机的自动行车装置，利用半自动切割机的自动行车装置能够沿焊接方向连续匀速行进，从而实现焊接过程的自动化。设备见图1 CO2气体保护自动焊设备。

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图1 CO2气体保护自动焊设备

2 薄板自动焊焊接工艺操作要点

2.1 选择适合的焊接材料及焊接设备。以钢板厚度2mm ，角铁∠30×3，材质为Q235的风管为例。选择焊丝型号ER50-6规格？准0.8、？准1.0、？准1.2三种；CO2气体；二氧化碳焊机型号HB400-04；半自动切割机型号CG1-30。

2.2 制订2mm 薄板钢板的自动焊焊接方案；研制出合格的焊接工艺评定。①加工薄板钢板试件。Q235厚度2mm钢板加工成600×200mm试件；∠30×3角铁加工成600mm试件。②焊接薄板钢板试件。将半自动CO2气体保护焊枪固定在半自动切割机上，调试二氧化碳焊机、半自动切割机；使用牌号为ER50-6，直径分别为？准0.8、？准1.0、？准1.2三种规格的焊丝进行施焊试验，确定合适的焊接参数见表1。

表1 焊接工艺参数

■

③焊接工艺措施。1）焊接时焊接位置采用平角焊（横焊），焊枪调整角度为45°施焊。2）引弧前首先按焊枪上的控制开关，点动送出一段焊丝，焊丝伸出长度小为12-15mm，超长部分应剪去。若焊丝端部出现球状时，必须先剪去，否则引弧困难。3）引弧时，将焊机置于自锁状态，再将焊枪放在引弧处，保持45°倾角和喷嘴高度，然后按焊枪上的控制开关，焊机自动提前送气，延时接通电源，保持高电压、慢送丝，当焊丝碰撞工件短路后，自动引燃电弧。4）引燃电弧后，焊接过程中，焊工应根据熔池的形状、飞溅的大小、电弧的稳定性和焊缝成形的好坏，判断焊接工艺参数是否合适。若焊接过程中，熔池平稳，飞溅较小，电弧稳定。同时，可观察到周期性的短路，听到均匀的周期性的啪啪声，而且焊缝成形较好，说明参数合适。否则应调整焊接工艺参数。5）收弧时，先停车后断弧保证填满弧坑，应让焊枪在弧坑处停留几秒钟，以保证熔池凝固时得到可靠的保护。

2.3 对焊接试件进行加工取样。对分别采用三种规格焊丝施焊的焊接试件进行焊缝外观检查、无损检测、宏观金相检验等，试验及合格标准执行GB228，根据试验数据出具焊接试验报告。试件见图2。

■

2.4 对分析结果进行汇总，确定焊接工艺的可行性。对三组焊接试验数据进行综合，分析焊缝外观记录、焊缝缝表面无损检测记录及焊缝金相试验报告，最后确定可行焊接工艺（见表2）。

3 培训CO2气体保护自动焊焊工

依据优化的焊接工艺，对施工现场风管焊接的施焊焊工进行培训，使其能熟练掌握本项操作技能，保证焊接质量。

4 薄板风管自动焊焊接工艺在产品中试用的操作要点

①施焊时技术措施：焊接时焊枪为不摆动；喷嘴直径？准20mm；焊丝伸出长度12-15mm：熔滴过渡形式为短路过渡。②施工现场每个施焊工位要有防风措施，以保证CO2保护气体的稳定。③为防止焊枪导电嘴和喷嘴粘着飞溅物，焊前应在导电嘴和气体喷嘴表面涂以硅油或其它防飞溅剂。④焊前检查焊接电源，送丝机、控制器、指示仪表和焊枪等是否正常。如出现异常现象，应及时通知有关部门检修，以保证焊接过程的稳定性。

5 薄板风管自动焊焊接工艺的优点

薄板风管自动焊焊接工艺相对于传统的薄板风管手工焊接而言，具有以下优点：①解决焊接时极易出现烧穿、变形等焊接缺陷，有利于对进度、质量控制。②变手工操作为自动施工，减轻劳动强度，提高工效。③节约焊接材料，减少焊接接头焊材消耗，从而节省施工费用。④随着焊接线能量减小，焊接变形量也减小，使薄板风管施工过程中受力均匀，提高安装精度。⑤施工不受场地限制，操作简单，方法实用。⑥与传统风管制造相比，采用薄板风管自动焊焊接工艺风管的生产效率提高了2倍，见表3。

表3 焊接速度对比

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6 总结

利用薄板风管自动焊接工艺，提高了CO2气体保护焊的效率，有效地控制了焊接变形。该技术主要适用于大型通风空调工程1-3mm风管制作行业。随着城市地铁的大量使用，采用薄板制造的风管越来越多，因此推广应用前景广阔。

参考文献：

[1]张欣，赵峰.新型薄壁钢制高杆插接长度的研究[J].铁道工程学报，1996（04）.

[2]姚建伟，王海燕.大截面薄钢板焊接风管施工技术[J].青岛理工大学学报，2006（06）.

[3]彭桂蒸，张纪刚，韩建，邓文艳.大面积薄钢板焊接残余应力的试验研究[J].低温建筑技术，2010（08）.

[4]谭标瑞.薄钢板风管保温施工质量问题及预防措施[J].机电信息，2010（12）.

[5]林文华，李华林.薄钢板风管保温中常出现的问题及预防措施[J].山西建筑，2004（05）.

[6]MarkWells.感应热矫平——薄钢板焊接变形矫平方法[J].船舶工程，2009（04）.endprint