薄板焊接工艺及焊缝质量控制探究

闫浩哲 李正强

摘 要：薄板焊接工作的实施，经常会因为各种因素的影响而使薄板出现变形现象，其中，最容易出现变形的薄板是1-2mm的薄板，在实际焊接的时候，会因为微小的影响引发严重的变形。如今，在研究薄板变形焊接问题的时候，应该注重对焊接工艺的研究。鉴于此，本文就薄板焊接工艺及焊缝质量展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

关键词：薄钢板；焊接工艺；质量控制

1.焊接过程中产生变形的原因

厚度为2mm左右的钢板使用比较广泛，是一种典型的薄板，在施工过程中经常使用电弧焊设备来完成焊接工作。在此过程中，电弧焊设备运用的是微机控制系统，该系统的有效运用能够计算焊接弧度、焊接电流和焊接速度，同时还能够按照具体的工艺参数开展一系列分析工作，使焊接参数和焊接程序之间建立一定的关系，并且存储在数据中。在开展薄板焊接工作的过程中，经常会面临表面缺陷以及焊接变形问题，导致这种现象存在的关键原因是因为薄板焊接过程中对于参数的要求比较高，在实际焊接的时候很容易因为参数的变化而使焊接工作发生改变。因此，需要根据外界环境的变化，选择不同的焊接方法以及焊接材料设备，从而有效控制焊接参数变化带来的影响。由此可见，在具体实施焊接工作的过程中，应该根据不同的情况选择对应的焊接工艺，只有这样才能够很好地控制薄板的焊接质量。在焊接过程中，焊接变形现象各不相同，最为常见的变形主要体现在以下方面：纵向收缩变形、横向变形、扭曲变形以及弯曲变形等各种方式。

2.薄板焊接工艺分析

作为电弧焊中的一种，埋弧焊适合用在焊缝长、批量大的较大直径或者直线环形焊缝的焊接工作中，因此，薄板的焊接在工业化生产的过程中多使用埋弧自动焊的方法。一般情况下，埋弧焊的电流过大，并且熔深大，熔池与电弧和空气之间的接触比较少，焊缝中的杂质也比较少，可以有效确保焊缝的质量。在此过程中，可以不对薄板的焊接缝留间隙，并且不开坡口，这样一来不仅能够提升生产效率，同时还能够降低焊丝的填充数量。

2.1焊接电流

焊接过程中一个最重要的参数是焊接电流。在选择焊接电流的时候，应该考虑焊条直径、焊条类型、接头形式、焊件厚度、焊道层次、焊缝位置等各个方面的因素，综合各个方面的因素选择出最佳的电流。如果焊接电流太大，就会增加余高以及焊缝厚度，降低焊缝宽度，并且很有可能出现烧穿、咬边等缺陷；然而，焊接电流太小就会出现夹渣以及焊缝没熔透的问题。

2.2焊接电压

电弧的长度决定了电弧电压的大小。电弧过长，则电弧电压也相对过高；电弧太短，则电弧电压就相对较低。电弧电压会对焊缝的宽度产生影响，电弧电压加大，就会增加焊缝的宽度，焊缝的余高和厚度就会减少，随之飞溅也会减少，导致不易控制焊缝的成形。

2.3焊接速度

焊接的生产率与焊接速度的大小有着直接的关系。当提高焊速的时候就会导致能量下降，熔宽、熔深以及余高都会减小。为了加快焊接速度，在确保焊接质量的基础之上，需要使用较大的焊丝以及焊接电流，确保焊接的宽窄和焊缝高低一致。

2.4焊条直径

选择合适的焊丝直径是确保焊接工作效率以及质量的关键。通常情况下，需要根据焊件的厚度选择焊丝的直径，并且还要考虑施焊位置、接头形式以及焊接的层数。对于重要的焊接结构，还应该考虑焊接的热输入量。

2.5其他因素

焊接环境方面，过低的环境温度会增加焊缝金属的冷却速度，有可能使材料变脆，在焊接应力作用下出现裂纹；雨雪天气或湿度过大时，由于焊缝区水分较多时易使焊缝出现气孔等。焊工资质方面，焊工属于特种作业，按规定焊工必须持证上岗。

3.薄板焊接试验

3.1试焊准备

焊接前，要检查焊丝和焊剂，试焊薄板连接布置的设计，焊接变形的防止，焊接设备的检验，焊接质量和操作技能的检查。母材模型的焊前检验，工厂质量检验证书等； 检查电线的化学成分和直径，检查电线编号是否与指定的电线相同；检查埋弧焊剂的湿度并在使用前使其处于干燥状态。

3.2试件薄板的定位

焊接点焊通常很短，并确保在焊接过程中不会松动。由于点焊仍然是正式焊接后焊缝的一部分，因此点焊的焊接材料应与正式焊接材料相同。定位焊缝的起弧和弧形接收端应该是圆形的，以防止焊接端在两端焊接。

3.3焊接质量控制

如果焊接组件间隙太小，钝边太粗，电极直径太大，电流太小，速度太快，电弧太长等。 并且焊件表面的界面氧化膜，油渍等不清洗，很容易产生未熔化，不焊接。在保证焊接中焊孔直径的前提下，注意埋弧焊机的行进速度，不要太快或太慢，太快会导致焊缝不能穿透，太慢会导致焊缝控制焊缝表面出现咬边。首先，为了在焊接时严格控制熔池的形状，通常适当的是将焊池控制成扁平的椭圆形； 二是要预防接头超高。在焊接之前，首先使用研磨机研磨焊缝处的斜坡形过渡区，并在焊缝前方10 mm处开始电弧。 电弧点火稍微伸長，然后移动到接头。孔是由熔池中的气泡形成的空腔，其在焊接期间固化时不会逸出。造成这种情况的主要原因是沟槽边缘不干净，有水分，油污和铁锈；电极或焊剂未按规定干燥，芯被腐蚀或涂层劣化或剥落。另外，埋弧自动焊接电压太高而不能在焊接过程中产生孔隙。选择合适的焊接电流和焊接速度，仔细清洁沟槽边缘的水分，油污和铁锈，避免产生气孔。在焊接过程中注意焊剂的流出速度，以确保完全覆盖焊池。

3.4焊接试样的提取

选择焊缝外观均匀均匀，焊缝和附近表面无裂纹，未熔化，气孔，夹杂物和飞溅等缺陷，焊缝成型美观；焊缝表面不低于母材表面，焊缝高度由焊缝检验尺测量，以满足要求，并使基材平滑过渡；焊缝底切深度不得超过0.1 mm，长度不得超过焊缝总长度的5。

4.薄板焊接工艺及焊缝质量控制策略

4.1对热输入的控制

在对薄板具体焊接工作的过程中，对于能量较为集中部分或者是热输入较低的地方可以选择降低焊接方法，这可以有效地减少焊接变形的发生。通常还可以使用是二氧化碳保护焊的方法，二氧化碳能够薄板有着较好的保护作用，因此焊接出来的成品有着较好的质量。

4.2对焊缝的控制

这时候就需要根据实际情况来选取最为合适的尺寸以及形状的焊条，并且还需要在能够满足焊接的前提下，确保有足够的承载能力，并尽可能使用小的焊缝尺寸。 主要的原理就是为了能够在最大程度上减少焊缝的填充量，如此一来既能够保障质量，不会产生变形，用料更省还能起到一定的美观作用。另外还可以使用先进的折边机，来对薄板进行折边操作，在保证折弯角度的情况下，尽可能的使用机械弯折，机械弯折的最大好处就是能够减少焊缝的数量。最后还需要对焊缝的位置进行合理科学的安排，最好是能够将焊缝保持在中心轴两侧的位置，这样，在焊接过程中发生的变形可以起到一定的抵消效果。

4.3对工艺的控制

选择合理的装配和合理的焊接顺序是不够的。 其主要的方法就是利用焊接胎所具有的特性即在焊接的时候能够反向变形，当焊接结束之后，松开焊接胎，这样焊接完成的尺寸以及形状均会在焊接胎的压力固定下符合有关技术要求。

结语

总之，对于薄板焊接工艺，无论是在微观焊缝形成还是在微观视角下的焊接力学性能，需要所有相关标准来进行后续焊接工作。只有这样才能够避免在对薄板焊接工作进行的时候因为工人操作不当从而带来的参数变化最终使得工人的人工成本增加，对设备对材料造成能耗加大的浪费现象，才能够带来更好的经济效益。

参考文献：

[1] 杨震.不同工艺规范对薄板焊缝成型和飞溅率的影响[J].时代农机，2018，45（06）：202.

[2] 徐惠妍.不锈钢薄板搭接激光焊接头超声相控阵检测研究[D].长春工业大学，2018.

（作者单位：上海振华重工（股份）有限公司长兴分公司）