不锈钢薄板焊接质量影响原因分析浅谈

蔡玉清　王凤利

【摘 要】本文根据公司质量提升，结合产品实际，简明介绍了焊接质量方面的几个评价要素及含义，分析了影响这几个评价要素基本原因及一些解决方法。

【关键词】不锈钢；焊接质量；焊缝

引言

不锈钢焊接由于焊接方法、设备、材料、工艺手段、操作方法不同，所得到的焊接质量千差万别。现就熔化极氩弧机，采用直流反接接法，在焊接不锈钢薄板中影响其焊接质量的一些主要原因分析及解决办法供大家参考。

一、焊接质量评价术语的含义

1.焊接缝牢固度：主要看工件正反二面材料是否完全熔接，抗拉抗折能力。

2.焊缝平面度：指的是焊缝及热影响区实际平面与基准平面间隙值，间隙越大工件变形量就越大，平面度就越差，反之就平面度就好。

3.焊缝直线度：指的是工件拼缝中心线与实际焊缝中心线偏差值。偏差越大直线度越差。

4.焊缝高度：指的是焊接后最高厚度减材料厚度。

5.焊缝宽度：指的是焊缝截面中基材被熔化最长的长度。

6.焊缝均匀性：指的是一定焊接长度中焊缝高度、焊缝直线度、焊缝宽度最大值和最小值的差值，差值越小均匀性越好。

7.起弧和收弧点质量：起弧和收弧点的面表质量，以不咬边不熔蚀材料边部为最好。以少咬边不熔蚀材料边部为次之。咬边又熔蚀材料边部为差。

8.焊接裂纹：热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹的统称。

9.焊接尺寸精度：指的是部件设计尺寸、角度，与实际尺寸和角度的偏差，偏差越大精度越低。反之则高。

二、通过本职工作对影响不锈钢薄板焊接质量原因分析浅谈

1.焊缝平面度质量控制

1.1 实际上就是对部件变形量的控制，控制好变形，焊接尺寸才有保证。可采取下列措施：

1）尽可能减少工件發热量、发热面积。（控制好焊接电流和电压、焊接速度、焊缝宽度）

我在成都“四号线”0.6mm车顶波纹板与厚度1.5mm安装座焊接，做过多次试验也证实了这一点。如采取TIG焊接，焊接速度慢，增加焊件变形，送丝角度不顺畅，还增加了劳动强度，浪费焊接材料。现在采取MAG焊接，采取小电流，快速焊接，既减少焊接变形，又减少劳动强度、提高劳动效率，焊后有效地解决了0.6mm不锈钢薄板密封性焊接的技术难题，为大批量流水线生产奠定了较好的焊接工艺基础。

2）选用合适的工装、夹具。

在墨尔本车顶风机焊接中，由于设计特殊性，焊后车顶风机位置变形严重，我认真查看图纸、测量焊接变形量，通过多次研究车顶工装结构，最终采取反变形与合理焊接顺序相结合的办法，有效解决了这一难题。首先，用多根顶针把风机位置顶平，把进风口的框架用事先做好的样板组对好，其次，用多个顶针把车顶风机需要焊接的部位顶起，最后，用刚性拉杆把车顶两侧边梁紧紧的固定在胎位上，人为制造出一个反变形量。焊接时，采用合理的焊接顺序（即采用对称焊接和交错焊接）有效解决了车顶风机进风口焊后变形难题。

3）尽可能快速冷却装置。

我在100%低地铁项目车顶部件焊接时，由于车顶密封梁过长，焊接量过大，极易造成焊接变形而影响焊接质量，为了解决这个困难，我采用四步操作法。第一步：刚性固定法，防止焊接时应力过大，产生变形。第二步：选择SAF-焊机，即采用脉冲MAG焊接防止热影响区温度过高，而造成焊缝变形。第三步：采用合适的焊接顺序，即先焊横向焊缝，再纵向焊缝，长焊缝采用分段焊接，里面筋板采用交错焊法。第四步：边焊接边在焊接背面浇水冷却，防止密封梁整体变形。

4）焊缝长度大于120㎜，拼接考虑焊缝的收缩率。0.8㎜厚材料收缩率为0.08%～0.15%。

在墨尔本车顶焊接中，因该结构设计复杂，车顶波纹板0.8mm需要密封焊接，且需要满焊，焊后不能漏雨，由于操作难度大，焊接量过大，焊缝过分集中，焊后容易产生严重的焊接变形和漏雨。为解决这一问题，我一边施工，一边研究焊接结构，经过多次反复试验，最后小底座采用小电流快速焊接，大底座采取合适的焊接规范和焊接速度，以及在焊接中随时调整焊条角度和运条方法，最终解决了此问题，受到了焊接工艺人员好评，为下道工序提高强有力保障，提高产品一次交检合格率100%，为后续顺利生产打下坚实基础。

1.2 焊缝高度和宽度的控制

对加丝焊接来说与送丝速度、焊丝直径、电流大小、部件之间的间隙大小、焊接速度有关，在相对不变的前提下主要有以下特性：焊缝高度与送丝速度成正比、与焊丝直径成正比、与焊接电流成反比、与工件间隙成反比、与焊接速度成反比。

1.3焊缝均匀性的控制与部件焊接质量有直接关系，自动焊上控制容易，手工氩弧焊完全取决于操作者熟练程度，与焊接牢固、美观、平面度等有关。为较好控制焊缝均匀性，仅可能采用自动焊接。

1.4焊缝颜色可直接反映出焊接过程中的气体保护状态、冷却状况、焊接电流、焊接速度等调节的合理性。为达到较好的焊缝颜色，一般采用下列办法：

1）在保证焊接牢固度前提下，仅可能采用小电流减小热量产生。

2）合适的焊接速度，速度过快工件温度还很高时已移出气体保护范围这样颜色会不好，速度过慢时在单位时间内对工件的热量会增多工件变色会严重。

1.5起弧与收弧的控制，由于设备和操作技能方面的局限性，往往起弧与收弧处缺陷较多。我们采用下列手段加以解决：1.减小起弧和收弧电流，减慢电流提升速度，这样能有效防止咬边、熔蚀等缺陷。2.在工件上增加一定长度的引弧板和收弧板，完成焊接后去除。3.起弧时提高送丝速度等。

1.6焊件的尺寸包括长度尺寸和角度。从我们多次工艺试验中得到如下规律：焊缝在冷却后都具有收缩性，焊缝距离越长收缩越大，板料越厚收缩越大，当然还有电流大小对它的影响，焊接速度、冷却速度等诸多因素。为保证部件焊接后达到设计尺寸要求，我们采用给焊接拼缝一定的间隙（间隙形状如等腰三角形），当然起弧处是不能有间隙的。

三 结束语

随着科学技术不断进步，新工艺、新材料、新设备不断出现，焊接技术日新月异，焊接质量会不断提高，影响焊接质量原因分析会更加深入。

参考文献：

[1]《国际焊接工程师（WTI）培训教程》（2007年）哈尔滨焊接技术培训中心

[2]《金属焊接材料手册》吴树雄 尹士科 李春范 化学工业出版社

（作者单位：中车长春轨道客车股份有限公司）