探究薄板焊接的影响因素及解决办法

2021-09-08王府强

新型工业化 2021年6期

王府强

（中国核工业二三建设有限公司，北京 101300）

在薄板焊接的过程中，焊接参数和焊接工序是影响焊接质量的最主要因素，若是对其控制不到位，极易引发一些焊接质量问题，例如：变形、烧穿等现象，薄板焊接产品的使用性能也随之下降[1]。因此，在薄板焊接的过程中，一定要对薄板焊接的影响因素，进行全面的掌握和分析，根据各项影响因素的所，有针对性采取解决措施，以此保证薄板焊接的质量，以及产品的使用性能，进而促进了相关行业发展的进程。

1 薄板焊接质影响因素分析

薄板焊接是一项很复杂的制造工艺，不仅所涉及到工序相对较多，涉及到的技术和设备也是非常多的。因此，一旦任何一项因素控制不好的话，就会影响薄板焊接的质量，在下面的内容中，就对薄板焊接质量因素，进行了简要的分析和阐述。

1.1 热源影响因素

在薄板焊接的过程中，经常发生由于焊接参数设定不当，导致薄板焊缝区出现因温度过高，产生熔化等现象，进而影响了薄板焊缝的成型质量。同时，在薄板焊接的过程中，局部焊接材料被加热，焊接区不断的扩展，薄板焊接周围的温度就会随之降低，对薄板焊接区质量造成影响。另外，薄板焊接冷却后，焊缝区材料会产生焊接应力和轻微变形，但是若是周围温度相对较低的话，薄板受到骤然冷却，焊接应力和变形将更为严重，严重影响了产品的质量。

1.2 热加工切割影响因素

切割直接影响薄板焊接的质量，若是控制不好，很容易产生变形的现象，常用的切割方式如下：

1.2.1 电焊切割

该方式主要是利用焊条，将焊机的电流进行增加和控制，一般情况下应当增加和控制在120A左右，展开薄板焊接的切割工作[2]。但是，在电焊切割的过程中，整个过程相对较为粗犷，缺乏一定的规范性，很容易影响薄板焊接质量。

1.2.2 火焰切割

该方式将等离子弧作为热源，借助高速热离子气体熔化金属以形成切口的一种切割方法。该项技术方式主要是用于工业生产中，经过等离子切割后，薄板焊接厚度相对较薄，切割的速度也相对较快。若是不做好相应的保护工作，易引发变形的现象。

1.2.3 离子切割

该项技术方式主要是用于工业生产中，并且离子切割以后，薄板焊接厚度相对较薄，切割的速度也相对较快。若是不做好相应的保护工作，很容易引发变形的现象。

1.2.4 激光切割

该项技术方式主要是采用激光产生热源的形式，展开薄板焊接的切割工作，其切割作业的速度相对较快，比等离子在切割时产生的热作用力更小，变形现象发生的概率也相对较小。但是，在切割的过程中，若是控制不好的话，也会引发钢薄板焊接质量问题。

1.3 钢板自身因素的影响

纵观不锈钢薄板焊接工作的推进过程，在钢板材料内部应力的作用下，很容易发生焊接变形问题，分析钢板材料的内部构造，在焊接操作阶段其主要承受着两种不同的负荷条件，其一是中面负荷，主要是受材料的中间拉力、应力及他类外力的作用影响，钢板的中面力能均匀的分布在薄板内；其二是和中面力相互垂直的负荷，也被叫作横向力，这是引起钢板焊接实践中出现变形问题的主要因素。

2 钢薄板焊质量问题解决的主要措施

钢薄板焊接质量问题会受到很多因素的影响，因此在钢薄板焊接的过程中，为了保证焊接的质量，针对钢薄板焊接质量影响因素，采取有效的解决措施，来保证钢薄板焊接质量，具体方式解决方式如下：

2.1 预制阶段控制

钢薄板通过等离子切割以后，需要将钢薄板的毛边进行打磨和处理，保证钢薄板的平整度，以及拼接缝间隙的均匀程度，这样做的方式主要是因为在预制拼装的过程中，主要是以方便运输、吊装、易于现场固定为原则，采用无固定拼接的模式[3]。同时，在钢薄板拼接的过程中，可以利用焊缝两侧固定角钢的方式，这样可以为钢薄板焊接工作的展开，提供了相对便利的条件。另外，在钢薄板焊接的过程中，通过利用分段跳焊的方式，其焊接长度应当为40～50mm，并且一定要对焊接间距进行控制，通常情况下焊接间距应当控制在200mm。在角钢板焊接钢薄板作为为过渡层，但是过渡层宽度、间隔等方面，一定要与间断焊处于一致的状态，进而保证钢薄板焊接的质量。同时，利用压铁的方式放置焊缝两侧，这样可以对焊缝起到约束和限制作用，并且还具有强制冷却的功能；钢薄板焊接的过程中，一定要根据标准确定焊接顺序，保证钢薄板焊接后的收缩性能，降低其内部的应力，进而降低钢薄板焊接变形的现象，以此保证了钢薄板焊接的质量。

2.2 焊接工艺过程控制

钢薄板焊接工艺过程是引发质量问题发生的一个重要内容，因此在解决钢薄板焊接质量问题的时候，一定要加强对钢薄板焊接工艺的控制，保证各项工序都是按照标标准顺序展开的，以此保证薄板焊接的质量，提升了焊件的质量，那么具体内容如下：

首先，在试件或工件的加工过程中，操作人员尽量不使用手工电焊机切割方法，可以尝试采用离子切割技术，通过规范、合理的应用该项工艺技术，能明显提升切割工作效率，且切割后得到的钢板边缘区域形成的形变量相对较小，在技术条件准许的工况下，还可以应用更加先进的激光切割技术。针对切割处理后获得的不锈钢薄板，需要对其边缘区域进行适度打磨处理，以此为后续焊接工作顺利推进奠定良好基础。

其次，可以利用对称焊的方法，先进行钢薄板角的焊接工作，在进行钢薄板角对接的焊接作业。但是，在焊接的过程中，若是焊缝出现不对称的现象，那么一定先焊焊缝少的一侧，这样可以尽最大可能降低焊接质量问题的产生。

最后，在利用定位焊进行钢薄板焊接的过程中，焊缝的长度和间距，都是根据钢薄板的厚度和长度而定的，也就是说，钢薄板厚度相对较薄的话，定位焊的长度和间距也会随之变小，例如：钢薄板焊接的过程中，若是钢薄板厚度相对较薄的话，定位焊的长度大约在5～7mm、间距在50～100mm之间的话，定位焊一定要从中间开始想两侧展开；但是，若是钢薄板厚度相对较厚的话，定位焊缝的长度大约在20～30mm，间距大约在20～300mm的话，定位焊应当从两侧向中间展开，进而保证了钢薄板焊接的质量。

2.3 刚性强制性固定焊接

为了保证薄板焊接的质量，可以利用焊接夹具或者是组合夹具的方式，将焊接件进行刚性强制性固定后，再进行钢薄板焊接的作业，增加其刚性，达到减小焊接变形的目的进而保证钢薄板焊接的质量。其实，在钢薄板焊接的过程中，通过利用刚性强制性固定焊接的方式，主要是增强组合构建焊接的质量，这样可以降低钢薄板焊接变形的现象发生。另外，通过利用该项焊接方式，可以保证焊接装配件尺寸的准确性。但是，在钢薄板焊接的过程中，若是钢薄板的焊缝长度相对较长，这样便可以利用压铁的方式，进行焊接作业，主要是将压铁放置在焊缝两侧，进而降低钢薄板焊接焊接变形量，保证了钢薄板焊接的质量。

2.4 焊接温度

针对钢薄板厚度相对较薄的话，所采取的钢薄板焊接技术和方式，也是不一样的，就以厚度小于6mm钢薄板为例，厚度小于6mm的钢薄板很容易发生烧穿的现象。因此，为了避免这一现象的发生，一定要对焊接电流和焊接热输入进行有效的控制，根据薄板焊接的状态，适当降低焊电流和焊接热输入。同时，在薄板焊接的过程中，一定要保证薄板焊接受热的均匀性，可以利用强制冷却的方式，保证薄板焊接周热区和周围的温度，处于一致的状态，进而降低薄板焊接质量问题发生的系数。

2.5 焊接技术

在加工薄板时，尽可能的选用氩弧焊工艺进行施焊。氩弧焊工艺应用阶段最大的特点是选用氩气作为保护性气体，将空气隔离在焊区之外，防止焊区氧化。氩弧焊热量分布相对较集中，电流密度大，熔敷率高，在氩气流的冷却和压缩的作用下，热影响区域宽度变得愈发窄小，焊接变形量与应力值均降低，在焊接金属薄件方面表现出良好的适用性。

薄板焊接的过程中，焊嘴和焊件间的距离应当进行有效的控制，一般情况下为8～14mm之间。但是，在薄板焊接的过程中，若是间距相对较大的话，气体保护效果就会相对较差，也就是说距离越小，气体保护效果越好。同时，在薄板焊接的过程中，若是焊枪确定以后，喷嘴直径是不需要做出太多改变的。另外，在薄板焊接的过程中，通常用到的可变参数主要是焊接电流和氩气流量，这样可以根据焊件的材质、厚度来选择和控制电焊电流，以此保证薄板焊接的质量，如表1所示。

表1 TIG焊接电流和气体流量度分析

2.6 提升焊件结构的刚度，增强临界失稳应力

通常会采用降低焊接残余应力，软化淬硬部位的方法实现这一目标，具体可以执行热处理、机械应变及振动法。其中，热处理有整体及局部结构件的热处理之分，相比之下，后者在消除应力完全程度方面不占优势，其作用主要是减小残余应力的峰值，但是很难实现残余应力消除率100.0%。机械应变法主要有温差牵伸、锤击焊缝法等，具体操作时是将在焊件上施加一定的拉应力，诱导焊缝周边出现拉伸塑性变形情况，能够消除焊缝及其周边区域的部分压缩塑性变形表象，借此方式减少残余应力数值。锤击焊缝处理阶段，旋转挤压是首选方法，其使压头在某一速度下对焊缝构造进行锤击处理，进而减少残余应力。在现实生产实践中，不管是采用哪种方法去减少或者抵除残余应力，都要确保其能实际情况相配套，理论和实践操作有机结合，规范的应用各项工艺方法，力争将其效能充分的发挥出来。