焊接质量控制和管理在机械制造中的应用

2021-11-30高险峰

世界有色金属 2021年19期

高险峰

（福建福船一帆新能源装备制造有限公司，福建漳州 363211）

机械制造整体开始向着高质量、大型化及高精度方向发展，而作为其中十分关键的一项环节，焊接质量控制面临更高要求。同时，机械制造与使用过程经常出现故障和问题的原因之一就是焊接质量控制不当引起的。为此，极有必要对其中的焊接工艺技术和影响焊接质量的具体因素进行分析，以找到控制和管理焊接质量的有效措施。

1 焊接质量管控的必要性

焊接即是指应用高温、加热和高压的形式，对金属以及热塑性的材料实施连接的工艺措施[1]。受到科学技术迅速发展的影响，焊接工艺也变得更为完善，目前已经产生了激光、电弧、超声波等多类形式。不仅可以被应用在工厂生产加工当中，还可以应用在零部件维修中，但实际操作时主要受环境以及工艺等因素的限制和影响。

当前机械制作当中的焊接工艺被视为特殊过程。因此焊接质量本身的稳定性对于产品性能、质量等十分重要。然而影响其质量的因素十分繁多，并贯穿整个制造过程始终。一旦焊接结束，形成焊缝，这时进行缺陷修复就会需要耗费大量人力、物力和财力，成本十分高昂，如果修复不成功，则可能会直接导致产品报废，造成更大的损失。倘若能够给其操作制定出一套完整高效的质量控制和管理措施，则能全面提升产品质量，减少成本发生，提升企业自身的竞争实力。这样看来，焊接质量管控极为关键和必要。只有在机械制造当中，对其质量管控加强重视，并应用高效化的措施加以控制和处理，才能从根本上减少质量问题产生。

2 影响焊接质量的主要因素

2.1 人员因素

实际焊接时，不同焊接方式给操作人员提出的要求也不尽相同，而操作者的专业技能和工作态度都会给最终焊接质量带来直接影响。当前，工业生产已经基本实现了自动化，但部分参数调节还需要人工操作，具体的焊接方向控制也要人员掌握。所以操作者自身必须具备良好的质量意识，能完全熟练和细心操作，严格遵守焊接流程，以提升焊接质量。

2.2 材料因素

焊接过程中需要使用大量原材料，因此材料本身质量就会给最终产品质量带来影响。从质量管理角度来看，要想真正保证焊接质量，就必须从源头着手加强材料质量控制。

2.3 焊接流程因素

焊接流程即是给整个焊接过程制定一个对应的固定形式，不管是哪道工序出现问题，都会给最终质量带来影响。因此只有真正从根源报上保证焊接程序的标准性，才能实现质量控制。

3 焊接质量控制和管理

3.1 准备管控

一是材料质量管控。实际焊接时，一旦材料出现问题，质量自然无法得到保证，因此所有涉及的原材料都必须实施质量管控，其中焊丝、焊条、母材、衬垫等都必须有专门的质量证明文件，必要的时候可以进行再次检验[2]。实际应用时，应重点对上实物进行核查与检验，只要发现材料质量与要求不一致，例如肿胀、药皮裂开、镀层剥离等，则禁止应用到产品线当中。

二是工艺质量管控。具体应该依照机械产品设计的实际要求选用适合的焊接手段，同时对接头、环境、方法等展开详细的工艺评定。如有必要，还应该制作专门的试件或者试用产品实施模拟验证，从整体上形成一套合理性的制造工艺，并针对其实施差异性的管理措施。

三是设备质量管控。焊接设备直接影响最终的焊接质量、作业人员安全和焊接效率。为此在实际作业之前必须保证设备状态的正常化，并检查外观、仪表、运动节点、线缆等是否存在异常。同时建立完善的设备维修和保养制度，全面落实执行，使设备功能可以充分发挥出稳定功效。

四是人员资质管控。所有进入现场的技术人员，必须有操作资格，无证人员禁止在参与现场焊接，以确保焊接质量。另外，为使焊接质量得到持续性强化，还应组织人员定期参与培训活动，充分掌握焊接技巧，把学习到的各项基础理论知识以及各项经验应用到焊接实践之中，从而提升焊接质量。

3.2 过程管控

过程管控其本质就是全面管理控制焊接过程中的所有环节，减少客观因素、人为因素等给焊接质量带来的不良影响。

一是要重点确保焊接操作所用工艺都和设计要求、规范制度等相符合，所有焊接位置都要详细记录下来，满足相关工艺标准与要求，减少焊接质量问题，只要发现异常，立即根据记录内容找到原因和解决办法，减少不良影响给整体质量带来损害[3]。

二是落实试板焊接。具体应通过使用试板实施初步测试全面考量焊接工艺要求和制造设计要求，当前测试通过之后，再应用到实践之中。

三是对焊接接头缺陷加强处理。在应用无损检测发现接头缺陷之后，应马上分析具体的引发因素，制定出详细的返修方案。一般同一部位的返修次数不能大于三次，最后一次进行返修时必须经由质量总监进行批准，并把具体的返修情况全部计入质量档案当中。各类不同缺陷，必须对工艺影响因素进行详细分析，制定出有效的预防措施，减少同类问题再次出现。整体上应该以控制为核心，尽可能降低返修次数。

四是选用适合的焊接技术。在金属焊接当中，最常见的方法多达数十种，但主要有压焊、熔焊和钎焊三类。压焊即是在加压条件之下，使固件在固态中进行原子间结合。最常见的就是电阻对焊，即在电流通过工件的连接端时，电阻上升，温度变高，直至加热到塑性状态时，通过轴向压力使其连接为一体。熔焊则是焊接时将工件接口加热到熔化状态，不进行加压就能直接进行焊接。实际应用时，热源会把两个待焊的工件接口迅速加热熔化，并形成熔池，同时跟随热源不断往前移动，直至冷却之后就会形成连续焊接，使工件之间被连接在一起[4]。整个操作过程，一旦熔池和大气相互接触，大气里的氧就会氧化金属和相关合金元素。钎焊则是应用熔点低于工件的金属材料作为钎料，把两者都完全加热到超过钎料熔点但不超过工件熔点时，再应用液态钎料将工件完全润湿，对接口间隙实施填充，和工件达到原子扩散的效果，最终达到焊接目的。实际在选择具体技术的时候必须要根据产品的具体需求确定。

五是加强表面防护。即在外观质量控制当中，要使用正确的防护措施，将涂料、涂装和管理措施落实到位，使用具有防护效果的涂层，以具体流程为准进行防护措施，确保外观质量。同时能根据防护情况，适当对涂装工艺进行改进，使面漆和底漆融合起来，改善外观状况。

六是加强焊接环境控制。一般需要重点进行送风排烟控制。送风当中主要以自然和机械两类形式。对于自然通风效果不好的室内，应着重应用机械通风法，同时以区域大小为准选用全面和局部两类模式。但由于全面通风成本高，难以马上将局部区域中的烟雾浓度降低，效果不理想，所以除了大型焊接车间，其他使用局部方式为宜。而局部是暂时把焊接区域的有害物质吹走，虽然能对作业区域起到良好的稀释效果，但可能会给整个车间带来影响，但其仍然是当下通风措施之中效果比较好、成本较低的，目前应用范围较广。

3.3 质检管控

焊接结束之后，还需根据产品设计质量的相关要求实施全面化的质量检测：

一是对焊接位置实施仔细的外观检查，包含了具体的焊接尺寸、焊缝质量等，确保其完全与设计图纸、工艺文件的具体要求相符合。对于焊缝外观而言，应确保其形状、尺寸完全合格，同时表面产生的裂纹、气孔、弧坑以及咬边等缺陷都不得超过标准等级要求。

二是对焊缝实施无损检测。具体主要应用超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤和射线探伤等模式，依照设计图示和工艺文件要求选用适合的方法，确保能最高效经济的达到探伤要求。

三是对焊接部件实施压力试验。很多焊接部件在机械实际使用过程中往往会承受一定压力，必须对其展开有效测试。通常都是使用专门的压力测试装置，渐渐升高压力，达到额定试验压力标准。整个过程中，压力必须保持基本的稳定状态，焊缝不能产生异常，当试验结束之后需缓缓降压，坚决不能出现马上卸压的现象，以此尽可能降低试验过程中给焊接部件带来的不良影响，确保试验产品本身的质量安全。