镀锌管T型接头焊接在实训教学中的应用

胡 明，徐铭华，马宇飞

（临海市豪情汽车工业学校，浙江 临海 317000）

1 学习焊接技能对汽车维修专业学生的重要性

据公安部统计显示，截至2019年底，机动车保有量达3.48亿辆，汽车保有量达2.6亿辆。因驾驶人员水平、道路环境及其他因素等造成机动车上路后大小事故时有发生。无论是燃油车还是新能源汽车，车身的材料结构都是一样的，故汽车修理钣金作业线成了一道繁忙的“风景线”。汽车钣金工成了当下汽车行业中的紧缺技能人才。

金属材料焊接是汽车修理工钣金作业的必修课程。汽车钣金作业主要以“敲敲打打、修修补补”为主，而汽车车身结构上超过85%是焊接件。因此，修复中就离不开焊接。这当中包含多种焊接方法（包括电阻焊、CO2气体保护焊、焊条电弧焊等），钣金工得样样精通[1]。

2 课程的教法

镀锌管焊接的课题训练必须安排在学生掌握了Q235碳素结构钢T型接头平角焊和立角焊焊接技能之后，学生有了一定的焊接基础技能（引弧、运条、焊接参数选择和焊接技巧），再学习镀锌管焊接对电弧长度、焊接时间、焊接角度有较好的把控能力。

本课题训练主要通过对金属材料的焊接性能分析、锌元素对焊接质量的影响、镀锌管的焊接工艺分析及施焊步骤、技能的拓展与延伸。逐渐深入，最终将所学的技能在实际生产中得以应用。这样既提高了学生的学习兴趣，同时又能将作品用于实际生活中。另外，将下料后的边角料用于学生的练习用料，大大降低了学生的实训成本，学生的操作水平也得到了很好的锻炼。

3 金属材料的焊接性能

金属材料的焊接性能主要取决于焊接母材的碳含量、合金元素含量、厚度；焊接方式及焊接环境；焊条（丝）及焊接工艺参数选择等。钢的含碳量越低，可焊性相对越好，所以低碳钢一般都具有良好的焊接性，而铸铁的可焊性很差，需要采用特定的工艺进行焊接。同时，合金元素的加入，会使焊接接头产生脆化、裂纹、层状撕裂等焊接缺陷，也影响着金属材料的焊接性能。

4 锌元素对焊接质量的影响

镀锌管是在低碳钢的外层表面采用热镀的方法镀上一层厚度约0.02mm的锌层。锌元素的熔点、沸点较低（熔点约419℃，沸点约908℃），在焊接过程中因电弧热原因会产生锌蒸汽，引起如图1所示的焊缝气孔缺陷。同时，熔化后的锌水会沿晶界深入造成焊缝金属浸蚀，形成“液体金属脆化”，产生脆性化合物。最终致使焊缝金属塑性降低，在拉应力作用下产生裂纹，甚至是穿透裂纹，如图2所示。另外，在焊接参数选择不当时会产生FeO-MnO-SiO2三组分系氧化物夹渣的焊接缺陷。由此可见，如何处理锌在金属焊接过程中对焊件产生不利影响成为镀锌管焊接作业的首要任务[2-4]。

技术要求：

（1）焊接完毕，只允许清除熔渣和飞溅。

（2）不允许锤击、修锉和修补焊缝。

5 镀锌管的焊接工艺及施焊步骤

完成如图3课题训练，镀锌管的焊前准备与低碳钢是一样的，焊条的选择因考虑焊接操作性，一般选用E4303（J422）焊条。施焊过程中，当焊接的厚度在6mm以上，为了降低未焊透的可能性，应采取多层焊接工艺，且在打底层焊接时，最大限度的使镀锌层熔化，从而达到锌元素的汽化和蒸发，最终逸出焊缝。当焊件厚度小于6mm时，多采用单层焊，且焊脚尺寸等于焊接厚度。

图3 课题训练图

5.1 焊前准备

（1）焊机：BX1-200。

（2）焊条：E4303（J422），Ø3.2或Ø2.5。

（3）工、量具：90°焊接定位器、角焊规、敲渣锤、角磨机、砂轮切割机、面罩、焊接手套。

（4）备料：40×40×320（1根）、40×40×190（1根）、40×40×160（1根）。

（5）用角磨机打磨镀锌层：镀锌层的厚度约0.02mm，打磨不宜过深，见光即可。

5.2 焊接步骤及方法

（1）焊接电流：85A～100A。

（2）定位焊：选用90°焊接定位器，固定好焊件后，在四个角上分别点焊固定。

（3）焊接角度：调整焊条与焊钳的夹持角度为120°～150°；焊条与焊件上下成45°，向右倾斜15°～20°（右夹角70°～75°）。

（4）焊接手法：平焊从左往右采用倒退焊法，立焊自下而上做堆焊；每一个焊点都要趁前一个焊点还未冷却呈亮红色状态立即快速引弧焊接，并且击穿前一焊点。同时，后面的焊点应压住前一焊点约1/2～2/3，使整条焊缝成鱼鳞状，如图8所示。

①采用Ø3.2直径焊条，以快速点焊的方法进行（即：快速引弧成功后，控制好电弧长度在2～2.5mm左右，保持焊接约3S后，迅速灭弧）。②采用Ø2.5直径焊条，先将焊条端部（立焊向上、平焊向右）移出约5mm左右以划擦的方式快速引弧成功后，迅速运条至起焊位置以类似月牙形方法运条施焊，而后迅速灭弧（如图4）。

图4 运条法

（5）收尾：收尾时要填满弧坑（可采用反复断弧法收尾如图5或回焊法收尾如图6）。

图5 反复断弧法

图6 回焊法

（6）要求：焊缝要光滑平整、高低均匀、宽窄一致，且无夹渣，无气孔。

（7）清理、检验焊件：先用敲渣锤和钢丝刷清理焊件上的焊渣和飞溅物，如图7所示。之后用角焊规检验焊件（角焊缝一般只作外观检验）。

图7 清理前效果

图8 清理后效果

6 技能拓展与延伸

知识应学以致用，学生在掌握了镀锌管的平对焊、平角焊和立角焊操作要领，并达到技能考核要求后，才可以进入技能拓展与延伸阶段。本阶段主要是产品的生产任务，每2人～3人为一组，相互配合，轮流作业，完成如图9所示的汽车发动机缸体测量台架的焊接作业。

图9 汽车发动机缸体测量台架效果图

7 结论

在掌握了4mm厚Q235钢板的平角、立角焊接技能的基础上，通过上述从焊接处的镀锌层打磨处理，镀锌钢管的特点分析，焊接工艺步骤制定，直至拓展任务等一系列的学习，以及针对性的训练后，学生基本熟悉了镀锌方管的焊接工艺性能和焊接技巧。最后再完成拓展任务（汽车发动机缸体测量实训台架）的时候，所焊的焊缝基本符合焊接质量要求。拓展任务阶段每组由2人～3人组成，轮流焊接，有对比有差距，便于相互交流学习。这个阶段不仅仅是考验学生个人的技能水平，更能反应出学生在团队协作中组织性与协调性。

从中印证了：焊接实训教学不仅是将理论知识与实训技能完美结合，更要做到实训技能与实际生活有效对接。指导教师在此当中扮演“导演”的角色，搭起舞台，引导学生在技能标准的框架内自主学习、相互交流。让学生能够将学到的技能立即在现实产品的生产过程中得到运用，激发学生的学习兴趣，使课堂不再枯燥无味。同时，在后期的汽车专业课程实训中也带来了成就感和自信心。实实在在做到课堂有愿做事，人人都参与，事事有标准。