薄板焊接工藝及質(zhì)量控制分析

任家云 孫 洋 王 飛

江蘇永鋼集團有限公司 江蘇 張家港 215600

薄板焊接質(zhì)量要求高,常用于精密零部件的連接中,如設備輔助平臺、不銹鋼薄板管道以及廠房走廊等。厚度為1-2mm的薄鋼板最易發(fā)生應力變形,影響焊接工藝質(zhì)量。加強薄板焊接工藝的研究,運用恰當?shù)暮附臃绞?減少薄板焊接變形、軟化和熱烈等問題。在薄板焊接過程中增強焊接質(zhì)量控制,有利于不銹鋼薄板產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 薄板焊接工藝

薄板焊接工藝采取先短后長的流程,先對短焊縫進行焊接,在焊接長焊縫位置,長焊縫采用間斷焊接方式。薄板焊接分內(nèi)外焊接,一般是先由內(nèi)部焊接開始,逐步向外部施焊。常見的焊接方式分為氣焊、co氣體保護焊、鎢極惰性氣體保護焊等,受到傳統(tǒng)文化的影響,制造生產(chǎn)中也講究對稱,在薄板焊接中重視焊接對稱,焊工均勻?qū)ΨQ施焊。在焊接車間中一般是多名焊工均勻?qū)ΨQ分布焊接位置,既保證焊接縫的均勻,又確保薄板受力均勻,減輕薄板應力變形現(xiàn)象。在薄板焊接中使用半自動切割機與氣保焊結(jié)合技術(shù),用半自動切割機代替人工焊接,提高薄板的直線度,避免人為失誤造成焊接質(zhì)量不過關(guān)。在實際操作中選取合適的焊接工藝,可以較好的控制薄板焊接的質(zhì)量[1]。

2 薄板焊接變形問題

焊后變形是薄板焊接中的常見問題,薄板局部加熱和焊后冷卻收縮就會產(chǎn)生焊接應力與變形。通常薄板變形的方式有橫向收縮變形、縱向收縮變形、角變形、扭曲變形與彎曲變形等,1-2mm厚度的薄鋼板極易發(fā)生焊接應力變形和表面缺陷。焊接過程中薄板的一些參數(shù)會發(fā)生改變,材料的熱物理性能、焊接方法、焊接設備、接頭形式等都是薄板焊接質(zhì)量的影響因素。在實際焊接過程中我們發(fā)現(xiàn)焊縫分布混亂不一、數(shù)量較多的薄板變形情況較焊縫形狀分布均勻、數(shù)量少的薄板變形情況嚴重。焊接參數(shù)的變化也是導致薄板焊接變形的原因之一,在焊接過程中某個參數(shù)發(fā)生變化,會導致后面一系列的焊接流程發(fā)生改變,影響焊接質(zhì)量。在焊接過程在使用定為焊點或樁架牢固時,薄板變形影響較小。薄板變形多發(fā)生在焊接區(qū),非焊接區(qū)的薄板通常不會發(fā)生變形[2]。薄板變形屬于物理現(xiàn)象,薄板會在焊接過程中受到外界作用力的影響發(fā)生表面變形與內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形。一些焊接作業(yè)是站在焊接材料上完成的,薄板的厚度尺寸小,焊接人員的重量也會對薄板造成彎曲變形。薄板焊接變形會嚴重影響焊接工程質(zhì)量,降低薄板的使用性能。因此,需要采取有效措施解決焊接變形問題,提高焊接產(chǎn)品的外觀美觀度與質(zhì)量。

3 薄板焊接質(zhì)量控制措施

3.1 合理選擇焊接方式 在薄板焊接中合理選擇焊接方式,可以提高焊接質(zhì)量與焊接效率。薄板焊接作業(yè)時選擇較少的焊道與較高的熔敷效率,減少不必要的焊縫。強度要求不高的產(chǎn)品,可以選擇斷續(xù)焊縫方法,階段性的完成焊接。合理安排焊縫的位置,均勻布置焊點,便于施焊,確保焊縫對稱分布,焊縫設計工藝為角焊縫與搭接焊縫。薄板焊接中最常用的焊接方式為溶化極氣體保護焊,溶化極氣體保護焊的焊接速度快,焊接線能量小。鎢極氬弧焊是最不易變形的一種焊接方法,不過焊接效率低,在工程量不大的情況下可以使用鎢極氬弧焊。點焊是焊接作業(yè)中的常用焊接工藝,焊工使用點點連接的方式將薄板連接在一起,點焊固定工藝具有一定的強度,能夠抵抗焊接中的熱應力,有效減輕薄板變形問題。使用點焊方式時要注意固點的數(shù)量、尺寸與間距,點焊過長會產(chǎn)生殘余應力,點焊過段會導致產(chǎn)品焊接處開裂。當薄板厚度<2mm時,焊縫長度8-12mm最佳,焊縫間距70-200mm[3]。

3.2 加強焊接全過程質(zhì)量控制 在薄板焊接之前,先固定好薄板,然后再進行焊接。有較大焊接面積或過長焊縫的薄板,可以用焊板兩側(cè)固定住薄板,加強薄板的剛性,降低焊接變形發(fā)生率,然后使用點焊固定住焊接處,用斷續(xù)焊接發(fā)將過長的焊縫分為短縫,確保薄板受力均勻,減少薄板變形現(xiàn)象。在薄板焊接過程中實行全過程質(zhì)量控制,根據(jù)薄板厚度與材料選擇合適的焊接方法與焊接設備,使用溫差法降低焊接區(qū)域的溫度,減小薄板的邊緣情況,發(fā)揮溫差拉伸效應的作用,避免高溫薄板焊接后薄板冷卻變形。焊接完成后,使用機械校正的方式控制產(chǎn)品質(zhì)量,或利用機械作用力校正焊后變形的薄板。通常情況下,可使用滾床對變形的薄板前后兩次滾壓,改變薄板變形問題。

3.3 控制熱輸入 在焊接過程在縱向彎曲變形對焊接熱輸入較為敏感,較大的熱輸入會導致焊接區(qū)變形。因此,在焊接過程中需要加大熱輸入的控制,降低焊接熱輸入量,使用co氣體保護焊完成焊接作業(yè),利用二氧化碳對焊接處的冷卻保護作用,降低薄板焊接過程中的熱應力變形情況,提高薄板焊接產(chǎn)品的質(zhì)量[4]。

結(jié)語

在焊接作業(yè)中,以薄板為材料的焊接工藝應用較為廣泛,焊接成型的產(chǎn)品質(zhì)量要求高。薄板變形是薄板焊接作業(yè)中常見的質(zhì)量問題,焊后殘余應力是導致薄板變形的主要因素,薄板厚度小、焊接方式落后等都會導致焊后薄鋼板出現(xiàn)變形情況。通過對焊接全過程質(zhì)量控制,合理選擇焊接方式,可以有效提高薄板焊接的質(zhì)量。