铆焊件制作时焊接温度的控制

王红军

摘 要：铆焊件被广泛应用于工程机械和机械产品的制作当中，涉及到的工艺流程较多，经过多年努力，相关企业正在由数量型向质量型转变，由产业密集型向技术创新型转变，其关键技术已经逐渐成熟和发展起来。随着工人劳动条件的改善、生产技术的革新、智能化生产线的应用，生产工艺和流程越来越简化、越来越经济、也越来越灵活，大大提高了生产效率。但无论怎样改变，焊接时温度控制始终是铆焊件制作的关键环节，文章就如何加强温控，提高产品的合格率进行分析，力求为行业發展提供有益的理论尝试。

关键词：铆焊件；焊接温度；温控

铆焊被大量应用机械产品的制作，它包括钳工、车工、焊工、铆工等工作分类，主要工作就是根据设计方提供的图纸和制作要求，利用优质原料和适用工具，把各种板材、型材制作成符合相关标准的合格产品的过程。铆焊技术被广泛应用于航空航天、桥梁、船舶和石油化工等行业，基本上涉及所有的应用领域。

1 铆焊件温度控制的热力学分析

本文重点从技术角度进行研究，在铆焊件焊接的工作当中，主要是通过加热加压来实现，也可以填加一定的填充材料，从而实现由图纸向产品转化的过程。

1.1 焊接传热的基本形式

焊接的受热过程是局部的，在整体上存在较大的温差，在焊件内部或者与周围的介质之间都可能发生热传递。根据热力学原理，其传递过程一般有传导、辐射和对流。大量的学者通过实践研究证明：在特定条件下，通过热源传递到焊件上的能量，以对流和辐射为主；焊条和基材获得热能量后，以传导的方式进行传播。所以，在铆焊件的焊接过程中，要充分考虑到焊件整体上的温度分布情况以及随时间的消耗性，这是我们在研究铆焊件温控时不得不思考的问题。

1.2 焊接的接着分类

在铆焊件的焊接过程，接触细节部分大致分为焊缝、热熔区和影响区三个部分。焊缝指的是依靠母材的热传导作用，金属结晶凝固的方式，使液态金属结晶呈现柱状，其成长方向与焊接熔池壁相垂直，交汇于熔池中呈固态结晶状；熔合区指的是母材与焊缝连接的过渡区域，从微观状态来看，熔合线呈现半熔化状态。在焊接时，所谓的熔合线指的是固态母材与液态焊接金属的线状交界。熔合区的温度介于固液两态相交线的温度之间，该区域晶粒十分粗大，固态组织与化学成分呈现出不均匀分布状态，成型后为过热组织；所谓的热影响区域，在整个切割和焊接的过程当中，材料在未熔化的前提下，因为受热而发生机械性和金相组织变化的部分区域。

2 温度控制对铆焊件的影响

2.1 焊接的热过程

要想充分了解温控的作用方式，必须要了解热过程的主要特点。一是焊接温度高。普通的焊接加热温度最高可达AC3以上，在熔合线区域的温度最高可达1400℃左右；二是升温速度快。由于焊接热源相对集中，导致加热速度很快，比热处理要快上几百倍；三是高温持续时间短。由于焊接具有热循环的理论特点，往往在AC3以上的温度保持相对较短；四是自然连续冷却。铆焊件的焊接过程，往往都是在自然条件下，采取连续冷却方式进行成型，只有在特殊情况下，才会进行保温处理及其他相关的程序。

2.2 铆焊件制作的焊接缺陷

常见的焊接缺陷种类很多，一般分为内部和外部两种。其中内部缺陷主要出现熔合区域，具备一定的隐蔽性，只有通过破坏性的试验或者无损检验法，才能够发现。比如未熔合和焊透、气孔、夹渣、裂缝等；外部缺陷指的是内眼可视或者采用简单工具可以发现的问题。如焊瘤、咬边、弧坑、裂纹或者表面气孔等现象。

2.3 产生铆焊件缺陷的温控原因

铆焊件的焊接过程是一个很复杂的流程，任何一个环节的疏忽和技术失误都会造成焊件制作的失败。通过对温控原因分析来看，主要有以下几点：一是质量意识不强。没有相应的技能，没有按照规定的流程进行焊接，缺乏对温度的控制导致失败；二是焊口表面清理不好。主要表面在存在水锈或者油渍，没有清理干净，影响焊接温度的传递，导致失败；三是生产器材质量问题。主要表现在CO2不纯净和焊机或者其他焊接器材质量不过关，导致升温时间过长或者达不到温度要求，影响焊接效果；四是温度控制不良。主要表现焊接人员对加热时间和温度掌握不好，导致传递时间过长，破坏内部结构；五是环境要求不达标。主要表现在焊接场所温度过高或者污染严重，即使有再严格的焊接流程，也难免在焊件上产生缺陷。

3 加强焊接温度控制的措施及对策

通过以上分析，我们可以看到，温度会影响铆焊件的金属晶粒的熔化和成长过程，这种影响往往体现在型材的相变，我们统称为热影响区域。产生热影响区域，会使相关区域晶粒粗大，焊接质量低，为了避免此类问题的发生，必须要采取相应的对策及办法。

3.1 做好准备工作

充分的准备工作是实现铆焊件成功焊接的必要条件，要采用热切割的方式对坡口进行处理，防止母材边缘形成淬硬层，淬硬层往往以其低塑性而造成冷加工的开裂，进行这种处理可以有效的保证金属的热传递；必须要及时消除和清理焊接区域存在污渍问题，比如水分、锈迹、氧化膜及其他污物等，以确保能够实现既定温度，必要时要对焊接材料进行除湿处理，以保证实现应有的技术效果；对于技术要求较高的复杂件或者精密件，在开始加工前，必须要进行缓慢的预热，以防止快速加温而导致的变形和缺陷。

3.2 焊接操作方法

对电弧燃烧的时间控制可以实现对温度的控制，如果熔池温度过高，可以相应减少燃烧时间，降低温度；反之，则升温；在焊接的方法运用上，采取特定的摆幅和坡口两侧的停顿，来控制熔池的问题，使熔孔基本上一致，避免形成焊瘤；在焊接时，必须要高度重视焊接的角度，角度对温度的影响绝对是决定性的，当夹角垂直时，会使电弧相对集中，熔池温度高；反之，则温度低。另外，角度控制在90°-95°之间时，可以使背面较为平整，防止和控制接头内凹现象；在起弧时，一定要先进行试验，在高度板上调整好电流强度，对温度进行检测，合格后再划擦引弧，利用反馈电路加强对温度的控制，避免因升温过高过快而导致的烧伤，最好采取直线运条方式进行焊接；焊接后的热处理过程非常重要，如果处理不当，会导致前功尽弃。进行热处理的主要目的是消除残余应力的影响，改善焊接区域的性能，对焊接区域及就近部位，使用金属相变温度点以下的热量进行均匀加热，而后采用均匀冷却的方式，消除应力和退火。

4 结束语

本文通过对相关热学理论、焊接过程存在的问题及解决问题的对策进行了研究和探讨，取得了一定的理论成果。随着焊接技术的发展，越来越多的智能化系统被应用致焊接体系，对于温度的控制将会越来越精确，但对于铆焊件的焊接仍然要大量依赖于手工，不可能批量进行，所以加强对铆焊件焊接温控技术的研究仍然有其重要意义。

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