薄板焊接工艺及质量控制分析

任家云 孙 洋 王 飞

江苏永钢集团有限公司 江苏 张家港 215600

薄板焊接质量要求高,常用于精密零部件的连接中,如设备辅助平台、不锈钢薄板管道以及厂房走廊等。厚度为1-2mm的薄钢板最易发生应力变形,影响焊接工艺质量。加强薄板焊接工艺的研究,运用恰当的焊接方式,减少薄板焊接变形、软化和热烈等问题。在薄板焊接过程中增强焊接质量控制,有利于不锈钢薄板产业的可持续发展。

1 薄板焊接工艺

薄板焊接工艺采取先短后长的流程,先对短焊缝进行焊接,在焊接长焊缝位置,长焊缝采用间断焊接方式。薄板焊接分内外焊接,一般是先由内部焊接开始,逐步向外部施焊。常见的焊接方式分为气焊、co气体保护焊、钨极惰性气体保护焊等,受到传统文化的影响,制造生产中也讲究对称,在薄板焊接中重视焊接对称,焊工均匀对称施焊。在焊接车间中一般是多名焊工均匀对称分布焊接位置,既保证焊接缝的均匀,又确保薄板受力均匀,减轻薄板应力变形现象。在薄板焊接中使用半自动切割机与气保焊结合技术,用半自动切割机代替人工焊接,提高薄板的直线度,避免人为失误造成焊接质量不过关。在实际操作中选取合适的焊接工艺,可以较好的控制薄板焊接的质量[1]。

2 薄板焊接变形问题

焊后变形是薄板焊接中的常见问题,薄板局部加热和焊后冷却收缩就会产生焊接应力与变形。通常薄板变形的方式有横向收缩变形、纵向收缩变形、角变形、扭曲变形与弯曲变形等,1-2mm厚度的薄钢板极易发生焊接应力变形和表面缺陷。焊接过程中薄板的一些参数会发生改变,材料的热物理性能、焊接方法、焊接设备、接头形式等都是薄板焊接质量的影响因素。在实际焊接过程中我们发现焊缝分布混乱不一、数量较多的薄板变形情况较焊缝形状分布均匀、数量少的薄板变形情况严重。焊接参数的变化也是导致薄板焊接变形的原因之一,在焊接过程中某个参数发生变化,会导致后面一系列的焊接流程发生改变,影响焊接质量。在焊接过程在使用定为焊点或桩架牢固时,薄板变形影响较小。薄板变形多发生在焊接区,非焊接区的薄板通常不会发生变形[2]。薄板变形属于物理现象,薄板会在焊接过程中受到外界作用力的影响发生表面变形与内部结构变形。一些焊接作业是站在焊接材料上完成的,薄板的厚度尺寸小,焊接人员的重量也会对薄板造成弯曲变形。薄板焊接变形会严重影响焊接工程质量,降低薄板的使用性能。因此,需要采取有效措施解决焊接变形问题,提高焊接产品的外观美观度与质量。

3 薄板焊接质量控制措施

3.1 合理选择焊接方式 在薄板焊接中合理选择焊接方式,可以提高焊接质量与焊接效率。薄板焊接作业时选择较少的焊道与较高的熔敷效率,减少不必要的焊缝。强度要求不高的产品,可以选择断续焊缝方法,阶段性的完成焊接。合理安排焊缝的位置,均匀布置焊点,便于施焊,确保焊缝对称分布,焊缝设计工艺为角焊缝与搭接焊缝。薄板焊接中最常用的焊接方式为溶化极气体保护焊,溶化极气体保护焊的焊接速度快,焊接线能量小。钨极氩弧焊是最不易变形的一种焊接方法,不过焊接效率低,在工程量不大的情况下可以使用钨极氩弧焊。点焊是焊接作业中的常用焊接工艺,焊工使用点点连接的方式将薄板连接在一起,点焊固定工艺具有一定的强度,能够抵抗焊接中的热应力,有效减轻薄板变形问题。使用点焊方式时要注意固点的数量、尺寸与间距,点焊过长会产生残余应力,点焊过段会导致产品焊接处开裂。当薄板厚度<2mm时,焊缝长度8-12mm最佳,焊缝间距70-200mm[3]。

3.2 加强焊接全过程质量控制 在薄板焊接之前,先固定好薄板,然后再进行焊接。有较大焊接面积或过长焊缝的薄板,可以用焊板两侧固定住薄板,加强薄板的刚性,降低焊接变形发生率,然后使用点焊固定住焊接处,用断续焊接发将过长的焊缝分为短缝,确保薄板受力均匀,减少薄板变形现象。在薄板焊接过程中实行全过程质量控制,根据薄板厚度与材料选择合适的焊接方法与焊接设备,使用温差法降低焊接区域的温度,减小薄板的边缘情况,发挥温差拉伸效应的作用,避免高温薄板焊接后薄板冷却变形。焊接完成后,使用机械校正的方式控制产品质量,或利用机械作用力校正焊后变形的薄板。通常情况下,可使用滚床对变形的薄板前后两次滚压,改变薄板变形问题。

3.3 控制热输入 在焊接过程在纵向弯曲变形对焊接热输入较为敏感,较大的热输入会导致焊接区变形。因此,在焊接过程中需要加大热输入的控制,降低焊接热输入量,使用co气体保护焊完成焊接作业,利用二氧化碳对焊接处的冷却保护作用,降低薄板焊接过程中的热应力变形情况,提高薄板焊接产品的质量[4]。

结语

在焊接作业中,以薄板为材料的焊接工艺应用较为广泛,焊接成型的产品质量要求高。薄板变形是薄板焊接作业中常见的质量问题,焊后残余应力是导致薄板变形的主要因素,薄板厚度小、焊接方式落后等都会导致焊后薄钢板出现变形情况。通过对焊接全过程质量控制,合理选择焊接方式,可以有效提高薄板焊接的质量。