淺析焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接質(zhì)量的影響

淺析焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接質(zhì)量的影響一、焊接工藝在機(jī)械制造中的應(yīng)用：

焊接由于節(jié)省大量的材料，生產(chǎn)效率高，是制造業(yè)中主要的加工工藝之一，幾乎涉及到所有的產(chǎn)品。剛結(jié)構(gòu)的焊接制作，工業(yè)產(chǎn)品及廠房的制作安裝，民用產(chǎn)品的制造等等。利用現(xiàn)有設(shè)備及焊接材料和操作人員的技能情況，制定適合的焊接工藝規(guī)程，保證焊接質(zhì)量，是產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，最為重要的環(huán)節(jié)。

焊接質(zhì)量的保證，是在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同材料的物理性能和化學(xué)成分，以及所采用的焊接設(shè)備、焊接方法和結(jié)構(gòu)特性，制定能保證其加工質(zhì)量的焊接工藝技術(shù)文件。在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，如何確保焊接工藝規(guī)程的實(shí)施，是鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)及維修部門(mén)的重要工作。

由于各企業(yè)所加工構(gòu)件的材料和結(jié)構(gòu)不同，使用的焊接方法不同，在焊接試驗(yàn)和工藝評(píng)定方面，所做的內(nèi)容也不盡相同，制定的焊接規(guī)程也有一定的差別。焊接規(guī)程做為焊接過(guò)程的技術(shù)性文件，不論生產(chǎn)何種產(chǎn)品，保證其質(zhì)量的前提，就是焊接生產(chǎn)全過(guò)程完整的執(zhí)行焊接工藝規(guī)程。

焊接工藝規(guī)程是在滿(mǎn)足產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)程要求的前提下，經(jīng)過(guò)焊接工藝評(píng)定制定的，是生產(chǎn)過(guò)程重要的技術(shù)文件之一。焊接工藝規(guī)程的完全執(zhí)行，是控制焊接產(chǎn)品質(zhì)量行之有效的程序和方法。

二、焊接參數(shù)對(duì)焊接的影響與控制在結(jié)構(gòu)材料已知的情況下，焊接工藝規(guī)程中，主要的幾個(gè)參數(shù)如焊接材料、接頭形式、焊接電流、焊接電壓、保護(hù)氣體流量、氣體純度、焊接層數(shù)，而合金鋼及有色金屬焊接過(guò)程，還要考慮層間溫度、預(yù)熱及后熱溫度。如任一參數(shù)的大幅度變動(dòng)，都可能產(chǎn)生焊縫尺寸超差、成形不好、裂紋、夾渣、未焊透、咬邊、焊瘤、燒穿、焊接變形等缺陷，甚至產(chǎn)品報(bào)廢

焊接過(guò)程是一個(gè)不均勻加熱和冷卻過(guò)程。焊縫區(qū)及熱影響區(qū)溫度會(huì)隨著焊條（焊絲）的移動(dòng)而發(fā)生變化。是一個(gè)不均勻加熱和冷卻過(guò)程，熔池的冶金反應(yīng)也是不充分的。焊接電流作為焊接過(guò)程重要的工藝參數(shù)之一，是決定焊接熱輸入量的重要參數(shù)，即線能量的的大小。當(dāng)焊接電流增大時(shí)，焊接速度也應(yīng)加快。才能保證線能量基本不變。日常操作中，基本是以提高生產(chǎn)效率為前提，盡可能的采用大的電流參數(shù)。大的電流參數(shù)，固然提高了生產(chǎn)效率，但對(duì)焊接質(zhì)量和焊縫成形產(chǎn)生了一定的影響。會(huì)燒損一部分合金元素，隨著合金元素含量的減少，焊縫冷卻后的的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而且熔滴過(guò)渡形式也發(fā)生改變。短路過(guò)渡變?yōu)樯淞鬟^(guò)度，熔滴尺寸變小，體表面積增大，氣體帶入熔池更多，產(chǎn)生氣孔的幾率增加。大的焊接電流作業(yè)時(shí)，熔合區(qū)和過(guò)熱區(qū)的的晶粒粗大，冷卻速度加快，極易出現(xiàn)脆化相，使焊縫的疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性降低。特別是淬火傾向大且有低溫沖擊韌性要求的材質(zhì)，對(duì)其焊接接頭的影響最為明顯。同時(shí)，焊接電流過(guò)大，產(chǎn)生的咬邊、焊穿、焊瘤、嚴(yán)重焊接變形致使焊接接頭應(yīng)力集中，疲勞強(qiáng)度和承載能力下降，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致焊縫開(kāi)裂。焊接電流過(guò)小易產(chǎn)生氣孔、未焊透、夾渣等缺陷，降低接頭的致密性，減少承載面積，致使接頭強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度降低。

焊接電流增加時(shí)，電弧的熱量增加，因此熔池體積和弧坑深度都隨電流而增加，所以冷卻下來(lái)后，焊縫厚度就增加；焊接電流增加時(shí)，焊絲的熔化量也增加，因此焊縫的余高也隨之增加。如果采用不填絲的鎢極氬弧焊，則余高就不會(huì)增加；焊接電流增加時(shí)，一方面是電弧截面略有增加，導(dǎo)致熔寬增加；另一方面是電流增加促使弧坑深度增加。由于電壓沒(méi)有改變，所以弧長(zhǎng)也不變，導(dǎo)致電弧潛入熔池，使電弧擺動(dòng)范圍縮小，則就促使熔寬減少。由于兩者共同的作用，所以實(shí)際上熔寬幾乎保持不變。

三、焊條電弧焊的電弧電壓的決定因素

電弧長(zhǎng)度越大，電弧電壓越高，電弧長(zhǎng)度越短，電弧電壓越低。在焊接過(guò)程中，應(yīng)盡量使用短弧焊接。立焊、仰焊時(shí)弧長(zhǎng)應(yīng)比平焊更短些，以利于熔滴過(guò)渡，防止熔化金屬下滴。堿性焊條焊接時(shí)應(yīng)比酸性焊條弧長(zhǎng)短些，以利于電弧的穩(wěn)定和防止氣孔。弧長(zhǎng)增加，金屬飛濺越多，對(duì)母材金屬的表面損傷嚴(yán)重。特別是對(duì)有防腐要求的不銹鋼類(lèi)和鈦金屬構(gòu)件焊接過(guò)程中，應(yīng)盡量減少飛濺物。

同時(shí)，焊接過(guò)程中，焊接速度應(yīng)該均勻適當(dāng)，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時(shí)還要使焊縫寬度和余高符合設(shè)計(jì)要求。如果焊速過(guò)快，熔化溫度不夠，易造成未熔合、焊縫成形不良等缺陷；如果焊速過(guò)慢，使高溫停留時(shí)間增長(zhǎng)，熱影響區(qū)寬度增加，焊接接頭的晶粒變粗，力學(xué)性降低，同時(shí)使工件變形量增大。當(dāng)焊接較薄工件時(shí)，易形成燒穿。

當(dāng)其它條件不變時(shí)，電弧電壓增長(zhǎng)，焊縫寬度顯著增加而焊縫厚度和余高將略有減少，電弧電壓增大，嚴(yán)重時(shí)引起磁偏吹。這也是使焊縫成型不好，形成氣七、焊接接頭在焊接時(shí)的方法焊接接頭是組成焊接結(jié)構(gòu)的最基本要素。也是焊接結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。主要有對(duì)接、角接、搭接、T形、卷邊五種形式。為使焊縫的厚度達(dá)到規(guī)定的尺寸不出現(xiàn)焊接缺陷和獲得全焊透的焊接接頭，焊縫的邊緣應(yīng)按板厚和焊接工藝要求加工成各種形式的坡口。

常用焊接接頭坡口形式有V形、X形、U形及雙U形。設(shè)計(jì)和選擇坡口焊縫時(shí)，應(yīng)考慮坡口角度、根部間隙、鈍邊和根部半徑。

焊條電弧焊時(shí)，為保證焊條能夠接近焊接接頭根部以及多層焊時(shí)側(cè)邊熔合良好，坡口角度與根部間隙之間應(yīng)保持一定的比例關(guān)系。當(dāng)坡口角度減小時(shí)，根部間隙必須適當(dāng)增大。因?yàn)楦块g隙過(guò)小，根部難以熔透，必須采用較小規(guī)格的焊條，降低焊接速度；反之如果根部間隙過(guò)大，則需要較多的填充金屬，提高了焊接成本和增大了焊接變形。

熔化極氣體保護(hù)焊由于采用的焊絲較細(xì)，且使用特殊導(dǎo)電嘴，可以實(shí)現(xiàn)厚板（大于200mm）I形坡口的窄間隙對(duì)接焊。

開(kāi)有坡口的焊接接頭，一般需要留有鈍邊來(lái)確保焊縫質(zhì)量。鈍邊高度以既保證熔透又不致燒穿為佳。焊條電弧焊V形或雙面U形坡口取0～3mm，雙面V形或雙面U形坡口取0～2mm。埋弧焊的熔深比焊條電弧焊大，因此鈍邊可適當(dāng)增加，以減少填充金屬。

帶有鈍邊的接頭，根部間隙主要取決于焊接位置和焊接工藝參數(shù)，在保證焊透的前提下，間隙盡可能減小。

坡口加工可以采用機(jī)械加工或熱切割法。V形坡口和X形坡口可以在機(jī)械氣割下料時(shí)，采用雙割據(jù)或三割據(jù)同時(shí)完成坡口的加工。坡口加工的尺寸公差對(duì)于焊件的組裝和焊接質(zhì)量有很大的影響，應(yīng)嚴(yán)格檢查和控制。坡口的尺寸公差一般不超過(guò)±0.5mm。

八、焊接方法的重要性

焊接質(zhì)量對(duì)工藝方法的依賴(lài)性很強(qiáng)，焊接方法在影響焊接工序質(zhì)量的諸因素中占有非常突出的地位。工藝方法對(duì)焊接質(zhì)量的影響主要來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面，一方面是工藝制訂的合理性；另一方面是執(zhí)行工藝的嚴(yán)格性。工藝方法是根據(jù)模擬相似的生產(chǎn)條件所作的試驗(yàn)和長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)以及產(chǎn)品的具體技術(shù)要求而編制出來(lái)的，是保證焊接質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，它有規(guī)定性、嚴(yán)肅性、慎重性和連續(xù)性的特點(diǎn)。通常由經(jīng)驗(yàn)比較豐富的焊接技術(shù)人員編制，以保證它的正確性與合理性。在此基礎(chǔ)上確保貫徹執(zhí)行工藝方法的嚴(yán)格性，在沒(méi)有充足根據(jù)的情況下不得隨意變更工藝參數(shù)，即使確需改變，也得履行一定的程序和手續(xù)。

不合理的焊接工藝不能保證焊出合格的焊縫，但有了經(jīng)評(píng)定驗(yàn)證的正確合理的工藝規(guī)程，若不嚴(yán)格貫徹執(zhí)行，同樣也不能焊出合格的焊縫。兩者相輔相成，相互依賴(lài)，不能忽視或偏廢任何一個(gè)方面。在焊接質(zhì)量管理體系中，對(duì)影響焊接工藝方法的因素進(jìn)行有效控制的做法是：必須按照有關(guān)規(guī)定或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊接工藝進(jìn)行評(píng)定。

選擇有經(jīng)驗(yàn)的焊接技術(shù)人員編制所需的工藝文件，工藝文件要完整和連續(xù)。按照焊接工藝規(guī)程的規(guī)定，加強(qiáng)施焊過(guò)程中的現(xiàn)場(chǎng)管理與監(jiān)督。

在生產(chǎn)前，要按照焊接工藝規(guī)程制作焊接產(chǎn)品試板與焊接工藝檢驗(yàn)試板，以驗(yàn)證工藝方法的正確性與合理性。

還有，就是焊接工藝規(guī)程的制定無(wú)巨細(xì)，對(duì)重要的焊接結(jié)構(gòu)要有質(zhì)量事故的補(bǔ)救預(yù)案，把損失降到最低?？筛鶕?jù)在特定環(huán)境下，焊接質(zhì)量對(duì)環(huán)境的依賴(lài)性也是較大的。焊接操作常常在室外露天進(jìn)行，必然受到外界自然條件（如溫度，濕度、風(fēng)力及雨雪天氣）的影響，在其它因素一定的情況下，也有可能單純因環(huán)境因素造成焊接質(zhì)量問(wèn)題。所以，也應(yīng)引起一定的注意。在焊接質(zhì)量管理體系中，環(huán)境因素的控制措施比較簡(jiǎn)單，當(dāng)環(huán)境條件不符合規(guī)