淺析焊接工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響

淺析焊接工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響一、焊接工藝在機械制造中的應(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)過程中，最為重要的環(huán)節(jié)。

焊接質(zhì)量的保證，是在試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同材料的物理性能和化學成分，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)實踐過程中，如何確保焊接工藝規(guī)程的實施，是鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)及維修部門的重要工作。

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，在焊接試驗和工藝評定方面，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)全過程完整的執(zhí)行焊接工藝規(guī)程。

焊接工藝規(guī)程是在滿足產(chǎn)品設(shè)計規(guī)程要求的前提下，經(jīng)過焊接工藝評定制定的，是生產(chǎn)過程重要的技術(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，主要的幾個參數(shù)如焊接材料、接頭形式、焊接電流、焊接電壓、保護氣體流量、氣體純度、焊接層數(shù)，而合金鋼及有色金屬焊接過程，還要考慮層間溫度、預熱及后熱溫度。如任一參數(shù)的大幅度變動，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)品報廢

焊接過程是一個不均勻加熱和冷卻過程。焊縫區(qū)及熱影響區(qū)溫度會隨著焊條（焊絲）的移動而發(fā)生變化。是一個不均勻加熱和冷卻過程，熔池的冶金反應(yīng)也是不充分的。焊接電流作為焊接過程重要的工藝參數(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。當焊接電流增大時，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，但對焊接質(zhì)量和焊縫成形產(chǎn)生了一定的影響。會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，而且熔滴過渡形式也發(fā)生改變。短路過渡變?yōu)樯淞鬟^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，熔合區(qū)和過熱區(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)，對其焊接接頭的影響最為明顯。同時，焊接電流過大，產(chǎn)生的咬邊、焊穿、焊瘤、嚴重焊接變形致使焊接接頭應(yīng)力集中，疲勞強度和承載能力下降，嚴重時導致焊縫開裂。焊接電流過小易產(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，致使接頭強度和沖擊強度降低。

焊接電流增加時，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，所以冷卻下來后，焊縫厚度就增加；焊接電流增加時，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，則余高就不會增加；焊接電流增加時，一方面是電弧截面略有增加，導致熔寬增加；另一方面是電流增加促使弧坑深度增加。由于電壓沒有改變，所以弧長也不變，導致電弧潛入熔池，使電弧擺動范圍縮小，則就促使熔寬減少。由于兩者共同的作用，所以實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

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

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

當其它條件不變時，電弧電壓增長，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，嚴重時引起磁偏吹。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)。主要有對接、角接、搭接、T形、卷邊五種形式。為使焊縫的厚度達到規(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)計和選擇坡口焊縫時，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，為保證焊條能夠接近焊接接頭根部以及多層焊時側(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。當坡口角度減小時，根部間隙必須適當增大。因為根部間隙過小，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。

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

開有坡口的焊接接頭，一般需要留有鈍邊來確保焊縫質(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械加工或熱切割法。V形坡口和X形坡口可以在機械氣割下料時，采用雙割據(jù)或三割據(jù)同時完成坡口的加工。坡口加工的尺寸公差對于焊件的組裝和焊接質(zhì)量有很大的影響，應(yīng)嚴格檢查和控制。坡口的尺寸公差一般不超過±0.5mm。

八、焊接方法的重要性

焊接質(zhì)量對工藝方法的依賴性很強，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。工藝方法對焊接質(zhì)量的影響主要來自兩個方面，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)條件所作的試驗和長期積累的經(jīng)驗以及產(chǎn)品的具體技術(shù)要求而編制出來的，是保證焊接質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，它有規(guī)定性、嚴肅性、慎重性和連續(xù)性的特點。通常由經(jīng)驗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)行工藝方法的嚴格性，在沒有充足根據(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)評定驗證的正確合理的工藝規(guī)程，若不嚴格貫徹執(zhí)行，同樣也不能焊出合格的焊縫。兩者相輔相成，相互依賴，不能忽視或偏廢任何一個方面。在焊接質(zhì)量管理體系中，對影響焊接工藝方法的因素進行有效控制的做法是：必須按照有關(guān)規(guī)定或國家標準對焊接工藝進行評定。

選擇有經(jīng)驗的焊接技術(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，加強施焊過程中的現(xiàn)場管理與監(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試板，以驗證工藝方法的正確性與合理性。

還有，就是焊接工藝規(guī)程的制定無巨細，對重要的焊接結(jié)構(gòu)要有質(zhì)量事故的補救預案，把損失降到最低。可根據(jù)在特定環(huán)境下，焊接質(zhì)量對環(huán)境的依賴性也是較大的。焊接操作常常在室外露天進行，必然受到外界自然條件（如溫度，濕度、風力及雨雪天氣）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單，當環(huán)境條件不符合規(guī)