基于焊接缺陷的厚板零件焊接工艺优化

基于焊接缺陷的厚板零件焊接工艺优化

李响 1 门帅 2

1. 沈阳远大铝业工程有限公司 辽宁省沈阳市 110027

2. 2.哈尔滨晶展科技有限责任公司 黑龙江省哈尔滨市 150023

摘要：随着我国经济的飞速发展，我国的制造生产已经在世界上占据领先地位并成为我国经济中的支柱型产业。零部件焊接工艺是保证质量的关键，因此，选择先进、合理的焊接工艺可以提高整体的稳定性及安全性。随着焊接工艺在制造行业的应用不断广泛，人们对于焊接工艺的水平有了更高的要求。在确保焊接质量及安全的基础上，人们对焊接水平不断的进行完善，在最大程度上满足消费者的需求是零部件制造企业关注的重点问题。

关键词：焊接缺陷；厚板零件；焊接工艺

厚板零件在焊接过程中经常会出现未熔合、未焊透或者裂纹的现象，因此，加强零部件焊接的工艺优化是非常有必要的。本文在厚板零件焊接工艺的基础上，对此焊接工艺提出了焊前预热、焊接过程中保温以及采用手工钨极氩弧焊打底及手工电弧焊堆焊等优化措施。并且在经过X光检测后表明，优化后的焊接质量良好，没有发现焊接缺陷，达到了设计要求。

一、零部件焊接工艺

我国生产制造行业应用的焊接工艺种类是非常多的，在这些焊接工艺中，主要应用的有、电阻焊以及激光焊等，这些焊接工艺的工作效率高、产量大、变形小同时具有方便操作的特点，能够降低能源的消耗，在薄板覆盖零部件的焊接中是比较使用的。

（一）CO2气体保护焊

CO2气体保护焊主要是利用CO2气体作为保护气体的一种比较常见的焊接工艺，这种焊接工艺具有操作简单、成本低廉以及效率高的优势，同时这种焊接工艺对于工件的硬度没有很高的要求，可以进行全方位的焊接工作；同时焊缝较低、含氮气较少，因此，这种焊接工艺的抗裂性能比较高。这种按揭工艺在后桥及车架等方面的应用是比较广泛的^[1]。

（二）电阻焊

电阻焊就是使用两台电机将工件紧紧的压住，在施加一定量的电流，电流在工件的表面产生热量，使工件升温至熔化，变成塑性状态，使金属有效的结合在一起的焊接工艺。这种焊接工艺不需要焊条、氢或氧，并且成本比较低，所以这种焊接工艺创造的经济效益是比较大的。电弧焊可以实现自动化作业，降低人工的劳动强度，避免出现危险，同时加热时间也是比较短的，受热影响较小，变形情况较小，在焊接后不需要进行校正处理。

（三）激光焊

激光焊是利用激光束产生的热量对工件进行轰击来实现焊接的一种焊接工艺。这种焊接工艺受热影响的区间变化范围比较小，热传导变形也比较低，不需要使用电极，不会对环境造成污染^[2]。激光焊是不接触式焊接，所以可以有效降低焊接工具的损耗，同时不受空间的限制，可以对一些比较小的零部件进行焊接。激光焊的可焊接材料是非常多的，可以对不同材质的材料或金属进行焊接，并且不受磁场的干扰，焊接品种好生产效率高，可以实现焊接工作的自动化与机械化。因此，激光焊是比电阻焊更先进，效率更好的焊接工艺。使用激光焊可以降低材料消耗，提升焊接效率，以此来增加经济效益。

二、零部件焊接工艺

（一）焊前准备

在焊接之前，可以使用机器对工件进行加工，将工件开一个60°的坡口，在零件对接端面预留1毫米的厚度。在焊接之前要用丙酮或其他的有机溶液对坡口进行清洁并让其自然晾干。在焊接时，用支撑块支撑在工件的下面，保证工件与待焊接面在同一个平面上，方便焊接工作的进行。

（二）工艺方法及参数

1.手工电弧焊接

焊接工作的主要工序一般由三个步骤：第一步，在焊接时焊缝的正下方要用电炉盘进行加热，当温度升至350℃之后开始焊接，并将温度保持在250℃-350℃之间；第二步，先在工件的一面焊接一道，然后将工件翻转，再焊接另一面，就是采用对称交替的方法对两个面进行焊接，这样可以使焊接变形减小；第三步，每焊一道都要去除焊渣，并且要用砂轮将焊缝及周边进行打磨，直到看见金属的颜色，再继续下一道的焊接。重复以上的步骤，直到焊接工作全部完成，最后再去除焊渣。

这种焊接工艺所使用的焊条为低氢焊条，其牌号为HTJ-2，对于焊接的抗裂性及力学性能可以起到很好的帮助作用。钢芯材料为h18CrMoA，直径为3毫米。焊接时要对焊条进行烘干，温度是420℃，焊条烘干后要在100℃下保温一个小时，随取随用。

焊接的电流是120-160A，焊条以直线运动路径来减小焊道的宽度，避免气体或水蒸气进入焊道。在焊接结束时，要对焊条进行2-3次的快速充分引燃，这样可以把弧坑填满，有效防止产生弧坑裂纹和缩孔。

2.钨极氩弧焊与手工电弧焊焊接

在焊缝的底部融合后，要继续使用手工电弧焊进行堆焊，这时的焊接过程还是要采用对称焊接，就是先在一面焊一道，再在另一面焊一道，除去焊渣，并将焊缝打磨至可以看见金属的颜色。然后再焊接另一道焊缝，重复上面的步骤，直到焊接完成，并去除焊渣，所使用的焊条以及工艺参数都和单一的手工电弧焊是一样的。

3.去应力退火

在焊接工作完成后，需要立即将焊件放进烘箱中去应力退火。退火温度是400℃，在保温2个小时后，将电源关闭，等焊件冷却到室温后就可以出炉。

4.焊缝检测

在对焊缝进行检测时，可以先用十倍的放大镜对焊缝的表面进行大致的检查，检查焊缝是否存在裂纹；然后在用工业X光机对焊缝的内部质量进行检测，检测焊缝内部是否有裂纹、夹杂、气孔、未熔合或未焊透等现象。

三、焊接工艺检测结果及讨论

（一）检测结果

上面所提到的两种对于焊接工艺的检验结果表明，两种焊接工艺所焊接处来的焊缝都不存在裂纹、气孔、夹杂的缺陷。但是采用第一种焊接工艺，就是手工电弧焊所焊接的零件，在焊缝中会出现未熔合或未焊透的现象，并且是在第一道焊缝的焊缝中间。而使用第二种焊接工艺，就是钨极氩弧焊与手工电弧焊焊接的焊缝质量是非常好的，不存在未熔合或者是未焊透的缺陷，达到了设计标准的要求。检测结果可以参见表1.

表1 焊缝质量检测结果表

（二）讨论

两种焊接工艺在焊接的过程中都没有产生热裂纹，这是因为还焊接之前对零件进行了预加热，并且在焊接过程中一直保持着比较高的温度，这就使零件形成了温度场，避免了由于温度不均匀而产生的拉应力导致的热裂纹。没有产生冷裂纹是因为除了在焊接过程中保持着比较高的温度，还是因为在焊接之后去应力退火。去应力退火避免了由于焊缝的快速冷却而导致的淬硬倾向，同时帮助焊件将内部多余的热应力进行释放，消除了冷裂纹的产生。

没有产生气孔、夹杂是因为焊条的选择与工艺参数是正确的，另外，对焊条进行烘干并且加温，避免了焊缝中会出现水分，消除了出现气孔的隐患，最后，在焊接的过程中，每焊完一道就进行的打磨工作，将杂质进行了清除，避免了杂质进入焊缝。

采用手工电弧焊工艺的焊缝中出现了未熔合和未焊透的缺陷，是因为坡口对接的地方仅有2毫米，在使用这种焊接工艺是不利于焊瘤在焊缝对面的形成^[3]。因为对接处非常薄，打磨的太深会将焊缝打穿或者打磨过薄，这样的话，在对另一面进行焊接时，就会在对面产生焊瘤，多次的打磨会造成打磨不彻底、未熔合与未焊透缺陷的出现。使用钨极氩弧焊与手工电弧焊焊接时，先用钨极氩弧焊对焊接处进行不加焊料的熔焊，就可以避免这个问题的产生，保证第一道焊缝金属在完全熔合后焊透，消除了未熔合与未焊透的隐患。

结束语

综上所述，科学技术水平的进步与社会的发展，对焊接工艺提出了更高的要求。零部件焊接的品质是整体焊接工艺的关键，因此，在零部件生产制造中工作人员要结合实际情况，选择合理的焊接工艺，将焊接的安全性与稳定性进行整体上的提升，以达到设计要求的标准。

参考文献

1. 陈浩. 中厚板T型接头全熔透焊接工艺研究[J]. 黑龙江交通科技, 2019, 42(8):2-3.

2. 仪登亮, 李忠瑞, 王璐. 基于焊接缺陷的厚板零件焊接工艺优化[J]. 市场周刊·理论版, 2020(59):1-2.

3. 蔡峻. 基于焊接缺陷的厚板零件焊接工艺优化[J]. 电子乐园, 2020(9):1-2.