時間：2023-05-30 09:25:42
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇焊接工藝，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：焊接工藝；探索；實踐
前言
機(jī)械制造的發(fā)展與進(jìn)步，與焊接工藝的改進(jìn)與升級是分不開的。基于傳統(tǒng)焊接工藝，根據(jù)機(jī)械制造的具體需要，以保證產(chǎn)品質(zhì)量為前提，進(jìn)行焊接新工藝的開發(fā)與升級。當(dāng)前的機(jī)械制造生產(chǎn)當(dāng)中，新型焊接工藝得以開發(fā)和利用，極大的提升了機(jī)械制造產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，焊接工藝正在深入的探索和實踐當(dāng)中。
1焊接工藝的應(yīng)用
1.1主要的焊接工藝
焊接工藝在多個領(lǐng)域行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用于機(jī)械制造領(lǐng)域當(dāng)中。根據(jù)實際的應(yīng)用需要，焊接工藝的類型也在不斷的擴(kuò)展，其功能也越發(fā)的完善。當(dāng)前，氣體保護(hù)焊、壓力焊、手工電弧焊以及釬焊是應(yīng)用是最為普遍的幾種焊接工藝類型。氣體保護(hù)焊接是利用二氧化碳、氬氣等作為保護(hù)氣體，由噴嘴噴出，以達(dá)到隔開空氣的效果，進(jìn)而將保護(hù)部位與焊接部位焊接在一起；壓力焊接是在施加一定壓力的基礎(chǔ)上進(jìn)行焊接操作，摩擦焊接以及電阻焊接都是壓力焊接的主要形式，也是最常見的壓力焊接形式，在機(jī)械制造當(dāng)中得以有效的應(yīng)用；作為日常生產(chǎn)生活當(dāng)中普遍應(yīng)用的焊接方式，手工電弧焊以鏈條焊接的方式來加固機(jī)械零部件，操作起來簡單便捷；在釬焊過程中，需要事先進(jìn)行高溫加熱處理。一般進(jìn)行釬焊的機(jī)械部件，焊接的材料的熔點要高于釬料的熔點，這就需要對于釬焊過程中的溫度予以有效把握，能夠保持在釬料和焊接材料熔點的中間值。釬料熔化后能夠有效潤濕焊接材料，有效完成焊接流程[1]。
1.2保證高質(zhì)量的焊接效果
焊接工藝的有效應(yīng)用，除了保證先進(jìn)的焊接技術(shù)之外，還需要保證焊接的質(zhì)量，并予以有效的控制。在焊接的過程中，對于關(guān)鍵點予以有效把握，控制好焊接的“度”，以達(dá)到良好的焊接效果。在進(jìn)行焊接操作的過程中，必須嚴(yán)格按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。焊接是焊料經(jīng)過加熱、熔化、再結(jié)晶的過程，將相關(guān)材料緊密結(jié)合在一起。在焊接過程中，焊料熔化后的溫度很高，如果操作不規(guī)范，很容易發(fā)生危險。進(jìn)行焊接操作的過程中，要具有安全和質(zhì)量意識，設(shè)備調(diào)試、工件和焊料準(zhǔn)備等工作必須落實到位，做到精確細(xì)致，明確操作流程，進(jìn)行規(guī)范化操作，以保證焊接的安全性，焊接的質(zhì)量也自然得到保證。焊接材料的質(zhì)量以及焊接設(shè)備的性能也是十分關(guān)鍵的，焊接的環(huán)境、工藝選擇都要一一明確。根據(jù)焊接的具體要求和產(chǎn)品的特點，保證高質(zhì)量的焊接效果[2]。
2焊接工藝的發(fā)展與探索
隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。對于機(jī)械制造產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求。焊接在傳統(tǒng)焊接工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，有效的改進(jìn)和升級，充分滿足當(dāng)前機(jī)械制造的要求，焊接工藝的功能更加完善，焊接質(zhì)量也顯著得以提升。許多焊接新工藝得以開發(fā)和利用，比如反變形焊接工藝、低溫焊接工藝以及振動時效。
2.1反變形
反變形工藝主要針對機(jī)械焊接當(dāng)中經(jīng)常面臨的情況，也就是變形。鋼鐵結(jié)構(gòu)的材料在進(jìn)行焊接的過程中，受到高溫的影響，會發(fā)生一定程度的變形，在很大程度上影響著焊接的質(zhì)量。反變形工藝的應(yīng)用，則妥善解決了焊接變形的問題。在焊接之前，通過對焊接結(jié)構(gòu)施加反向的變形，然后在焊接過程中，變形力與反變形了力相互抵消，最終趨近與零，能夠有效保證焊接的質(zhì)量，有效解決了變形的影響。該過程中，需要對板厚、熱源等條件進(jìn)行綜合考慮，尋找焊接結(jié)構(gòu)的彈性變形規(guī)律，科學(xué)、合理的應(yīng)用反變形焊接工藝，以達(dá)到良好的焊接效果。
2.2低溫焊接
低溫焊接是為了改善由于失效事故以及缺口效應(yīng)而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)脆斷的情況，保證在環(huán)境溫度變化的情況下，對焊接的質(zhì)量不會造成影響。做好預(yù)熱和后熱的準(zhǔn)備工作，對焊縫金屬的相關(guān)性能予以調(diào)整，提升其強(qiáng)韌性。對于焊接區(qū)的冷卻速度予以控制，參考焊接結(jié)構(gòu)的物理化學(xué)性質(zhì)以及冷卻條件，保證預(yù)熱區(qū)域的受熱均勻，采取緊急保溫緩冷，做好焊后處理工作，避免焊接處出現(xiàn)裂縫。
2.3振動時效
振動時效焊接工藝通過外力振動，進(jìn)而在工件當(dāng)中產(chǎn)生一定的周期性作用力，并予以有效的疊加。當(dāng)周期性作用力逐漸產(chǎn)生粘性力變化時，能夠有效控制工件的變形，進(jìn)而保證焊接的質(zhì)量。降低共振頻率、選擇合適的振型和激振頻率，都是提升振動時效焊接工藝質(zhì)量的有效途徑[3]。
3結(jié)論
在機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中，焊接工藝的技術(shù)水平起到關(guān)鍵性的作用。為了提升機(jī)械焊接的工藝技術(shù)水平，保證機(jī)械焊接的安全可靠，需要在實踐當(dāng)中不斷進(jìn)行探索，進(jìn)而開發(fā)焊接工藝新技術(shù)，在很大程度上推動了機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，提升產(chǎn)品質(zhì)量，以更好的服務(wù)于社會生產(chǎn)生活當(dāng)中。
參考文獻(xiàn)：
[1]譚鑫.機(jī)械焊接工藝探索與實踐[J].科技資訊，2015，03:99.
[2]唐闖.論析機(jī)械焊接工藝探索與實踐[J].化工管理，2015，18:166.
【關(guān)鍵詞】鋁合金，MIG，工藝
序言
由于鋁合金具有比重和彈性模量小、耐腐蝕、可焊接、易加工、無磁性和低溫性能好等特點，鋁合金在現(xiàn)代工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。防銹鋁合金5083 （LF4）屬于Al-Mg系列鋁合金，具有良好的抗腐蝕性，廣泛應(yīng)用在需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強(qiáng)度的產(chǎn)品中，如汽車、飛機(jī)、船舶、天然氣管道等。5083鋁合金焊接時容易出現(xiàn)氣孔等缺陷，影響焊接產(chǎn)品的使用性能。因而，研究5083鋁合金焊接的焊接工藝能為生產(chǎn)提供依據(jù)，從而提高焊接產(chǎn)品質(zhì)量。
1、5083鋁合金焊接性分析
5083鋁合金化學(xué)成分及力學(xué)性能見表1、2。
5083鋁合金焊接性分析如下：
1）5083鋁合金屬于AL-Mg系列合金，根據(jù)5083鋁合金的化學(xué)成分（表1）分析可知：5083鋁合金含Mg和Mn元素較高，其抗脆性、抗蝕性、可焊性較好。由于Mn元素的含量較多，可以提高鋁合金的力學(xué)性能，又不使合金抗腐蝕下降，同時提高了5083鋁合金的焊接性。同時加入Mn元素能使含Mg元素相分布均勻，提高強(qiáng)度、抗蝕性。
2）由于鋁合金的化學(xué)活潑性很強(qiáng)，表面易形成氧化膜，且多屬于難熔物質(zhì)。焊接時易產(chǎn)生夾渣等缺陷。
3）鋁合金熱導(dǎo)率大（約為鋼的4倍），加之其熱導(dǎo)率較大，焊接時容易造成未熔合現(xiàn)象。
4）由于鋁合金的熱膨脹系數(shù)約為鋼的2倍，相反其彈性模量卻只有鋼的1/3，焊件易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致變形及裂紋。
5）氣孔是焊接5083鋁合金過程中常見的缺陷。而氫是鋁合金焊接時產(chǎn)生氣孔的主要原因。焊接時，氫的來源有兩個方面：一是弧柱氣氛中的水分；二是焊絲及母材表面氧化膜吸附的水分。為此，焊接鋁鎂合金時，焊前必須仔細(xì)清除坡口附近的氧化膜，保持焊絲及母材干燥。
2. 5083鋁合金焊接工藝分析
根據(jù)以上分析制定如下焊接工藝：
1）焊接方法
目前，國內(nèi)鋁合金所用焊接方法主要有MIG焊及TIG焊。由于MIG焊采用惰性氣體Ar或He作為保護(hù)氣，保護(hù)效果好，幾乎所有的金屬材料都可以焊接，因此應(yīng)用范圍廣。MIG焊采用焊絲作電極，與TIG焊相比，可采用大的電流密度焊接，母材熔深大，焊接鋁及其合金時生產(chǎn)效率高，故廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化企業(yè)的鋁合金焊接。本文選用MIG焊方法進(jìn)行焊接實驗分析。
2）焊接材料
鋁合金焊絲的選用除考慮良好的焊接工藝性能外，按具體要求應(yīng)使對接接頭的抗拉強(qiáng)度、塑性達(dá)到規(guī)定要求，焊接接頭的耐蝕性還應(yīng)達(dá)到或接近母材的水平。因而焊絲的選用主要按照下列原則：
a）鋁合金焊絲的化學(xué)成分一般與母材相應(yīng)或相近；
b）鋁合金焊絲中的 耐蝕元素（鎂、錳、硅等）的含量一般不低于母材；
c）異種鋁材焊接時應(yīng)按耐蝕較高、強(qiáng)度高的母材選擇焊絲；
d）不要求耐蝕性的高強(qiáng)度鋁合金（熱處理強(qiáng)化鋁合金）可采用異種成分的焊絲，（注意強(qiáng)度可能低于母材）。
根據(jù)以上原則及鋁合金化學(xué)成分力學(xué)性能，選用5183焊絲作為MIG 的焊絲。焊絲具體化學(xué)成分見表3。
3）焊前清理
焊前應(yīng)嚴(yán)格清除工件焊口及焊絲表面的氧化膜和油污，清除質(zhì)量直接影響焊接工藝與接頭質(zhì)量，如焊縫氣孔產(chǎn)生的傾向和力學(xué)性能等。常采用化學(xué)清洗和機(jī)械清理兩種方法。
4）焊接工藝參數(shù)
本文采用6mm板厚5083鋁合金對接焊，焊接接頭形式如圖1所示
5）焊接氣孔的防止措施
焊接5083鋁合金過程中常見的缺陷是氣孔。氣孔主要是由氫引起的.而氫的來源很多，主要有電弧氣氛中的氫，鋁板、焊絲表面吸附空氣中的水分等。因而在焊接5083鋁合金時，焊前必須仔細(xì)地清除坡口附近的氧化膜，保持焊絲及母材干燥，從而減少氫的來源，達(dá)到防止氣孔的目的。
3. 結(jié)論
由于5083鋁合金在焊接過程中容易出現(xiàn)氣孔的焊接缺陷，制定了合理的焊接工藝包括、焊接材料、工藝參數(shù)、焊前清理等。結(jié)果表明，合理的焊接工藝參數(shù)可以有效控制焊縫焊接氣孔的產(chǎn)生。
參考文獻(xiàn)
[1] 張連生.金屬材料焊接 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.
[2] 鄧洪軍.金屬學(xué)與熱處理 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.
[關(guān)鍵詞]傳統(tǒng)焊接；水下焊接
中圖分類號：T856 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）43-0266-01
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對結(jié)構(gòu)和材料的要求越來越高，如造船和海洋工程要求解決大面積拼板、大型立體框架結(jié)構(gòu)自動焊及各種低合金高強(qiáng)鋼的焊接問題；石油化學(xué)工業(yè)要求解決各種耐低溫及耐各種腐蝕性介質(zhì)壓力容器的焊接問題；航空航天工業(yè)中要求解決鋁、鈦等輕合金結(jié)構(gòu)的焊接問題；重型機(jī)械工業(yè)中要求解決大截面構(gòu)件的拼接問題；電子及精密儀表制造工業(yè)要求解決微精密焊件的焊接問題。因此，優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能的現(xiàn)代焊接技術(shù)正逐步取代能耗大、效率低和工作環(huán)境差的傳統(tǒng)焊條電弧焊焊接工藝，焊接技術(shù)結(jié)構(gòu)性的轉(zhuǎn)變必將對裝備制造業(yè)技術(shù)水平與生產(chǎn)能力的提升發(fā)揮更加重要的作用。
1.傳統(tǒng)焊接工藝簡介
傳統(tǒng)上焊接更多地被認(rèn)為是一種技藝而不是技術(shù)性很強(qiáng)的制造方法。很多傳統(tǒng)焊接方法嚴(yán)重依賴于操作人員的熟練程度，還有很多傳統(tǒng)焊接方法相對生產(chǎn)成本較高而且工藝重復(fù)性很差。但事實上，雖然焊接過程可能是一個多物理場耦合的復(fù)雜過程，國際上仍然開展了大量的高水平研究，人們對焊接過程中的很多基本物理現(xiàn)象有了更深入的了解，這些研究為焊接工藝技術(shù)的飛速發(fā)展提供了科學(xué)基礎(chǔ)。金屬焊接方法有40種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。
（1）熔焊熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。為了提高焊接質(zhì)量，人們研究出了各種保護(hù)方法。例如在鋼材焊接時，在焊條藥皮中加入對氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧，就可以保護(hù)焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進(jìn)入熔池，冷卻后獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。
（2）壓焊是在低于被焊金屬熔點的溫度下，不添加填充金屬，施加一定的壓力，使接頭產(chǎn)生必要的塑性變形，實現(xiàn)焊接的方法。各種壓焊方法的共同特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程，因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素?zé)龘p，和有害元素侵入焊縫的問題，從而簡化了焊接過程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時由于加熱溫度比熔焊低、加熱時間短，因而熱影響區(qū)小。許多難以用熔化焊焊接的材料，往往可以用壓焊焊成與母材同等強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)接頭。
（3）釬焊釬焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕工件，填充接口間隙并與工件實現(xiàn)原子間的相互擴(kuò)散，從而實現(xiàn)焊接的方法。焊接時形成的連接兩個被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側(cè)在焊接時會受到焊接熱作用，而發(fā)生組織和性能變化，這一區(qū)域被稱為熱影響區(qū)。焊接時因工件材料焊接材料、焊接電流等不同，焊后在焊縫和熱影響區(qū)可能產(chǎn)生過熱、脆化、淬硬或軟化現(xiàn)象，也使焊件性能下降，惡化焊接性。這就需要調(diào)整焊接條件，焊前對焊件接口處預(yù)熱、焊時保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質(zhì)量。
2.新型焊接工藝――水下焊接
水下焊接由于水的存在，使焊接過程變得更加復(fù)雜，并且會出現(xiàn)各種各樣陸地焊接所未遇到的問題。由于水對光線的吸收、反射及折射作用，使光線在水中傳播的距離顯著縮短，水下電弧的能見度非常低，加上電弧周圍產(chǎn)生的氣泡影響，嚴(yán)重妨礙了潛水焊工技術(shù)的正常發(fā)揮。另外，水的熱傳導(dǎo)系數(shù)較高，約為空氣的20倍左右。在濕法焊接時，往往易出現(xiàn)高硬度的淬硬組織。因此，水下焊縫含氫量一般都較高，容易引起氫脆或諸如白點及冷裂紋等缺陷。
水下焊接有干法、濕法和局部干法三種。
（1）干法焊接
干法焊接是指把包括焊接部位在內(nèi)的一個較大范圍內(nèi)的水人為地排開，使?jié)撍腹つ茉谝粋€干的氣相環(huán)境中進(jìn)行焊接的方法，即焊工在水下一個大型干式氣室中焊接。這種方法多用于深水，需要預(yù)熱或焊后熱處理的材料，或質(zhì)量要求很高的結(jié)構(gòu)的焊接。與濕法和局部干法焊接相比，干法焊接安全性最好，但使用局限性很大，應(yīng)用不普遍。
（2）濕法焊接
濕法焊接是焊工在水下直接施焊，而不是人為地將焊接區(qū)周圍的水排開的水下焊接方法。電弧在水下燃燒與埋弧焊相似，是在氣泡中燃燒的。焊條燃燒時焊條上的涂料形成套筒使氣泡穩(wěn)定存在，因而使電弧穩(wěn)定，如圖8-1所示。要使焊條在水下穩(wěn)定燃燒，必須在焊條芯上涂一層一定厚度的涂藥，并用石蠟或其他防水物質(zhì)浸漬的方法，使焊條具有防水性。氣泡由氫、氧、水蒸氣和由焊條藥皮燃燒產(chǎn)生的氣泡；渾濁的煙霧生的其他氧化物。為克服水的冷卻和壓力作用造成的引弧及穩(wěn)弧困難，其引弧電壓要高于大氣中的引弧電壓，其電流較大氣中焊接電流大15%～20%。水下濕法焊接與干法和局部干法焊接相比，應(yīng)用最多，但安全性最差。由于水具有導(dǎo)電性，因此防觸電成為濕法焊接的主要安全問題之一。
（3）局部干法焊接
局部干法焊接是用氣體把正在焊接的局部區(qū)域的水人為地排開，形成一個較小的氣相區(qū)，使電弧在其中穩(wěn)定燃燒的焊接法。由于它降低了水的有害影響，使焊接接頭質(zhì)量比濕法焊接得到明顯改善。與干法焊接相比，無需大型昂貴的排水氣室，適應(yīng)性明顯增大。它綜合了濕法和干法兩者的優(yōu)點，是一種較先進(jìn)的水下焊接方法，也是當(dāng)前水下焊接研究的重點與方向。
3.未來發(fā)展趨勢
未來水下焊接技術(shù)主要朝著智能化和自動化方面發(fā)展。自動化體現(xiàn)在軌道焊接系統(tǒng)和水下焊接機(jī)器人系統(tǒng)，焊接過程自動監(jiān)控，焊接質(zhì)量好，節(jié)省工時，而且減輕潛水員的工作強(qiáng)度是目前的發(fā)展方向。自動化的應(yīng)用時遙控焊接，可以突破潛水焊工所能達(dá)到的水深限制。目前較為成熟的是軌道焊接系統(tǒng)。它采用模塊結(jié)構(gòu)，維護(hù)簡單。但軌道焊接受安裝和維護(hù)的限制，水深不超過600 m。最近快速發(fā)展的水下焊接機(jī)器人系統(tǒng)具有更大的靈活性，在高壓干法焊接下，可進(jìn)行GTWA、GMAW 及FCAW 焊接，在水深1100 m 仍能得到滿意的焊接質(zhì)量。水下爬壁焊接機(jī)器人系統(tǒng)在激光裝置的引導(dǎo)下可更加靈活地實現(xiàn)焊縫和缺陷的檢測與控制，并有利于焊接質(zhì)量的提高。由于水深的影響，送絲系統(tǒng)是水下焊接的一個難點，一種新型高可靠性的水下翻轉(zhuǎn)和送絲反饋系統(tǒng)已經(jīng)得到應(yīng)用。
4.總結(jié)
未來的焊接工藝，一方面要研制新的焊接方法、焊接設(shè)備和焊接材料，以進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和安全可靠性，如改進(jìn)現(xiàn)有電弧、等離子弧、電子束、激光等焊接能源；運(yùn)用電子技術(shù)和控制技術(shù)，改善電弧的工藝性能，研制可靠輕巧的電弧跟蹤方法。另一方面要提高焊接機(jī)械化和自動化水平，如焊機(jī)實現(xiàn)程序控制、數(shù)字控制；研制從準(zhǔn)備工序、焊接到質(zhì)量監(jiān)控全部過程自動化的專用焊機(jī)；在自動焊接生產(chǎn)線上，推廣、擴(kuò)大數(shù)控的焊接機(jī)械手和焊接機(jī)器人，可以提高焊接生產(chǎn)水平，改善焊接衛(wèi)生安全條件。
1.1焊接變形原因
焊接的熱過程是導(dǎo)致殘余應(yīng)力和塑性應(yīng)變的根源。在焊接過程中,焊接熱過程對焊接質(zhì)量和焊接效率的影響,主要來自以下幾個方面的深層次原因:(1)在焊接件上,熔池的形狀和尺寸直接影響焊接質(zhì)量,而熔池大小與尺寸作用到焊接件上的熱量分布和大小息息相關(guān);(2)焊接的熱過程包含加熱和冷卻兩個過程,這兩個過程中的加熱和冷卻參數(shù)會直接影響熔池的相變過程,對金屬的凝固產(chǎn)生重要的影響,對熱影響區(qū)的金屬組織產(chǎn)生一定的破壞;(3)焊接中的熱過程直接決定熱量的輸入過程和熱量的傳遞效率,這直接導(dǎo)致焊接的母材的熔化速度;(4)焊接的熱過程如果不均勻,會對金屬構(gòu)件各部分產(chǎn)生不同的熱響應(yīng),導(dǎo)致出現(xiàn)不同的應(yīng)力,產(chǎn)生應(yīng)力形變。從以上理論探討,我們可知在金屬構(gòu)件焊接過程中出現(xiàn)變形,主要是由于焊接熱源是處于局部加熱,使得鋁合金構(gòu)件上的熱量分布存在差異,在構(gòu)件與母材之間的焊縫區(qū)域附近熱量吸收的較多,引起周圍鋁合金材料和母材都出現(xiàn)一定程度的受熱膨脹,而遠(yuǎn)離焊縫區(qū)域的鋁合金材料和母材材料由于吸收到的熱量相對較少,發(fā)生的體積膨脹相對較小甚至不發(fā)生體積膨脹,使得焊縫區(qū)域的體積膨脹過程受到一定的抑制,導(dǎo)致焊接過程中,焊接構(gòu)件和母材之間出現(xiàn)瞬間的熱變形,但是當(dāng)鋁合金構(gòu)件在焊接過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過了自身材料的彈性極限后,會出現(xiàn)一定的塑性應(yīng)變,當(dāng)焊接過程結(jié)束之后,焊接件又逐步冷卻而產(chǎn)生殘余變形。
1.2焊接變形分類
從機(jī)械領(lǐng)域考慮整個焊接過程,可以將焊接過程中出現(xiàn)的變形分為瞬間變形和殘余變形。其中,焊接過程瞬間熱變形分為三種,依次是面內(nèi)位移、面外位移和相變組織形變。焊后殘余變形分為面內(nèi)變形和面外變形兩大類,面內(nèi)變形又分為焊縫縱向收縮、焊縫橫向收縮、回轉(zhuǎn)變形;面外變形又分為角變形、彎曲變形、扭曲變形。
1.3鋁合金的焊接性能分析
熟悉化學(xué)原理的人都清楚,各種鋁合金的化學(xué)成分并不一致,導(dǎo)致不同鋁合金的物理性能和化學(xué)性能存在一定的差異,但是,由相關(guān)研究試驗并結(jié)合以上的焊接熱理論和焊接應(yīng)力應(yīng)變理論分析可知,鋁合金的焊接性能主要與鋁合金中的含鋁量和含鎂量有關(guān)。隨著含鎂量的增高,鋁合金強(qiáng)度增高,焊接性能改善;但是,當(dāng)含鎂量超過7%的極限值之后,鋁合金容易出現(xiàn)應(yīng)力集中,降低焊接性能。但是,鋁合金與其他金屬相比,由于在空氣中或者是進(jìn)行焊接時,比較容易與氧反應(yīng)被氧化,生產(chǎn)的氧化鋁薄膜由于熔點高,在焊接時會阻礙焊接過程;焊接過程中,在接頭內(nèi)容以出現(xiàn)一些焊接缺陷,因此,在焊接前需要進(jìn)行表面處理后盡快進(jìn)行焊接。此外,由于鋁合金的其他物理化學(xué)性能如熱導(dǎo)率、比熱等比鋼大,在焊接時容易造成較多的焊接熱量的流失,因此,在焊接時需要采用高度集中的熱源進(jìn)行焊接,才能有效提升焊接質(zhì)量,降低應(yīng)力形變的出現(xiàn)。
1.4鋁合金構(gòu)件焊接變形控制措施
從上述對鋁合金構(gòu)件焊接性能和焊接熱過程的分析,對于鋁合金構(gòu)件在焊接過程中出現(xiàn)的瞬間變形和焊接結(jié)束后出現(xiàn)的殘余變形,需要采取一定的控制措施,減少變形甚至是消除變形,促進(jìn)鋁合金構(gòu)件在裝備整體結(jié)構(gòu)中發(fā)揮應(yīng)用的作用。在鋁合金構(gòu)件設(shè)計階段結(jié)合整體裝備,做好其結(jié)構(gòu)設(shè)計并采取優(yōu)質(zhì)的焊接技術(shù),能夠顯著減小焊接變形量。為此,我們可以從兩個階段進(jìn)行鋁合金焊接變形量的控制。一個階段是設(shè)計階段,另一個是制造階段。在設(shè)計階段,主要遵循如下幾個原則即可實現(xiàn)在設(shè)計過程做好對鋁合金焊接變形的有效控制:首先是要對焊接的工藝進(jìn)行有效的設(shè)計與選擇,一般在這個過程中,遵循的原則就是盡量選擇那些實踐反饋效果好應(yīng)用成熟的焊接工藝;其次,對于焊接過程中,鋁合金構(gòu)件和主體裝備結(jié)構(gòu)之間焊接縫隙的尺寸、形狀、布局以及位置都應(yīng)進(jìn)行有效的設(shè)計,盡量通過好的焊縫設(shè)計鋁合金構(gòu)件在主體結(jié)構(gòu)上的位置,控制好焊縫的布局和位置,然后減少焊縫的數(shù)量,選擇最優(yōu)的焊縫尺寸,實現(xiàn)對焊接結(jié)束之后可能出現(xiàn)的殘余形變;最后,在設(shè)計過程中,需要做好一系列的仿真實驗和小比例模型的模擬實驗,在實驗檢驗的基礎(chǔ)之上,確定最終的設(shè)計方案,以便正確指導(dǎo)鋁合金的焊接,減小甚至防止鋁合金構(gòu)件的焊接變形。在制造階段對鋁合金構(gòu)件焊接變形的控制,主要是指焊接準(zhǔn)備過程、焊接過程和焊接結(jié)束之后的過程中進(jìn)行控制。首先,在焊接準(zhǔn)備過程中,需要對焊接工藝設(shè)計到的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的熟記,并對相關(guān)的理論知識做到熟記于心。另外,在焊接準(zhǔn)備過程中,需要預(yù)先對焊接構(gòu)件進(jìn)行一定的拉伸然后再采取剛性固定措施進(jìn)行組裝拼接,做好這些準(zhǔn)備工作是控制變形的前提;其次,在焊接過程中,除了要嚴(yán)格按照設(shè)計的焊接工藝進(jìn)行焊接之外,還應(yīng)按照優(yōu)秀的焊接工藝實現(xiàn)對瞬時變形的控制,例如,采取那些能量密度高的熱源,對焊接過程中的焊接受熱面積進(jìn)行技術(shù)控制;最后,在焊接結(jié)束之后,應(yīng)加強(qiáng)對鋁合金構(gòu)件焊接水平的檢測,一旦發(fā)現(xiàn)存在著殘余變形,及時采取加熱矯正或者是利用機(jī)械外力作用進(jìn)行矯正,達(dá)到對變形量的減小。
2鋁合金構(gòu)件焊接工藝優(yōu)化
對于鋁合金構(gòu)件在焊接過程中出現(xiàn)的焊接變形,可采取多種手段進(jìn)行。如在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段,可通過相關(guān)的應(yīng)力形變實驗,分析應(yīng)力出現(xiàn)的大小,結(jié)合設(shè)計的允許值,調(diào)節(jié)焊縫的尺寸,盡量降低焊縫的數(shù)量,對焊接后出現(xiàn)的殘余變形進(jìn)行控制;在焊接過程中,采取一定的反變形或者是剛性固定組裝的方法在焊前進(jìn)行預(yù)防;焊接結(jié)束之后,為了減小已經(jīng)出現(xiàn)的殘余變形,可以采取加熱矯正或者是利用機(jī)械外力進(jìn)行矯正的方法。當(dāng)然,最為有效的方法還是在相關(guān)變形研究理論的基礎(chǔ)之上,結(jié)合焊接試驗,對焊接工藝進(jìn)行一定的優(yōu)化,結(jié)合實際的鋁合金構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定,科學(xué)控制鋁合金構(gòu)件的焊接應(yīng)力變形,最終生產(chǎn)出符合設(shè)計要求的產(chǎn)品。對于鋁合金構(gòu)件的焊接,在焊接過程中,焊絲直徑、成分和表面質(zhì)量關(guān)系到焊縫金屬及熱影響區(qū)的力學(xué)性能,尤其是焊接變形。因此,選取合理的焊絲直徑,選擇表面質(zhì)量上等和化學(xué)成分達(dá)標(biāo)的焊絲就是優(yōu)化焊接工藝的主要步驟之一。在通常的情況下,為了保證焊接的質(zhì)量,主要選擇焊絲直徑大的焊絲。不過,由于焊絲直徑選擇太大,對于薄板鋁合金構(gòu)件的焊接并不利。因此,在現(xiàn)有實踐的基礎(chǔ)之上,對于焊絲直徑的選擇一般是隨著鋁合金構(gòu)件厚度的增加而逐步增加。此外,在進(jìn)行平焊時,焊絲直徑應(yīng)相對選大一點;立焊或橫仰焊時,則選擇較小直徑的焊絲。焊接電源作為焊接過程中的主要能量來源,為了使焊接質(zhì)量達(dá)標(biāo),在選擇電源種類與極性時,需要選取那些既能夠滿足焊接工藝需求,又能夠符合用戶物質(zhì)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等條件的電源。
一般,由于直流電源的電弧具有較好的穩(wěn)定性、焊接質(zhì)量優(yōu)和飛濺少等特點,在鋁合金構(gòu)件的焊接時是作為首選的。選擇直流反接電源進(jìn)行焊接,能夠借助焊件金屬為負(fù)極的電弧產(chǎn)生的陰極霧化效果,對鋁合金構(gòu)件表面致密的氧化鋁薄膜產(chǎn)生快速熔化,而且在焊接過程中,能夠避免產(chǎn)生大量的焊渣和污染性氣體,不僅方便了焊工對反應(yīng)熔池的觀察,及時調(diào)整焊接的速度和角度,而且還能對焊工的職業(yè)健康危害程度有所下降。例如,在焊接6毫米的鋁合金薄板構(gòu)件時,一般主要采用直流反接電源進(jìn)行焊接。對焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化,目的就是為了使鋁合金構(gòu)件焊接的質(zhì)量和焊接形變在允許的范圍之內(nèi)。由以上對鋁合金焊接熱過程和變形理論的分析和探討之后,我們發(fā)現(xiàn)選擇適宜的焊接電流,是優(yōu)化焊接的重要考慮方向。在焊接過程中,焊接電流是指流經(jīng)焊接回路的電流,這個電流的大小對焊接生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量有著直接的影響。一般為了提高焊接生產(chǎn)效率,在質(zhì)量保證前提下,選擇盡可能大的焊接電流,以達(dá)到提高焊接效率的目的。不過,由于電流過大,引起熱量輸入過大和較大的電弧力存在而導(dǎo)致的焊縫熔深和余高增大,而且還會使熱影響區(qū)的晶粒變得粗大,出現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū),使接頭的強(qiáng)度和承載能力下降。同時,由于電流鍋小,電弧燃燒不充分不穩(wěn)定,容易形成氣孔和夾渣等焊接缺陷,使得焊接接頭的沖擊韌性降低,不利于焊接質(zhì)量的提升,因此,在焊接電流選擇上,還是需要通過實踐選取適宜的電流。由于電弧長短對焊接質(zhì)量也有顯著影響,而電弧電壓決定電弧長短,因此,在焊接時,依據(jù)焊接試驗,需要控制好電弧電壓,產(chǎn)生適宜長度的電弧長度進(jìn)行焊接。例如,對于6mm厚度的鋁合金板材進(jìn)行焊接時,焊接電流定義為170A,焊接電弧電壓為25V,通過實驗論證,焊接接頭強(qiáng)度可以達(dá)到良好的效果。由焊接熱過程分析得到,在鋁合金構(gòu)件焊接過程中,為了實現(xiàn)對焊接變形量的控制與減小,一般應(yīng)采用能量密度高的焊接熱源,同時,對焊接速度進(jìn)行優(yōu)化,保證焊接速度既不會過快也不會過慢。例如,從相關(guān)實踐表明,對于6mm厚度的鋁合金板材進(jìn)行焊接時,焊接電流定義為170A,焊接電弧電壓為25V,通過此實驗論證,焊接接頭強(qiáng)度可以達(dá)到良好的效果。
3總結(jié)
【關(guān)鍵詞】 工業(yè)純鎳 工藝評定 焊接質(zhì)量
工業(yè)純鎳在某些介質(zhì)中具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，是耐熱濃堿溶液的最好材料，對中性的微酸性溶液以及有機(jī)溶劑的抗腐蝕性也非常強(qiáng)。它有較高的強(qiáng)度和塑性，尤其在冷、熱狀態(tài)下均有良好的加工性能。因此，石化行業(yè)酸堿裝置中經(jīng)常用此材料來達(dá)到抗腐蝕效果。
我公司于2011年8月制造一臺反應(yīng)器。殼體材料為工業(yè)純鎳（N6），設(shè)計溫度280℃，介質(zhì)為氯化氫/氯氟乙烷，焊縫對接接頭要求100%RT檢測，Ⅱ級合格。（如表1）
1 純鎳的焊接性能分析
工業(yè)純鎳的純度一般在99%以上，雜志的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過1%。主要組織為奧氏體，面心立方晶格，與奧氏體不銹鋼接近。相對密度與銅接近，為8.9g/ml。純鎳熔點低于鈦和低碳鋼，熱導(dǎo)率比碳鋼低，電阻率大。純鎳焊縫凝固時不發(fā)生相變，時常形成粗大的樹枝狀奧氏體結(jié)晶。低熔點雜質(zhì)S、P、Pb等元素在晶界形成低熔點共晶體，導(dǎo)致產(chǎn)生熱裂紋。純鎳固液相溫度區(qū)間小，流動性低，液態(tài)時易溶解H2、O2、CO2等氣體，在結(jié)晶時這些氣體來不及逸出會形成氣孔。再者，由于電阻率大，熱導(dǎo)率低，焊接過程中易過熱，導(dǎo)致焊縫晶粒迅速長大，嚴(yán)重影響焊接接頭的機(jī)械性能和耐蝕性能。
2 焊接工藝評定
焊接工藝評定按照J(rèn)B/T4756-2006《鎳及鎳合金制壓力容器》，JB/T4745-2002《鈦制焊接容器》附錄B執(zhí)行。
2.1 焊接材料及試件制備
工藝評定采用手工鎢極氬弧焊（TIG）焊接方法，母材為工業(yè)純鎳（N6），焊絲為ф2.4mm的ERNi-1材料，試件尺寸為400mm×300mm×6mm。由于純鎳焊接與低合金鋼相比有低熔透性特點，但不能采用大線能量來增加熔透性，坡口形式應(yīng)選擇較大的坡口角度，角度為75°，鈍邊1mm，間隙2mm。（如表2）
2.2 擬定焊接工藝參數(shù)
針對純鎳導(dǎo)熱率低，容易過熱，焊縫晶粒易長大的特點，應(yīng)嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，尤其是線能量的控制。實踐證明單獨(dú)靠減少焊接電流的方法不是最有效的，因為液態(tài)鎳流動性差，熔深淺，實際電流不宜太小。在保證焊縫熔合情況下可采用提高焊速來控制熱輸入量，并嚴(yán)格控制層間溫度。根據(jù)以上要求，擬定的焊接工藝參數(shù)見表3。
2.3 試驗結(jié)果
試件完成后，室溫放置24h后進(jìn)行焊縫表面檢測，RT無損檢測，微觀金相檢測。檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)焊縫區(qū)有氣孔，底片沒有發(fā)現(xiàn)裂紋。
3 試驗結(jié)果分析
從試驗結(jié)果可以看出，由于焊絲中S、P雜質(zhì)含量非常低，在焊接過程中造成低熔共晶的數(shù)量很少，所以沒有出現(xiàn)熱裂紋，線能量控制在10kJ/cm以內(nèi)，以及在焊絲中的Al、Ti細(xì)化晶粒的合金元素，也沒有出現(xiàn)晶粒粗大現(xiàn)象。
3.1 氣孔產(chǎn)生原因及防止
3.1.1 產(chǎn)生原因
焊材、母材、坡口等的清潔度對形成焊接氣孔有很大的影響。焊件、焊絲表面的水分、油污、有機(jī)物、氧化物都有氫、氧、碳等元素，在焊接快速冷卻凝固結(jié)晶的條件下，氣相來不及析出便在焊縫金屬中形成氣孔。H2、O2、CO2在液態(tài)純鎳中溶解度較大，但在冷卻凝固時，溶解度大幅減少。而且，鎳在高溫下會與氧反應(yīng)形成NiO，冷卻過程中又與溶于金屬中的氫反應(yīng)生成水蒸汽，與溶于金屬中的碳反應(yīng)生成一氧化碳，在結(jié)晶時這些氣體往往來不及逸出而會形成氣孔。純鎳材料焊接中氣孔類型主要有H2、CO、H2O蒸汽氣孔，純鎳氧化性焊接氣氛易于導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生。
3.1.2 預(yù)防措施
要避免產(chǎn)生氣孔，焊前必須在焊接坡口及其兩側(cè)25mm寬度的金屬表面上修磨去除氧化色，并用丙酮或乙醇等溶劑清洗去除油脂、水分及有機(jī)物等污物。焊接中采用高純度的焊接材料，添加足夠的脫氧劑，保護(hù)好焊接熔池，使熔池金屬全面脫氧。在TIG焊焊絲中要有足量的合金成分來防止氣孔的產(chǎn)生。
3.2 工藝措施調(diào)整
通過以上分析，焊縫氣孔應(yīng)該是焊接過程中焊速和焊接手法不當(dāng)造成，所以對焊接試件重新施焊，并從以下幾個方面做出調(diào)整。
（1）適當(dāng)降低焊速，焊速調(diào)至15-20cm/min；
（2）施焊操作時，焊炬不擺動，采用短弧施焊，弧長控制在1.0- 1.5mm之間，每焊一段接頭，可回焊一小段，以利氣體排出；
（3）斷弧后，要等焊接熔池完全冷卻后才能切斷氬氣保護(hù)。
3.3 評定試件結(jié)果
工藝評定試件完成后，焊縫100%RT檢測，未再發(fā)現(xiàn)氣孔缺陷，機(jī)械性能（見表4）也達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，通過以上工藝參數(shù)在產(chǎn)品施焊后，產(chǎn)品質(zhì)量完全達(dá)到圖紙工藝要求。
4 結(jié)語
純鎳焊接時要正確的選擇與母材匹配的焊接材料，并嚴(yán)格按照材料特性圍繞產(chǎn)生熱裂紋、減少氣孔和防止晶粒粗大方面制定合理的焊接工藝參數(shù)。焊接材料及工藝參數(shù)選擇非常重要，工業(yè)純鎳的焊接工藝研究為我公司今后同類設(shè)備的制造積累了寶貴經(jīng)驗。
參考文獻(xiàn)：
[1]JB/T4756-2006鎳及鎳合金制壓力容器.國家發(fā)改委[S].
[2]JB/T4745-2002鈦制焊接容器.國家經(jīng)貿(mào)委[S].
舉例：
1、鋼筋焊接工藝試驗是為了確定焊接工藝而進(jìn)行的檢驗。
2、無論采用何種焊接工藝的方法，均需要采用與生產(chǎn)相同的條件，進(jìn)行焊接試驗。
3、在鋼筋工程焊接開工前，參與工程施焊的焊工必須進(jìn)行現(xiàn)場條件下的焊接工藝試驗，經(jīng)試驗合格后，方準(zhǔn)于焊接生產(chǎn)。
4、鋼筋焊接工藝試驗?zāi)軌蚋玫匿摻畹暮附有阅埽x擇最佳的焊接參數(shù)，以及掌握擔(dān)負(fù)生產(chǎn)的焊工的技術(shù)水平。
5、試驗?zāi)軌虼_定鋼筋的閃光對焊、電弧焊、電渣壓力焊的各項參數(shù)，確保鋼筋的焊接質(zhì)量。
（來源：文章屋網(wǎng) ）
根據(jù)《規(guī)范》要求實施焊接工藝評定存在以下問題，需要焊接技術(shù)人員予以解決：1）如何確定一個工程所需要的WPS數(shù)量；2）根據(jù)工程所需要的WPS，做多少個焊接工藝評定；3）根據(jù)評定結(jié)果如何根據(jù)規(guī)范規(guī)定編制WPS。對上述問題的解決就是一項工程焊接工藝評定的策劃和實施，是工程施工前重要的技術(shù)準(zhǔn)備工作之一，也是當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)工程施工和管理過程中的薄弱環(huán)節(jié)。為便于理解和實施，本文以某高層建筑鋼結(jié)構(gòu)中的箱型柱（圖1）為例，按照《規(guī)范》要求介紹焊接該柱所需要的WPS數(shù)量以及需要支撐的焊接工藝評定。根據(jù)《規(guī)范》對焊接工藝評定的要求，圖2給出了WPS策劃和實施焊接工藝評定的流程。
1．1WPS數(shù)量的確定
WPS的數(shù)量與施工單位所承接的鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計節(jié)點形式，鋼材類型、規(guī)格，采用的焊接方法、焊接位置、坡口形式，所選用的焊材等有關(guān)，這些因素是確定所需WPS數(shù)量的依據(jù)。對一項工程而言，確定WPS的數(shù)量是焊接工藝評定策劃和實踐中的關(guān)鍵和難點。為了確定工程焊接所需要的WPS數(shù)量，首先將構(gòu)件按類型進(jìn)行分類，例如柱、梁、支撐等；其次是收集與構(gòu)件焊接相關(guān)的信息，包括材料等級和厚度范圍、接頭形式、焊接類型等；最后根據(jù)焊接基準(zhǔn)圖、焊接施工現(xiàn)場的條件以及選用的焊接方法、焊接位置、坡口形式來確定所需的WPS。具體的實施步驟如下：1）構(gòu)件分類；2）根據(jù)合同技術(shù)規(guī)范以及設(shè)計部門提供的材料清單明確母材的類別、等級和厚度；3）根據(jù)焊接基準(zhǔn)圖和結(jié)構(gòu)設(shè)計圖識別出接頭種類和焊縫類別；4）根據(jù)施工單位的設(shè)備能力以及工程結(jié)構(gòu)特點確定使用的焊接方法和位置；5）根據(jù)焊縫類別和焊接方法，確定焊接接頭的細(xì)節(jié)（坡口形式）；6）根據(jù)選用的焊接方法以及對應(yīng)的母材類別和質(zhì)量等級選擇合適的焊接材料；7）綜合上述信息，確定所需的WPS。以圖1所示的箱型柱為例，根據(jù)上述步驟2）、步驟3）可將與焊接相關(guān)的信息收集后以表的形式羅列出來（見表1“工程狀況”一列），再根據(jù)步驟3）—步驟6）策劃出該柱焊接所需的WPS數(shù)量（見表1“擬采用的焊接工藝”一列）。值得注意的是，在該階段最重要的是防止所需WPS的遺漏。另外，對于定位焊以及焊縫返工等，也應(yīng)編制相應(yīng)的WPS，必要時實施相應(yīng)的焊接工藝評定。
1．2焊接工藝評定數(shù)量的確定（圖2）根據(jù)表1（工程狀況見圖1）中所需要的WPS和工程采用的焊接規(guī)范（本例采用GB50661），首先確定以下3個事項：1）對于施工單位已經(jīng)評定過并且在有效期內(nèi)的WPS，如果適用于本工程可以直接使用；2）是否有免除評定的WPS，如果有，可以直接編制“免除評定的WPS”；3）根據(jù)已有的PQR，在《規(guī)范》允許的覆蓋范圍內(nèi)編制適合本工程焊接節(jié)點的WPS。如果以上3項均不能滿足，則需要對WPS進(jìn)行評定。另外，同一焊接工藝評定可支持不同的焊接工藝規(guī)程（規(guī)范允許范圍內(nèi)），要熟悉規(guī)范中涉及的變量要求才能達(dá)到以最少PQR數(shù)量支持最多的WPS，所以確定焊接工藝評定要從工程整體的焊接要素考慮，盡量避免僅為某一個單獨(dú)焊接節(jié)點進(jìn)行評定。根據(jù)《規(guī)范》要求，以下方面應(yīng)是確定焊接工藝評定的主要因素。1）母材：同級別的母材，質(zhì)量等級高的可以替代質(zhì)量等級低的。本例中箱型柱母材為Q345－B／D，所以焊接工藝評定試板應(yīng)全部選用Q345－D。2）母材厚度：對于焊接試板厚度的選擇，應(yīng)充分利用《規(guī)范》給定的覆蓋規(guī)則，盡可能寬地覆蓋，為今后其他工程的WPS提供支撐。如本例中的對接焊縫，盡管擬采用實芯焊絲氣保焊（GMAW）和埋弧焊（SAW）組合，但就母材厚度要求，二者均應(yīng)覆蓋25～80mm。限于《規(guī)范》規(guī)定，選擇1塊試板厚度不能覆蓋，所以必須選擇2塊試板。表1中選擇了20mm和50mm兩個厚度，這樣覆蓋的范圍就擴(kuò)大為3～100mm，在以后的工程中只要滿足其他相關(guān)要素的要求，在此范圍內(nèi)的材料厚度，就可以利用該P(yáng)QR的支撐而直接編制WPS。3）焊接位置：橫焊（H）可代替平焊（F），立焊（V）不能代替其他位置，也不能被其他位置代替。本例中GMAW為F、H、V三個位置，SAW為F，絲極電渣焊（ESW）為V，根據(jù)焊接位置覆蓋原則，試板焊接位置為GMAW：H、V，SAW：F，ESW：V。4）接頭和坡口形式：《規(guī)范》對接頭形式的變化要求重新進(jìn)行工藝評定，而對坡口變化是否重新進(jìn)行評定沒有明確，只是對“帶襯墊板和清根全熔透焊縫互相替代”作了規(guī)定，所以參照了AWSD1．1的規(guī)定除了部分細(xì)節(jié)（諸如坡口角度誤差、鈍邊誤差、組裝誤差等）符合要求外，坡口形式的改變均需要重新進(jìn)行焊接工藝評定（免除評定的標(biāo)準(zhǔn)坡口除外）。為此，焊接試板的坡口應(yīng)根據(jù)工程焊接擬采用的坡口形式，分別選用單面襯墊板或反面清根的全熔透焊縫。基于以上要素，針對本例箱型柱所需的WPS，根據(jù)《規(guī)范》和該柱焊接要求確定了所需要評定的WPS數(shù)量（表1“所需的焊接工藝評定”一列）。
1．3焊接工藝評定過程中的注意事項
在具體實施焊接工藝評定時，有些焊接工藝評定試板形式比較明確，如對接接頭使用的評定試板，無論是全熔透（簡稱CJP）還是半熔透（簡稱PJP）試板均容易制備，但有的評定試板相對較難，如T形接頭的ESW評定，要轉(zhuǎn)化為十字接頭才能實現(xiàn)制備拉伸試樣的目的。為此，在焊接工藝評定的實踐中，要仔細(xì)研究規(guī)范的要求。對因規(guī)范限制而不能實現(xiàn)的工藝評定，應(yīng)與工程代表或監(jiān)理協(xié)商，提出可替代的試板，以達(dá)到評定之目的（GB50661關(guān)于工藝評定的可實施性將另行討論）。另外，在實施焊接工藝評定試驗的流程中。
1．4WPS的編制
WPS主要包括3個方面，即基本信息（材料、方法等）、焊接參數(shù)和相關(guān)技術(shù)措施。PQR一旦形成，焊接技術(shù)人員就可以在此基礎(chǔ)上，根據(jù)規(guī)范的要求和規(guī)定編制WPS。在編制WPS時，最重要的是焊接參數(shù)和預(yù)熱溫度的確定。值得注意的是，WPS并非簡單地將焊接工藝評定方案（pWPS）直接轉(zhuǎn)換，而是依據(jù)所采用的焊接規(guī)范要求和規(guī)定與PQR記錄的參數(shù)進(jìn)行編制。
1．4．1焊接參數(shù)的確定例如在選擇某層焊接電流范圍時，應(yīng)根據(jù)PQR的數(shù)值，按照規(guī)范允許的變動范圍來確定，這樣才能保證焊縫的性能滿足預(yù)定的要求。表3給出了一個說明示例，以供參考。另外，對于電流I較大的焊接方法（如SAW），應(yīng)根據(jù)焊接技術(shù)人員的經(jīng)驗適當(dāng)縮小范圍，使WPS起到指導(dǎo)實際焊工操作的目的。
1．4．2預(yù)熱溫度的確定無論工藝評定所選用的母材厚度是否需要預(yù)熱，在編制WPS時必須充分考慮實際施工過程中母材不同厚度和結(jié)構(gòu)拘束對焊接最低預(yù)熱溫度的影響。如果沒有PQR的支撐，在一般拘束度的條件下，可選擇規(guī)范推薦的最低預(yù)熱溫度。例如t＝32mm／Q345－D的工藝評定（無需預(yù)熱）合格后，能夠覆蓋t＝64mm的母材。基于該P(yáng)QR編制的WPS，必須要考慮當(dāng)t≥40mm時的預(yù)熱溫度。通常的處理方法是在WPS中設(shè)置不同厚度范圍的預(yù)熱溫度值。而對拘束度大的結(jié)構(gòu)焊接時，還要適當(dāng)提高預(yù)熱溫度，這時可以根據(jù)特殊的結(jié)構(gòu)編制新的WPS。反之，如果降低規(guī)范規(guī)定的預(yù)熱溫度，就需要重新進(jìn)行相應(yīng)的工藝評定。
2結(jié)語
關(guān)鍵詞：焊接性；焊接方法；工藝參數(shù)；工藝措施
【分類號】：TQ114.15
焊接工藝主要根據(jù)被焊工件的材質(zhì)、牌號、化學(xué)成分，焊件結(jié)構(gòu)類型，焊接性能要求來確定。首先要確定焊接方法，如手弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊等，焊接方法的種類非常多，只能根據(jù)具體情況選擇。確定焊接方法后，再制定焊接工藝參數(shù)，焊接工藝參數(shù)的種類各不相同，如手弧焊主要包括：焊條型號、直徑、電流、電壓、焊接電源種類、極性接法、焊接層數(shù)、道數(shù)、檢驗方法等。本文通過15CrMo壓力容器儲槽焊接工藝設(shè)計為例，詳細(xì)介紹金屬材料焊接工藝設(shè)計和方案確定的過程。
1、金屬材料焊接性分析
15CrMo系珠光體耐熱鋼Cr-Mo合金體系，Cr的主要作用是提高耐蝕性，Cr的氧化物比較致密，不易分解，能有效地起到保護(hù)膜作用。Cr溶于Fe3C后，可使碳化物具有很大的熱穩(wěn)定性，組織碳化物的分解和減緩C在鐵素體中的擴(kuò)散，能有效地防止石墨化。Mo是鋼中主要強(qiáng)化元素，Mo優(yōu)先進(jìn)入固溶體使其強(qiáng)化，提高鋼的熱強(qiáng)性。Mo還能降低熱脆敏感性。V是強(qiáng)碳化物元素，所形成的VC呈彌散狀，提高鋼的高溫強(qiáng)度。此外，加入微量元素B、Ti、Re等能吸附于晶界，延長合金元素沿晶界擴(kuò)散，從而強(qiáng)化晶界，增加鋼的熱強(qiáng)性。15CrMo鋼中w（Me）
（1）冷裂紋 珠光體耐熱鋼中的主要合金元素Cr和Mo都能顯著提高鋼的淬透性，Mo的作用比Cr大50倍。它們和C共同作用，使鋼的臨界冷卻速度降低，奧氏體穩(wěn)定性增大，冷卻到較低溫度時才發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生脆硬組織，使接頭變脆。合金元素和C的含量越高，脆硬傾向就越大。當(dāng)焊接拘束度大，冷卻速度快的厚板結(jié)構(gòu)時，若又有氫的有害作用，就是導(dǎo)致冷裂紋。
（2）再熱裂紋 珠光體耐熱鋼屬于再熱裂紋敏感的鋼種，與鋼中含的合金元素Cr、Mo、V有關(guān)，其敏感溫度區(qū)間為500～700℃，在焊后熱處理或長期高溫工作中，在熱影響區(qū)融合線附近的粗晶區(qū)內(nèi)有時會發(fā)生這種裂紋。
（3）回火脆性 珠光體耐熱鋼焊接接頭在371～593℃范圍內(nèi)工作，會發(fā)生脆化并導(dǎo)致焊接構(gòu)件破壞。這與鋼中的P、Sb、Sn、As等雜質(zhì)和合金元素含量有關(guān)。一般認(rèn)為，由于這些雜質(zhì)在晶界上偏聚，從而降低晶界的斷裂強(qiáng)度。Cr促使這些雜質(zhì)的偏聚，而自身也發(fā)生偏聚。
2、焊縫類型及焊縫接頭坡口設(shè)計
壓力容器儲槽一般由筒體、封頭、人孔、管接口、支撐座等各個部分拼裝焊接而成。接頭類型主要有對接接頭、T形接頭、角接接頭、搭接接頭等。焊接接頭坡口設(shè)計依據(jù)容器承壓能力及焊縫類型。
如圖所示“1”為容器圓筒部分的縱向接頭，屬A類焊縫接頭，是壓力容器中受力最大的接頭，一般要求采用雙面焊或保證全焊透的單面焊縫。“2”為殼體部分的環(huán)向焊縫接頭，屬B類焊縫接頭，工作應(yīng)力一般為A類的一半，采用雙面焊的對接焊縫以外，也可采用帶襯墊的單面焊。“3”為法蘭與殼接管連接的接頭，屬C類焊縫接頭，角焊縫連接接，對于高壓容器，盛有劇毒介質(zhì)的容器和低溫容器應(yīng)采用全焊透的接頭。“4”為補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體連接的接頭。受力條件較差，且存在較高的應(yīng)力集中。在厚壁容器中這種焊縫的拘束度相當(dāng)大，殘余應(yīng)力亦較大，易產(chǎn)生裂紋等缺陷。因此在這種容器中D類焊縫應(yīng)采取全焊透的焊接接頭。對于低壓容器可采用局部焊透的單面或雙面角焊。
依據(jù)容器壓力等級及焊縫接頭類型，選擇帶鈍邊的單V型坡口，坡口角度60°，對接縫隙3mm，鈍邊高度2mm，A、B類焊接接頭采用雙面焊，以保證其焊透。
3、焊接方法選擇
目前，在珠光體耐熱鋼焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中實際應(yīng)用的焊接方法有：焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、電渣焊、無極氬弧焊、電阻焊、感應(yīng)加熱壓焊等。焊接方法的選擇依據(jù)焊接結(jié)構(gòu)現(xiàn)場施焊條件、經(jīng)濟(jì)技術(shù)性分析等綜合考慮。
儲槽的板厚12mm，屬于中厚的鋼板，因此采用焊接熔深大的埋弧焊，而且埋弧焊的焊接質(zhì)量好，效率高，焊接成本低，勞動力好。對于儲槽可以采用一臺鏈?zhǔn)焦ぜD(zhuǎn)機(jī)來旋轉(zhuǎn)儲槽以保證焊劑對焊縫區(qū)的覆蓋和防止熔池金屬的漏淌。針對15CrMo臥式壓力儲槽先預(yù)熱，開坡口，針對A、B類焊縫可用手工電弧焊打底焊、背部清根、再使用埋弧焊進(jìn)行填充、蓋面的雙面焊焊接。
4、確定焊接工藝參數(shù)
5、焊接工藝措施
15CrMo壓力容器儲槽的焊前準(zhǔn)備工作包括坡口的制備和清理、焊材的烘干、工件的預(yù)熱、焊接設(shè)備的準(zhǔn)備、組對定位等工作，焊前準(zhǔn)備是否充分，直接影響到壓力容器的焊接質(zhì)量。
5.1 焊前準(zhǔn)備
（1）在鏈?zhǔn)焦ぜD(zhuǎn)臺上將工件擺放好，用等離子弧切割開出坡口。焊接坡口加工完成后應(yīng)進(jìn)行檢驗，對影響焊接質(zhì)量的局部缺陷應(yīng)予修整，發(fā)現(xiàn)有裂紋、分層、夾渣等缺陷的應(yīng)清除干凈。
（2）將裝配點固定，然后時定位焊。組對時，坡口間隙、錯邊量、棱角度等應(yīng)符合規(guī)定。點固焊應(yīng)避免強(qiáng)行組裝，減少焊接裂紋，焊接殘余應(yīng)力和焊后變形。焊前進(jìn)行點固焊時必須使用與產(chǎn)品焊縫相同牌號的焊條和相應(yīng)的工藝參數(shù)進(jìn)行施焊，以保證質(zhì)量。點固焊要求狹而細(xì)長的焊道，既能保證點焊強(qiáng)度，又要能被焊接時的焊道所覆蓋，保證焊縫成型美觀。點焊長度一般為20～30mm，間距200～300mm。管狀接頭可按對稱、均布的原則進(jìn)行點固。點固焊應(yīng)在焊接坡內(nèi)引燃電弧，嚴(yán)禁亂打弧，避免工件表面損傷和應(yīng)力集中，必要時可用引弧板起弧。自動埋弧焊在縱焊縫的兩端應(yīng)點裝引弧板、熄弧板，并保證強(qiáng)度。
（3）將焊接區(qū)表面兩側(cè)各20mm和坡口內(nèi)的水、油、銹、污物、氧化皮等清除干凈。
（4）焊絲需作去油、除銹處理，保護(hù)氣體應(yīng)保持干燥，焊條和焊劑按規(guī)定進(jìn)行烘干和保溫，焊劑除按技術(shù)要求烘干外還需作粗細(xì)二道篩子篩去過大過細(xì)的焊渣及焊屑后方能使用，堿性焊條領(lǐng)用必須用保溫筒。
5.2 焊接過程
（1）采用焊條電弧焊封底：選擇4mm直徑，E4315堿性焊條，小電流，170A打底。
（2）環(huán)縫埋弧焊：焊前先采用火焰將工件加熱，采用紅外線測溫儀進(jìn)行測溫，預(yù)熱溫度為200-250℃，用玻璃棉布包裹保溫。恒溫1-2h。再采用埋弧焊進(jìn)行焊接。
5.3 焊后熱處理及檢測
（1）焊件焊后應(yīng)及時進(jìn)行熱處理，否則應(yīng)在焊后立即加熱至300～350℃，加熱范圍和熱處理要求相同，然后保溫緩冷，熱處理過程中要用保溫棉包住保溫棉長度要超過加熱片，管子兩端要用保溫棉塞住，以防穿堂風(fēng)，保證內(nèi)外壁溫度均勻。
（2）焊后檢測采用X射線檢測。
參考文獻(xiàn)
【1】合金結(jié)構(gòu)鋼 國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）.GB/T 3077-2006
【關(guān)鍵詞】焊接工藝；現(xiàn)狀；對策；進(jìn)展趨勢
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接工藝漸漸也突破了傳統(tǒng)的局限性，焊接方法、焊接材料以及焊接的實際操作條件均發(fā)生了變化，這使得焊接工藝不僅在金屬領(lǐng)域占據(jù)重要位置，在非金屬領(lǐng)域也占有一席之地。隨著焊接工藝的不斷進(jìn)步發(fā)展，人們對于焊接工藝的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性以及美觀性等的要求也越來越高，但是依照焊接工藝目前的發(fā)展來說，無法達(dá)到人們的期望值。因此，提高焊接工藝水平勢在必行。
1.現(xiàn)階段幾種常見的焊接工藝
1.1氣體保護(hù)焊接工藝
氣體保護(hù)焊接工藝屬于熔化焊，其焊接的熱源是電弧，保護(hù)介質(zhì)是氣體。應(yīng)用該技術(shù)實施焊接時，氣體能夠在電弧周邊形成一定厚度的氣體保護(hù)層，這個保護(hù)層能夠使電弧、熔池與空氣隔絕，這樣才能保證電弧穩(wěn)定燃燒，不受其他雜質(zhì)氣體影響。
1.2埋弧焊接工藝
埋弧焊接工藝可分為兩種，即自動埋弧焊接工藝和半自動埋弧焊接工藝。其中自動埋弧焊接工藝應(yīng)用范圍較遠(yuǎn)，原因是該工藝焊絲的送進(jìn)和電弧的移動均由專用的機(jī)械來完成，人工參與的成分極少，生產(chǎn)效率高。而半自動埋弧焊接工藝電弧的移動需要人工參與才能完成，這在無形中增加了工業(yè)制造的成本，故該種焊接工藝很少使用。
1.3電阻焊接工藝
電阻焊接工藝屬于壓力焊，因其焊接穩(wěn)定性高、生產(chǎn)效率高、自動化程度高而被廣泛的應(yīng)用于汽車制造以及航空航天等領(lǐng)域。該焊接工藝的原理是：以電流為媒介，通過電流產(chǎn)生的電阻熱來實施金屬間的焊接。
1.4螺柱焊接工藝
螺柱焊接工藝在眾多焊接工藝中優(yōu)勢顯著，其在焊接的整個過程中都不需要任何鉆孔打洞，被焊接的試件不漏水、不漏氣，這是其他焊接工藝無法企及的。目前，螺柱焊接工藝有兩種焊接方式，即儲能式和拉弧式，這兩種焊接方式各有利弊。儲能式焊接工藝熔深較小，僅能用于薄板的焊接；相比較而言，拉弧式焊接的熔深很大，適用于較厚鋼板的焊接，在重工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的較多。
1.5高能束焊接工藝
什么是高束能焊接工藝？即利用電子束、等離子束以及激光束為熱源，根據(jù)實際操作需要，對某試件進(jìn)行焊接加工。該技術(shù)中的熱源能量高，而且能量集中，對操作人員的焊接技術(shù)要求較高，因此其適用范圍不是很大。
2.我國焊接工藝發(fā)展的現(xiàn)狀
2.1焊接人員水平偏低
在焊接工藝不斷的發(fā)展工程中，其也形成了一定的操作程序和規(guī)格，但是這些操作規(guī)程并不能滿足所有的實際操作過程的需要，還需要操作人員的靈活應(yīng)用。但是，現(xiàn)階段我國焊接操作人員的技術(shù)水平不是很高，在焊接工程中經(jīng)常會出現(xiàn)手法快慢、力度大小不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，即使偏差很小也會對焊接質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，真的是失之毫厘差之千里，這對于工業(yè)發(fā)展極其不利。不僅如此，還有部分操作人員對焊接電流、保護(hù)氣體以及焊接材料控制不準(zhǔn)，輕則浪費(fèi)加工材料、產(chǎn)品質(zhì)量偏低，重則損傷焊接儀器，這會給工業(yè)制造企業(yè)帶來不小的經(jīng)濟(jì)損失，不利于工業(yè)的發(fā)展。
2.2焊接質(zhì)量低
焊接工藝的初衷是為人們更好的解決生產(chǎn)實踐中所遇到的問題，但是現(xiàn)在我國的焊接工藝還遺留一個重要問題，即焊接后母材料的質(zhì)量問題。焊接的目的是使母材料更加實用，試想倘若焊接質(zhì)量出現(xiàn)問題，母材料的質(zhì)量必將受到影響，甚至?xí)鼓覆牧现苯訄髲U，這樣損失就更大了。舉個例子來說，如果在鋼筋焊接接過程在出現(xiàn)咬邊或焊接縫隙過大，這必將使鋼筋的質(zhì)量下降，嚴(yán)重影響鋼筋的使用，倘若這樣的鋼筋被應(yīng)用到住宅建筑中，其所帶來的安全隱患是無法估計的。因此，要足夠重視焊接質(zhì)量問題，避免危險發(fā)生。
2.3安全意識低
生命安全是每一個工人最基本的保障。在焊接過程中，操作人員不可避免的會接觸高溫、高壓物質(zhì)，而且經(jīng)常會出現(xiàn)火星迸濺的現(xiàn)象，一旦接觸人體，輕則皮膚被燙傷，重則危及生命。每年因焊接人員操作不當(dāng)造成的意外傷亡事件屢見不鮮，這無疑不是在給我們敲響警鐘。為何會出現(xiàn)這樣的慘劇？原因有兩方面，一是工業(yè)制造企業(yè)不重視安全問題，安全保護(hù)設(shè)備不完善或不齊全；二是操作人員安全意識、自我保護(hù)意識偏低，甚至不知道如何保護(hù)自己。安全關(guān)乎生命財產(chǎn)，不容忽視。
3.提高焊接工藝的幾項措施
3.1及時引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)
發(fā)展是時代的主題，任何一個行業(yè)要想經(jīng)久不衰就要不斷創(chuàng)新，不斷引用先進(jìn)的技術(shù)，焊接行業(yè)也不例外。在科技飛速發(fā)展的今天，企業(yè)應(yīng)該把現(xiàn)代的電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及軟件編程等先進(jìn)技術(shù)引入到現(xiàn)代焊接工藝的發(fā)展中，不斷更新技術(shù)理念，將現(xiàn)代工業(yè)逐步信息化，促進(jìn)焊接工藝的發(fā)展。不僅如此，工業(yè)制造企業(yè)還要重視研究和生產(chǎn)新型的焊接材料以及焊接設(shè)備，完善焊接的全套設(shè)施。這樣不僅能夠提高焊接的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，還能夠促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于國家的發(fā)展具有一定的促進(jìn)作用。
3.2將計算機(jī)技術(shù)融合到焊接工藝中來
現(xiàn)在的焊接工藝基本上都是人工進(jìn)行的，普遍存在操作不精準(zhǔn)、不穩(wěn)定的問題，這一問題影響甚大。其不僅會影響產(chǎn)品的質(zhì)量，降低工業(yè)制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，最重要的是存在很大的安全隱患，不容忽視。如何有效解決這一問題呢？就是將計算機(jī)技術(shù)融合到焊接工藝中。計算機(jī)技術(shù)能夠應(yīng)用軟件進(jìn)行系統(tǒng)編程，其能夠十分精準(zhǔn)的控制焊接速度、焊接力度、電壓和電流等，并且這些操作均是自動化進(jìn)行，不需要人為過多的參與，安全性高，生產(chǎn)效率也高。
3.3焊接前認(rèn)真檢查
在焊接正式開始之前，對周邊環(huán)境以及加焊接工材料的檢查是十分必要的。首先，焊接周圍風(fēng)不能太大，更不能有明火，否則極容易發(fā)生意外；再者，焊接的材料表面潔凈與否也會影響到焊接質(zhì)量。因此，在焊接開始之前一定要將檢查工作做好。
4.焊接工藝發(fā)展趨勢
4.1復(fù)合熱源焊接工藝的廣泛使用
目前比較受歡迎的復(fù)合熱源焊接工藝是激光-氬弧復(fù)合焊接技術(shù)，它是激光焊和MIG/MAG 焊相相互融合的產(chǎn)物，該種焊接工藝優(yōu)勢顯著，如焊接過程穩(wěn)定性好、接頭融合好、焊接時間短以及材料消耗低。在未來的發(fā)展中，其應(yīng)用范圍將更廣，可能會涉及汽車制造、造船業(yè)以及航空航天等多個領(lǐng)域。
4.2磁場控制焊接工藝
磁場控制焊接發(fā)展時間較短，屬于新興的技術(shù)手段。其通過外加磁場來控制焊接質(zhì)量，不可否認(rèn)，這種焊接工藝消耗低、收益高、操作簡單，必將適合未來工業(yè)制造的發(fā)張。在國外，磁控焊接技術(shù)發(fā)展較為成熟，其焊接的產(chǎn)品質(zhì)量毋庸置疑，被譽(yù)為“無缺陷的焊接工藝”，足以見得該焊接工藝的過人之處。我國磁控焊接發(fā)展還處在起始階段，相信在不久的將來就會被應(yīng)用到實際生產(chǎn)中。
5.結(jié)束語
焊接工藝的好壞將直接影響我國工業(yè)的發(fā)展，對（下轉(zhuǎn)第161頁）（上接第114頁）我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。因此，相關(guān)部門要足夠重視焊接工藝的研究和發(fā)展，為我國經(jīng)濟(jì)的良好發(fā)展保駕護(hù)航。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
[1]李頒宏.實用長輸管焊接技術(shù)[J].化學(xué)工業(yè)出版社，2009，03，01.
1機(jī)械設(shè)備加工材料焊接性以及焊接缺陷
在機(jī)械設(shè)備加工過程中，通過對材料焊接性的了解，有助于有針對性的采用合理焊接工藝，從而提高焊接質(zhì)量。（1）機(jī)械設(shè)備加工材料焊接性。所謂的焊接性主要就是金屬材料在相應(yīng)工藝實施下，通過焊接形成優(yōu)質(zhì)接頭的難易程度。普通焊接工藝實施可以保障焊接的質(zhì)量，這就說明加工材料焊接性較好。而焊接工藝條件就是焊接的方法以及材料和規(guī)范；優(yōu)質(zhì)接頭就是焊接接頭的使用性能以及耐磨性能等。對焊接性進(jìn)行評定是比較重要的環(huán)節(jié)，這是通過估算方式進(jìn)行評定的，對金屬材料的焊接性產(chǎn)生影響的是化學(xué)成分，其中的含碳量是比較主要的影響因素[1]。在對機(jī)械設(shè)備加工材料的焊接性進(jìn)行試驗過程中，就有抗裂性試驗以及接頭使用性能試驗，通過這些試驗來對焊接性能進(jìn)行檢驗。（2）機(jī)械設(shè)備加工材料焊接缺陷。機(jī)械設(shè)備加工材料的焊接過程中，由于受到一些因素的影響，焊接就存在著缺陷，對這一缺陷進(jìn)行分析簡述，就能更明確的認(rèn)識缺陷問題，從而對缺陷問題加以針對性的解決。材料焊接過程中，比較常見的缺陷問題就是裂縫附近以及焊縫周圍對焊接的需求得不到滿足，對機(jī)械設(shè)備的整體質(zhì)量就有著影響。機(jī)械加工設(shè)備焊縫和附近常常會出現(xiàn)裂紋，主要是在保溫環(huán)節(jié)沒有得以充分重視，或者是在預(yù)熱的時候沒有嚴(yán)格按照規(guī)程操作所致。具體的操作過程中，由于操作不當(dāng)也比較容易出現(xiàn)氣孔以及夾渣等，這些都會對加工設(shè)備的加工質(zhì)量產(chǎn)生影響。
2機(jī)械設(shè)備加工材料焊接工藝實施
保障機(jī)械設(shè)備加工材料焊接的質(zhì)量，就要注重工藝的科學(xué)實施，筆者對焊接的工藝科學(xué)實施的方法進(jìn)行如下探究：（1）科學(xué)選擇焊接的材料。對于加工材料焊接的工藝實施，在焊接材料的應(yīng)用方面就比較重要，這是提高焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)。具體的材料選擇過程中就要注重焊接以及母材的強(qiáng)度原則，接頭性能當(dāng)中工藝因素和不同焊接方法冶金特征，焊縫金屬以及焊接工藝對焊接接頭性能有著影響，焊縫金屬性能是焊接材料的重點[2]。不僅在材料方面要能科學(xué)選擇，也要注重焊接的接頭以及坡口的形式。接頭形式比較多樣，常見的有對接接頭以及T型接頭和交接接頭。在開坡口時候充分重視，為保障焊縫焊透，在板厚大于6毫米的時候就要開坡口，為能有效避免燒穿，必須就要在開坡口的時候留鈍邊。（2）注重焊接的規(guī)范化操作。機(jī)械設(shè)備加工材料焊接工藝的實施要保證規(guī)范化，這是影響焊接質(zhì)量以及機(jī)械設(shè)備加工效率的重要基礎(chǔ)。在進(jìn)行焊接的時候就要充分重視各操作環(huán)節(jié)的規(guī)范化，其中在焊接電流的選擇對焊接性能有著重要影響。增大電流對生產(chǎn)率能提高以及增加熔深，電流不能過大，反之就會造成咬邊影響其質(zhì)量。焊接電流不能太小或者是過大，只有適當(dāng)才能對焊接的質(zhì)量以保證。對焊接的速度也要能充分控制，焊接速度對焊縫外觀的質(zhì)量有著影響，如果是速度過快就比較容易產(chǎn)生沒有焊透以及氣孔等焊接缺陷，而速度過慢就會造成焊瘤以及溢流的缺陷問題。所以控制好焊接的速度就顯得比較重要，合理的速度才能保障焊接的質(zhì)量。還有就是對電弧電壓的規(guī)范操作方面要加強(qiáng)重視，電弧電壓是對焊縫尺寸形狀有著影響的重要因素，電弧電壓如果比較高就會形成淺寬的焊縫，比較容易造成沒有焊透的質(zhì)量問題存在。所以要在選擇電弧電壓的時候，就要能充分和焊接電流相適應(yīng)，這樣才能保障焊接的質(zhì)量。（3）遵循焊接技術(shù)要求。對于機(jī)械設(shè)備的加工焊接工藝的實施，要充分重視焊接技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，對焊接技術(shù)要求要嚴(yán)格遵循，只有按照焊接的要求實施，才能提高焊接質(zhì)量。在對焊接方法的選擇上以及焊縫的布置等層面，需要遵循技術(shù)要求落實[3]。對機(jī)械設(shè)備加工操作的安全保障方面，應(yīng)充分重視工藝技術(shù)要求，對結(jié)構(gòu)和尺寸要明確了解，只有這樣才能保證焊接的質(zhì)量。如在焊接過程中對焊條以及焊絲的直徑要求要嚴(yán)格的控制，要充分考慮到接頭形式以及板厚等，按照實際的需求進(jìn)行選擇焊條以及焊絲直徑。
3結(jié)語
綜上所述，加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備加工中的焊接工藝科學(xué)實施，就要充分重視工藝細(xì)節(jié)的實施，對焊接的一些要求要能嚴(yán)格遵循，只有在這些基礎(chǔ)層面得到了加強(qiáng)，才能保障焊接工藝的順利實施。通過此次對機(jī)械設(shè)備加工中焊接工藝的實施研究，就能為實際的焊接工作實施提供參考，促進(jìn)實際的焊接工藝的提高。
作者:劉洋 單位:洛陽北方玻璃技術(shù)股份有限公司
參考文獻(xiàn)：
[1]鹿安理,史清宇,趙海燕,吳愛萍.厚板焊接過程溫度場、應(yīng)力場的三維有限元數(shù)值模擬[J].中國機(jī)械工程，2015(02).
[2]張立朋.機(jī)械設(shè)備加工過程中厚板焊接工藝[J].建材世界，2015(04).
[3]徐連勇,荊洪陽,周春亮,徐德錄,韓鈺.焊后熱處理對P92鋼管道焊接殘余應(yīng)力場的影響[J].焊接學(xué)報，2016(03).
關(guān)鍵詞：焊接工藝；特點；措施
中圖分類號： P755.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
引言
現(xiàn)在的焊接工藝,在焊接材料和條件方面都有了新的突破和發(fā)展,讓這種技術(shù)更好的為人們生產(chǎn)生活服務(wù),有更大的利用價值和發(fā)展空間。隨著焊接工藝的不斷進(jìn)步,對于工藝的精確性和穩(wěn)定性要求越來越高,這就需要更加專業(yè)的焊接人才的培養(yǎng)。
一、焊接的基本方法及結(jié)構(gòu)特點
所謂焊接，通俗的解釋就是將兩個原本分開的金屬通過合適的方法連接在一起，在微觀層面上，焊接在一起的兩個金屬具有原子結(jié)合的特點，通常是通過加熱和加壓兩種方法來實現(xiàn)連接的。具體來說，從焊接原理的角度對焊接方法進(jìn)行分類有：熔化焊，采用這一原理進(jìn)行金屬物焊接的方法有手工電弧焊、氣焊以及埋弧焊等。壓力焊，采用這一原理進(jìn)行焊接的方法有：點焊、超聲波焊以及縫焊等。釬焊，采用這一原理進(jìn)行焊接的方法有：火焰釬焊、電阻釬焊等等。分析焊接結(jié)構(gòu)的特點，對于焊接接頭來說，在幾何上不具有連續(xù)性，經(jīng)常會出現(xiàn)缺陷和尺寸的突然改變等現(xiàn)象，另外，焊接接頭處存在焊接應(yīng)力。焊接接頭主要有連接和傳力兩大作用，焊縫是焊接接頭的重要組成部分，包括聯(lián)系焊縫和承焊縫兩類。
二、焊接工藝存在的不足
1、焊接操作問題
現(xiàn)在的焊接工藝雖然有了一定的操作程序和規(guī)格，但是在實際操作過程中還是難免不能夠達(dá)到非常精確和穩(wěn)定的地步。在操作過程中由于操作人員焊接過程中手法快慢控制不準(zhǔn)確，即使是非常細(xì)小的失誤和不正當(dāng)操作都會帶來焊接質(zhì)量的問題，如焊瘤、氣孔和焊縫不理想等狀況出現(xiàn)。還有就是操作時，技術(shù)人員對焊接電流、電壓、保護(hù)氣體和焊接材料的控制，如果電流或者電壓控制不穩(wěn)定，或者是保護(hù)氣體和焊接材料用量或者用法不合理也會導(dǎo)致焊接質(zhì)量的下降。這些都是由于技術(shù)人員操作所產(chǎn)生的問題，可以說是人為造成的，但是這也是焊接工藝的一部分，也是焊接工藝的不足之處。一種工藝無論能夠帶來多大的效益和好處，如果沒有很好的執(zhí)行能力，也是這種工藝的不足之處，因為執(zhí)行者也是工藝的一部分。
2、焊接質(zhì)量問題
焊接工藝雖然很好的解決了人們在生產(chǎn)和生活中的很多難題，但是焊接工藝中還是存在焊接后母材料的質(zhì)量問題。如果焊接質(zhì)量出現(xiàn)問題，那么被焊接的金屬或者是非金屬不能夠被很好的使用，甚至不能夠被使用，那么焊接工藝就失去了應(yīng)有的意義和價值。如在鋼筋的焊接時，經(jīng)常會出現(xiàn)咬邊、焊瘤和焊縫過大的情況，這些問題的出現(xiàn)讓焊接質(zhì)量大大下降，嚴(yán)重的甚至?xí)绊戜摻畹氖褂茫踔習(xí)肀容^嚴(yán)重的安全問題。
3、焊接安全問題
任何操作和工藝都應(yīng)該注意的就是安全問題，焊接工藝也不例外。在技術(shù)人員進(jìn)行操作的時候可能出現(xiàn)火星、鐵水、廢渣的迸濺問題，而且焊接時帶有高溫、高壓和可燃性氣體的工作，這些都是一些潛在的安全問題。火星、金屬液體的迸濺對技術(shù)人員，甚至是其他人員都造成了很大的威脅。高溫、高壓、電流、可燃性氣體更是要特別注意的，這些焊接過程中運(yùn)用到的，如果出現(xiàn)問題處理不當(dāng)，不但會導(dǎo)致焊接失敗，而且對人們的生命財產(chǎn)安全也是個極大的威脅。
三、提高焊接工藝水平的措施分析
1、做好焊接前的檢查工作
焊接工作要進(jìn)行,必須要在檢查所有器材和周圍環(huán)境以后才能開始。因為焊接對風(fēng)速、電流、壓力有著很高的要求,如果不能達(dá)到規(guī)范的要求,焊接時不能夠很好的展開和達(dá)到預(yù)期效果的。同時焊接前要檢查被焊接金屬是否有油漬、鐵銹,還要對環(huán)境進(jìn)行檢查,是否有明火、可燃物、危險氣體泄漏等問題。
2、做好焊件材質(zhì)管理控制
焊接企業(yè)在進(jìn)行金屬焊接時，通常將焊接工作場地安排在野外，這必然導(dǎo)致焊接工作會受到外界環(huán)境的影響，因此，做好相應(yīng)的防雨防雪工作是必不可少的，應(yīng)該建立必要的防護(hù)設(shè)施，為焊接工作的順利開展提供良好的環(huán)境。對于焊接好的金屬應(yīng)該給予保護(hù)，防止因外界的高溫高熱或是低溫寒凍給焊縫造成損害。在焊件的材質(zhì)方面，應(yīng)該做到嚴(yán)格把關(guān)，從鋼材入庫起，工作人員應(yīng)該對材質(zhì)有嚴(yán)格的檢驗，一些材質(zhì)不明的焊接應(yīng)該嚴(yán)格禁止入庫，在進(jìn)行焊件保管工作中，將質(zhì)量規(guī)格相應(yīng)的材質(zhì)放在一起，并掛上掛牌，防止使用時的亂拿亂放。
3、焊接過程中的控制
（1）在焊接的過程之中，為了對熱量的損失進(jìn)行一定程度上的減少，而且還需要保證操作者不會受到高溫輻射的傷害，一般情況之下，只將相應(yīng)的焊接部位留在外面，其余部分都被蓋上，主要運(yùn)用石棉或者其他的一些隔熱材料進(jìn)行對其的覆蓋。同時，還需要重視周圍的環(huán)境，注意不能在通風(fēng)的環(huán)境下進(jìn)行焊接。
（2）要保證焊接的速度，需要盡快的完成補(bǔ)焊操作，這樣才能夠?qū)︻A(yù)熱的溫度進(jìn)行保證，同時也在一定程度上保證了焊接操作的連續(xù)性。不僅如此，為了對焊縫接頭的充分熔透進(jìn)行保證，當(dāng)相應(yīng)的焊條運(yùn)行到接頭處需要對停留的時間進(jìn)行延長。
（3）相應(yīng)裂縫的成分主要是鑄鐵，其塑性相對較差，這樣一來，對其進(jìn)行一定程度上的錘擊對消除應(yīng)力的效果并不是很大。因此，一般情況下，并不進(jìn)行對其的錘擊。
（4）在補(bǔ)焊完成之后，需要對相應(yīng)的電動機(jī)的機(jī)殼進(jìn)行覆蓋，通常情況下都是采用石棉粉。只有這樣，才能夠促使其進(jìn)行緩慢的冷卻，提高焊接的質(zhì)量。
4、規(guī)范操作程序，培訓(xùn)專業(yè)焊接人員
焊接工藝的操作是有著非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ば虻模€(wěn)定、精確和熟練的操作手法，這就要求我們要不斷的規(guī)范焊接操作的程序，培養(yǎng)專業(yè)的焊接人員。現(xiàn)在的焊接工藝由很多的焊接方法和手段組成，每一種焊接方法都有著不同的注意事項和關(guān)鍵操作過程，所以要把每一項焊接方法都制定相應(yīng)的操作程序和規(guī)范，讓人們在焊接過程中嚴(yán)格執(zhí)行。同時專業(yè)的焊接人員培養(yǎng)也是對焊接工藝水平提高的一種體現(xiàn)，因為焊接操作是焊接工藝的一部分，這方面專業(yè)人才的培養(yǎng)，是對焊接工藝的完善。只有專業(yè)的技術(shù)人員，才能夠保證規(guī)范焊接，達(dá)到良好的焊接質(zhì)量，在焊接過程中不出現(xiàn)過多的失誤。在焊接時能夠很好的控制焊接速度，電流、電壓等，而且能夠注意焊接的環(huán)境是不是符合規(guī)定，是不是能夠讓焊接達(dá)到最佳效果。
5、焊接工藝的監(jiān)督控制
當(dāng)前，在建筑施工行業(yè)，一些大型的焊接構(gòu)件都設(shè)置了相應(yīng)的焊接試驗，通過這些試驗來驗證焊接工藝的質(zhì)量，具有較好的監(jiān)督執(zhí)行效果。但是，對于一些常規(guī)的焊接構(gòu)件卻放松了警惕，沒有給予足夠的重視，也沒有對其焊接工藝進(jìn)行必要的監(jiān)督，經(jīng)常由于焊縫質(zhì)量不過關(guān)而導(dǎo)致事故的發(fā)生。對于焊接空心球的節(jié)點網(wǎng)架來說，是通過全位置焊進(jìn)行的，對相應(yīng)的焊接工藝順序有嚴(yán)格的要求，一旦出現(xiàn)差錯將會導(dǎo)致以下問題：某些小的桿件變形，較大的桿件在焊口處出現(xiàn)破裂等，其中，前者出現(xiàn)的概率更大。要落實好焊接工藝，必要的監(jiān)督是重要手段，培養(yǎng)焊工良好的工藝施工習(xí)慣是可行途徑之一，質(zhì)管部門的監(jiān)督也必不可少。在大型的構(gòu)件焊接中，通常采用自動焊的方式進(jìn)行，其焊接工藝是通過對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢查來實現(xiàn)的。由于焊接是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其中存在各種影響因素，如果不養(yǎng)成自覺檢查的習(xí)慣，或是不嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求，都會給整個工程埋下隱患。
結(jié)束語
總之，由于條件和技術(shù)的制約，我國的焊接工藝水平仍然達(dá)不到國際水準(zhǔn)。而且，我國的焊接工藝工藝本身還存在著很多的問題，這些問題都會制約我國焊接工藝水平的提高。因此，我們要努力發(fā)現(xiàn)焊接工藝存在的不足，做好提高焊接工藝水平措施的研究，從而更好、更全面的提高我國的焊接工藝水平，使其能夠更好的服務(wù)社會、服務(wù)人民。
參考文獻(xiàn)
[1]陳邦固,李桓,張淑英.中國焊接技術(shù)的發(fā)展成就及行業(yè)概覽[J].焊接，2007，(11).
中性鹽霧腐蝕試驗：將上述四種鋼結(jié)構(gòu)試樣，置于AHL-60-SS型鹽霧腐蝕試驗箱中240h完成中性鹽霧腐蝕試驗，試驗溶液為(50±5)g/L的NaCl溶液，pH值為6.85±0.3，試驗溫度為(35±2)℃。試驗方法按GB/T10125-1997《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。試驗過程中，每24h取出試樣，按GB/T16545-1996《金屬和合金的腐蝕腐蝕試樣上腐蝕產(chǎn)物的清除》進(jìn)行試樣表面鹽霧腐蝕產(chǎn)物的清除，再用無水乙醇清洗后烘干稱量并記錄試樣的質(zhì)量損失。酸性全浸腐蝕試驗：將上述四種鋼結(jié)構(gòu)試樣，置于以往收集的酸雨(pH=5.3±0.2)中浸泡240h完成酸性腐蝕全浸試驗。試驗前，用砂紙除掉試樣表面的氧化物，再用酒精和蒸餾水清洗并烘干稱量；試驗過程中，每24h取出試樣，用蒸餾水清洗三次后烘干稱量并記錄試樣的質(zhì)量損失。用CG1-XJP-6A型金相顯微鏡對試樣腐蝕情況進(jìn)行拍照。
2試驗結(jié)果及分析
2.1中性鹽霧腐蝕試驗結(jié)果及分析
中性鹽霧腐蝕試驗：將上述四種鋼結(jié)構(gòu)試樣，置于AHL-60-SS型鹽霧腐蝕試驗箱中240h完成中性鹽霧腐蝕試驗，試驗樣具有不同的質(zhì)量損失。手工電弧焊鋼結(jié)構(gòu)試樣的質(zhì)量損失最多，腐蝕240h后其質(zhì)量損失率達(dá)到16.04%；而自動埋弧焊和自動CO2氣體保護(hù)焊鋼結(jié)構(gòu)試樣的質(zhì)量損失較少，分別為10.86%、9.37%；TIME焊鋼結(jié)構(gòu)試樣的質(zhì)量損失最少，僅為5.91%，較手工電弧焊降低了63.15%，較自動埋弧焊降低了41.58%，較自動CO2氣體保護(hù)焊降低了36.93%。由此可以看出，焊接工藝會影響鋼結(jié)構(gòu)在中性鹽霧環(huán)境中的耐腐蝕性能。四種焊接工藝得到的鋼結(jié)構(gòu)，其耐腐蝕性能依次是：TIME焊接＞自動CO2氣體保護(hù)焊＞自動埋弧焊＞手工電弧焊。
2.2酸性全浸腐蝕試驗結(jié)果及討論
酸性腐蝕全浸試驗后試樣的表面形貌如圖2所示。可看出，與其它三種焊接工藝方法相比，手工電弧焊鋼結(jié)構(gòu)試樣經(jīng)過240h的酸性腐蝕后，焊接接頭表面出現(xiàn)了眾多面積較大的腐蝕坑，焊縫部位幾乎全部產(chǎn)生了腐蝕坑，腐蝕現(xiàn)象很嚴(yán)重；而自動埋弧焊和自動CO2氣體保護(hù)焊的試樣，其焊接接頭表面腐蝕坑的數(shù)量明顯減少、面積也明顯減小，焊接接頭的輪廓較為清晰。在這四種焊接工藝方法中，TIME焊接鋼結(jié)構(gòu)試樣具有最輕微的腐蝕，僅出現(xiàn)了零星的腐蝕坑，焊接接頭輪廓清晰可見。由此可知，在酸性腐蝕環(huán)境中，不同的焊接工藝會使鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的耐腐蝕性能。從提高鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性能的角度出發(fā)，與手工電弧焊、自動埋弧焊和自動CO2氣體保護(hù)焊相比，鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝方法優(yōu)選TIME焊接。此外，從圖2還可看出，在酸性腐蝕環(huán)境中，通過焊接工藝獲得的鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕主要發(fā)生在焊接接頭部位。為了獲得較好的耐腐蝕性能，必須選擇合適的焊接工藝，嚴(yán)格控制焊接接頭質(zhì)量，提高鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性能，以避免鋼結(jié)構(gòu)因焊接接頭腐蝕而產(chǎn)生過早的失效。圖3是所焊鋼結(jié)構(gòu)試樣在酸雨中進(jìn)行240h全浸腐蝕的質(zhì)量損失率-時間曲線。可看出，在酸雨中的全浸腐蝕過程中，不同焊接工藝的鋼結(jié)構(gòu)試樣也具有不同的質(zhì)量損失。其中，手工電弧焊鋼結(jié)構(gòu)試樣的質(zhì)量損失最多，腐蝕240h后其質(zhì)量損失率達(dá)到20.43%；而自動埋弧焊和自動CO2氣體保護(hù)焊鋼結(jié)構(gòu)試樣的質(zhì)量損失較少，分別為13.81%、9.49%；TIME焊接鋼結(jié)構(gòu)試樣的質(zhì)量損失最小，僅為5.66％，較手工電弧焊降低了72.30%，較自動埋弧焊降低了59.02%，較自動CO2氣體保護(hù)焊降低了40.36%。由此可以看出，焊接工藝不僅影響鋼結(jié)構(gòu)在中性鹽霧環(huán)境中的耐腐蝕性能，也對酸性環(huán)境中的耐腐蝕性能產(chǎn)生影響。四種焊接工藝的鋼結(jié)構(gòu)，其耐腐蝕性能依次是：TIME焊接＞自動CO2氣體保護(hù)焊＞自動埋弧焊＞手工電弧焊，與其中性鹽霧腐蝕試驗結(jié)果一致。因此，我們可以認(rèn)為焊接工藝將對鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性能產(chǎn)生較大的影響。焊接工藝選擇不當(dāng)，將給鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性能產(chǎn)生極為不利的影響。與手工電弧焊、自動埋弧焊和自動CO2氣體保護(hù)焊相比較而言，TIME焊接更有利于提高鋼結(jié)構(gòu)在中性鹽霧腐蝕環(huán)境和酸性腐蝕環(huán)境中的耐腐蝕性能。從提高鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性能方面考慮，鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝方法優(yōu)選TIME焊接。
3結(jié)論
（1）不同焊接工藝方法獲得的Q390A鋼結(jié)構(gòu)，在中性鹽霧腐蝕環(huán)境(pH=6.85±0.3)中具有不同的耐腐蝕性能，腐蝕240h后的質(zhì)量損失率分別是：手工電弧焊為16.04%，自動埋弧焊為10.86%，自動CO2氣體保護(hù)焊為9.37%，TIME焊接為5.91%。
（2）不同焊接工藝方法獲得的Q390A鋼結(jié)構(gòu)，在酸性腐蝕環(huán)境中(pH=5.3±0.2)也具有不同的耐腐蝕性能，腐蝕240h后的質(zhì)量損失率分別是：手工電弧焊為20.43%，自動埋弧焊為13.81%，自動CO2氣體保護(hù)焊為9.49%，TIME焊接為5.66%。
