薄板焊接范文1
【关键词】 薄板结构 焊接变形 预测与控制
近年来，我国工业生产制造技术水平不断上升，促使薄板结构在制造领域广泛应用。可是其焊接变形问题尚未得到有效根治，这无疑对产品质量埋下了一定的隐患，因此我们有必要对其焊接变形做出合理的预测，然后加以有效控制，进而提高薄板结构焊接质量，促进薄板制造行业稳步发展。
1 薄板结构焊接变形的预测
FEM（有限元）方法可对薄板结构焊接的动态过程加以跟踪分析，进而获取精确的变形数值。其中固有应变法可对焊接过程中的温度、塑性、相变三大应变加以计算、分析和比较，从而得出变形数值，可解决复杂的大型结构的焊接变形预测；热弹塑性分析则可通过对热应变行为的动态跟踪计算热应力和应变量，以此掌握焊接应力产生和变形过程；此外融合了二维热弹塑性模拟和三维结构屈曲分析的新兴技术虽尚在试验阶段，但明显有助于减少计算量、提高预测精度[1]。下面结合实例对FEM方法在薄板结构焊接变形预测中的应用加以阐述。
已知薄板材料为4mm的Q275，采用CO2气体保焊进行焊接，详情见图1，然后借助ABAQUS/CAE6.10的软件为其构建了有限元几何模型，并用单元S8R和DS4分析了应力和热值，且焊缝、起始点、加强筋等名称和位置均定义合理；接着借助软件模拟了薄板结构焊接变形过程，将其转化为分析输入文件后，添加了单元以模拟焊接材料填充，其中热量值是由焊接速度和热输入值决定的，而q（热流密度）和t（加热时间）分别由公式和决定（L、v、、U、I、分别代表加热长度、焊接速度、焊接热效率、电压、电流、添加热量单元体积），同时利用ABAQUS/STATIC有限元软件对焊接应力进行静态分析，为使预测结果更为准确，不仅增设了阻尼器，且借助SW软件模拟了动态环境。试验表明，虽然薄板结构焊接的预测性状与实测性状并不完全一致，但实际变形主要体现在垂直方向上，且该方向的变形预测值与实际变形值相吻合，故焊接变形预测准确[2]。
2 薄板结构焊接变形的控制
2.1 重视优化焊接设计
根据薄板结构焊接变形预测分析，我们可以从中发现不足，并在此基础上优化设计，减小其变形量，如焊缝尺寸要规范，形式要合理，位置要得当，同时尽量减少焊缝数量，保证以对称形式安排焊缝，并最好使其分布在结构中心线附近，此外还应基于实际情况选择恰当的焊材。
2.2 正确选择焊接工艺
选择焊接工艺时，尽量采用反变形、刚性固定等基本方法，其中反变形法要基于对薄板结构焊接变形大小和方向的准确预测，使其形成方向相反且大小相同的变形；而刚性固定法则要将焊件固定于刚性足够的夹具上，以此提高构件刚度，然后配以焊缝冷却和刚性固定去除。若结合其他工艺方法，变形控制效果会更为理想，如散热法可有效缩小薄板结构焊接过程中形成焊接热场，进而消除残余应力减小变形；压铁法可将压铁分布于焊缝两侧用于控制变形；此外低应力无变形焊接法也较为常用，即通过事先预热、垫置铜块、通水冷却、刚性固定等交替操作分散焊接中残余应力场，以防止薄板结构因压缩失稳而变形。
此外还应重视焊接顺序和参数的选择，如具有高熔敷效率、低线能量的工艺参数可有效控制焊接变形，但要尽量降低焊缝的热输入，以此缩小焊热影响范围；针对焊缝较长等情况，不仅要注意其焊接方向和顺序安排，也要尽量选择逐步退焊、对称焊等方法；而在着手薄板结构焊接前应对其进行合理点焊，并在保证焊透的基础上缩小焊件间隙，及时清除熔渣、毛刺等，以此强化刚性，减小变形。
2.3 妥善处理焊接缺陷
当薄板结构焊接出现变形后，我们要采取措施予以补救，如火焰加热法，即利用特定的气体火焰对其构件伸长处进行加热，以此使其因高温出现塑性变形、冷却发生缩短变形而实现变形矫正；机械法，如常见的辊压法、锤击法等，可使薄板结构在外力的作用下产生塑性变形，且其与焊接变形方向相反，以此抵消原有的变形。但在应用上述缺陷矫正方法时，应视具体情况而定，并对所用工具、力度、时间、温度等相关因素加以严格控制，以免适得其反，这也反映出我们应尽量做好变形预测和控制，减少变形矫正，毕竟预防为主是控制薄板结构焊接变形的有效手段。
3 结语
总之，薄板结构焊接变形既是薄板结构制造行业的重点研究课题，也是焊接技艺领域的一大现实难题。为改善薄板结构焊接质量，增强其结构强度和使用性能，我们必须借助先进的技术方法对其焊接变形加以合理的预测和有效的控制，以此推动薄板产业和焊接技艺共同发展。
参考文献：
薄板焊接范文2
关键词 焊接夹具；薄板零件；曲面焊接
中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）82-0180-02
0引言
薄板焊接夹具是对冲压成形薄板零件进行装配焊接的专用工艺装置，是直接影响产量、质量的关键设备。合理设计装配焊接夹具是保证焊接质量、提高劳动生产率、减轻工人劳动强度、降低产品制造成本的根本途径。大多数的焊接夹具是为某种焊接组合件的装配焊接工艺而专门设计的，属于非标准装置，往往需要各制造厂根据本厂的产品结构特点、生产条件和实际需要自行设计制造或者外协定做。焊接夹具的设计是生产准备工作的重要内容也是焊接生产工艺设计的主要任务。
本文针对智能型焊接机器人在燃气烤炉产品中的应用设计了一种高效柔性焊装夹具。该夹具能同焊接机器人极好地配合完成焊接工作并保证焊接质量。且该夹具能够快速装夹，精确定位，解决了具有复杂空间曲线的零件焊边对接困难及燃气烤炉零件薄板装夹受力易变形等难点，极大地提高了生产效率，减轻操作工人的劳动强度。
1工件分析
燃气烤炉上盖零件易受力变形，因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状公差。此外该零件易受热变形，由于工件较薄，大量的热量会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制的特点[1]。另外由于其为不锈钢制品，不锈钢热膨胀率、导电率均与碳钢及低合金钢差别较大[2]，且熔池流动性差，成形较差，尤其在全位置焊接时问题更突出。
由于工件具有上述特点，为了满足焊接要求薄板焊夹具则需要解决以下难点：
1）解决工件由于外形不规则所带来的定位问题；
2）克服工件易受力变形的特点实现快速装夹；
3）实现具有复杂空间曲线的零件焊边的对接；
4）减少焊接过程中工件的受热和散热条件的变化对焊接质量的影响。
2 焊接夹具设计
2.1 夹具设计的基本要求
为了确保焊接机器人的正常运作，夹具需按照以下基本要求设计：
1）足够的强度和刚度。由于工件外形复杂且为壳类零件，焊接夹具在生产过程中长期受到压板和焊接机器人的压力，为保证工件的不变形夹具需确保具备足够的强度和刚度；
2）定位精准。定位基准需尽可能选用工艺孔或者工艺面，且由于工件属于薄壁零件则需尽量避免出现过定位的情况；
3）加紧迅速准确。夹紧力需选择适中，过大的夹紧力会使工件因产生较大的约束应力而受到破坏，而夹紧力过小会工件易松动滑移从而破坏工件的定位位置且影响焊接质量。夹紧位置的选择应均匀，避免薄壁零件因受力不均产生应力及变形；
4）焊接操作方便。保证足够的焊接空间使焊接机器人运行不受障碍，且便于操作人员工作。由于工件尺寸较大，焊接夹具应方便操作人员依次将各部件摆放夹紧。且焊接后工件应能方便的取出，缩短装卸时间并减轻操作人员的劳动强度；
5）工艺性好。设计夹紧时需考虑工厂及其产品的实际情况如产量、工厂环境等，所设计的夹具应便于制造、安装、操作、检验、维修和更换易损零件。
2.2 确定定位方案及选择定位元件
由于要实现左右侧板与上盖的空间曲线对接，因而左右侧板以及上盖的定位精准尤为重要。采用六点定位原则分别限制两侧板及上盖的六个自由度。侧板采用两孔一面的定位方法，对侧板内侧面作为基准，以固定挡板作为定位。而上盖采用三面一孔的定位方法，通过上盖板的后底面、后平面以及上平面为基准面，以上曲面的工艺孔作为基准孔；以夹具的支撑板和定位销作为定位元件。
2.3 支撑结构的设计
2.4 压板结构的设计
3 结论
该专用夹具具有夹紧可靠、定位精度高、工件装夹方便、产品加工合格率高、使用寿命长等特点。该夹具配合智能型焊接机器人实现左右侧板的焊接，且具有以下优势。1）可保证尺寸，焊缝与母材平滑过渡，外观漂亮，焊缝区域均匀，无表面缺陷，力学性能良好；2）机器人在不进行固定焊前提下一次性焊接成型；3）焊缝强度可与母材等强；4）焊接零件的焊接成品率从原来的65%提高到 95%以上，增加30%以上，产品质量将有大幅度的提高；5）降低了对工人操作技术的要求，焊接效率将提高3倍～5倍。因此从实际应用效果来看，该加工方案合理适用，能够满足该零件的加工要求，具有使用和推广价值。
参考文献
薄板焊接范文3
【关键词】薄板钢结构焊接变形解决方法
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
重庆地处长江上游，重庆地区的造船厂经常建造一些适用于上游航道的客船和货船。货船因主船体材料较厚，在建造中形成的焊接变形尚不十分明显。但在中小型客船建造中，由于上层建筑一般采用薄钢板的结构形式，其围壁板和甲板均为薄板钢，与筋骨一起构成封闭的薄板焊接钢结构。
薄板焊接变形具有复杂性、多元性，从而严重影响了焊接质量，是造船行业中影响船舶上层建筑建造质量与外观质量的一个技术难题。
1. 产生变形的原因
1.1变形原理
按照板壳理论的观点，薄板焊接发生的压曲变形实质就是薄板的屈曲问题。焊接薄板构件时，在远离焊缝的区域中产生残余压应力，该残余压应力的平均值大于薄板构件产生变形的临界压应力时就会产生压曲变形(也称挠曲变形)。薄板结构主要承受两种载荷，一种是作用在中面内的拉、压或剪力，总称为中面力；另一种是垂直于中面的力，称为横向力。对于中面力，可以认为它们沿板厚均匀分布，由此产生的应力和形变可按弹性力学中的平面问题计算；而横向力使薄板发生弯曲，由此产生的应力和形变可按薄板弯曲问题来处理。
薄板焊接以后产生的变形主要是波浪变形，其主要原因是由于钢板较薄，其刚性较差，焊接以后随着焊缝的冷却，焊缝及其邻近焊缝区的金属收缩，产生横向和纵向收缩应力。由于薄板本身没有足够的刚度来抵抗这些应力，横向收缩应力使其产生横向收缩，纵向收缩应力产生沿焊缝轴线方向的局部纵向收缩。同时，由于手工电弧焊时各种焊接因素不尽相同，薄板焊接时受热是不均匀的，变形也不均匀。焊缝横向收缩和纵向收缩变形引起钢板局部丧失稳定性，产生波浪变形。另外，薄板结构中如果角焊缝较多、焊接时焊接规范选用较大、随意加大焊缝尺寸、焊接顺序不合理等，也易引起变形。
薄板焊接变形的质量控制包括从钢板切割开始到装夹、点固焊、施焊工艺、焊后处理等，其中还要考虑所采用的焊接方法、有效地变形控制措施。
1.2切割方法和切割质量对变形的影响
在钢板切割中，如果采用激光切割，则由于热源集中，切割速度快，所以比等离子切割的热作用具有更小的影响，在随后的残余应力积累过程中所占的比例也小。如果用普通火焰切割，在切割加工结束后就能观察到切割件边缘明显的变形，这种变形即使通过机械手段矫正，但并不能完全消除构件内的残余应力，同样或在后续装配焊接工序中叠加焊接应力焊接变形。
1.3 焊接方法对焊接变形的影响
合适的焊接方法需要考虑生产效率和焊接质量，所以焊接方法、焊接工艺和焊接程序显著影响焊接变形的水平。因此所采用的焊接方法必须具有高的熔敷效率和尽量少的焊道。另外，还必须具有小的热输入。通常用于船体上层建筑焊接的方法有手弧焊、惰性气体保护焊等。
1.4 点固焊工艺对焊接变形的影响
点固焊不仅能保证焊接间隙而且具有一定的抗变形能力。但是要考虑点固焊焊点的数量、尺寸以及焊点之间的距离。对于薄板的变形来说，点固焊工艺不适有可能在焊接之前就产生相当的残余焊接应力，对随后的焊接残余应力积累带来影响。点焊尺寸过小可能导致焊接过程中产生开裂使焊接间隙得不到保证，如果过大可能导致焊道背面未熔透而影响接头的完整性。点固焊的顺序、焊点距离的合理选择也相当重要。
1.5装配应力及焊接程序
应尽量减少焊接装配过程中引起的应力，如果该应力超过产生变形的临界应力就可能产生变形。不同的焊接程序对焊接残余应力的影响不同。
1.6 焊缝尺寸对焊接残余应力的影响
由于下料精度和装配精度的原因，使得薄板结构焊缝尺寸精度下降。等于间接加大了焊接热输入量，必然带来更大的焊接变形。
2.7 板厚的对焊接变形的影响
随着板厚的减少抵抗弯曲变形的性能降低，这也是薄板焊接变形控制困难的主要原因。
3.变形控制工艺措施
3.1 焊前控制措施
(1) 刚性固定法。
采用强制装夹手段，增加其刚性，达到减小焊接变形的目的，保证装配的几何尺寸。对预防变形的产生可以收到明显的效果。在拼接时将钢板用定位焊固定在施工面上，加强构件的约束，减小钢板的焊后变形。常用的方法有：压铁法---将拼接的钢板用一定数量的压铁压在施工面上；加端板法---在拼接缝的两端焊接两块端板，防止焊接变形；压马法---在焊接过程中，沿拼接焊缝焊接若干工艺加强板以防止产生变形。
(2) 焊接时待焊件间隙应在保证焊透的情况下越小越好，切割熔渣与剪切毛刺应清除干净，以减小焊接变形。
(3) 焊接之前应采用较小直径的焊条进行点焊(定位焊)，增加焊件刚性，对减小焊接变形有利。
3.2焊接过程中常见控制措施
焊接过程中，首先是减小加热阶段产生的纵向塑性压应变，这包括预拉伸法(机械拉伸、预置温差拉伸)、等效降低热输入法和降低温度梯度的均匀预热法。其次是增大冷却阶段的纵向塑性拉应变，这包括夹具的拘束、动态温差拉伸(随焊激冷)和静态温差拉伸。其防止焊接应力与变形的要点是：焊接后自由收缩、减少焊接区与整体结构之间的温差、使焊接应力尽量减少并均匀布置。
（1）选用合适的焊接工艺参数
薄板焊接时，在确保焊缝质量的前提下，应根据条件允许，选用小直径焊条、小电流进行施焊。使用直流焊机焊接时，应采用直流反接法，以减少熔深及热量输入，减小焊接变形的发生。
（2）采用较为先进的焊接方法
目前，在大中型船厂广泛使用的细丝CO2半自动焊接法，焊接电流小、焊丝直径小、电弧电压低、焊接熔池体积小、凝固快、焊接能量输入较小，用于薄板结构焊接时，可以大大减小焊接变形。
（3）合理编排焊接顺序
在薄板焊接中，采取合理的焊接顺序能够有效避免产生严重变形，主要有：
先焊短焊缝，后焊长焊缝，由内向外依次进行。焊完所有短短缝，构件能得到自由收缩、基本无应力的若干长条。然后再将长条由内向外连接起来，也属于在自由收缩状态下成型，这样焊接应力很小，变形也很小。
采取分段退焊。主要是缩小焊接区与结构整体之间的温差，从然减少变形；同时由于头尾相接的焊接顺序，前一段焊缝刚冷却下来，后一段焊缝的热量就会给前一段一部分，使其得到一次退火的机会，同时减小了前后的温差，因而消除应力、减少变形。
由数名焊工均布对称施焊，并可同时进行。由于不对称受热而引起变形，不对称受热而引起变形。在薄板的焊接中也要由多名焊工均布对称施焊，这样可以防止由于不对称受热引起偏心力而引起变形，若对称受热，即使有应力存在，也不会引起变形，且越往外越明显，这是因为两侧的应力相等而又有足够的宽度，不会使中心板产生弯曲。
3. 2焊后控制措施
要完全控制焊接变形的产生十分困难，很多时候需要在变形产生后采取手段进行矫正。常用方法有：
（1） 手工锤击矫正薄板波浪变形。锤击部位不能是突起的地方，以免变形朝反方向突出，接着又要锤击反面，反而要增加变形。正确的方法是锤击突起部分四周的金属，使之产生塑性伸长，并沿半径方向由里向外锤击，或者沿着突起部分四周逐渐向里锤击。
手工锤击矫形劳动强度大，技术难度高，但无须设备，适用于薄板的焊后就地矫形。
（2） 利用火焰对焊件进行局部加热以达到矫正变形的目的。其原理是在加热点周围产生与焊接变形方向相反的塑性变形，来部分抵消先前产生的焊接变形，从而达到矫正的目的。是最常用的薄板焊接变形矫正方法之一。火焰加热矫正法矫正焊件残余变形时要注意以下事项：
加热用火焰通常采用氧乙炔焰，火焰性质为中性焰，如果要求加热深度小时，可采用氧化焰。
加热温度为600～800℃，此时焊件呈樱红色。
加热部位应该是焊件变形的突出处，不能是凹处，否则变形将越矫越严重。
为了提高矫正效果，可以在火焰加热的同时用水急冷，这种方法又称为水火矫正法。
夏天室外矫正，应考虑到日照的影响。中午和清晨原加热效果往往不一样。
薄板焊接范文4
关键词：焊接缺陷；影响；控制
1 薄板焊接变形对质量的影响及控制
薄板产生焊接变形的因素有很多，主要是由于自身的拘束能力不足，刚性小。因此，为控制变形应采取附加措施，如钢板装夹、点固焊、焊后处理等，另外在焊接过程中对焊接热输入的控制以及所采取的焊接方法都对薄板变形产生影响，要成功实现薄板焊接变形的控制，首先要了解薄板焊接变形产生的原因，才能有效地控制焊接变形。
1.1 焊接方法对焊接变形的影响
不同的焊接方法由于能量密度不同，焊后产生的焊接残余变形也不尽相同。能量越集中，焊后残余变形越小。因此在选择焊接方法时，应在考虑提高生产效率和焊接质量的前提下，采用能量集中的焊接方法，尽量减少焊道数量。
1.2 电弧点焊工艺对焊接变形的影响
电弧点焊不仅能保证焊接间隙而且具有一定的抗变形能力，但是要考虑焊点的数量、尺寸及焊点间距。对薄板变形来说，不适当地点焊工艺将对焊接过程中产生的焊接残余应力带来影响。焊点尺寸过小，可能导致焊接过程中产生接头开裂，使焊接间隙得不到保证，因此点焊的顺序以及焊点间距应合理算则。
1.3 焊接热输入对薄板焊接变形的影响
焊接热输入对焊接残余应力和变形有很大的影响，所以在保证焊缝成形良好的情况下，尽可能采用小的焊接热输入，从而保证焊接应力和较小的焊接变形。
1.4 控制薄板焊接变形的措施
选用刚性固定法，采用设计合理的组队，将焊件固定起来进行焊接，增加其刚性，达到减小焊接变形的目的。焊接过程中一是减小加热阶段产生的纵向塑性变形，二是增大冷却阶段纵向塑性拉应力变形，在焊接过程中使用相应夹具、强迫冷却焊接区、减少焊接热输入或采用温差拉伸等方法可以减小变形。焊后采用多点加热的方法矫正薄板焊后的凹凸变形，加热点直径一般不小于15mm。加热时，点―点的距离应随变形量的大小而定，一般在50- 100mm之间。根据焊后热处理消除残余应力机制，可防止薄板焊接构件的焊后回弹变形，稳定构件尺寸。薄板焊接变形是薄板焊接的一个技术难题。要成功实现薄板焊接变形的控制，必须进行薄板焊接变形影响因素的研究及控制焊接变形措施的研究。
2 单面焊双面成形焊接产生缺陷的原因分析及预防措施
焊接生产中，优质的焊接质量可满足设计要求，保证结构的正常使用寿命。而一旦出现严重的焊接缺陷，就会增加板材、焊材、电力及人力的消耗。否则，这些缺陷在使用过程中会引起严重的应力集中，降低结构的使用寿命，给安全生产带来威胁，引起安全事故。单面焊双面成形焊接主要用于锅炉压力容器等重要结构的焊接生产中，一旦有严重缺陷，质量不合格，焊件的焊补非常困难，而且在生产过程中受到各种交变载荷及压力的作用，使焊缝的缺陷产生应力集中，加之焊缝的有效面积减小，减弱了焊接接头的强度。轻则使产品的使用寿命受到影响，重则导致焊缝断裂，产品破坏，酿成严重事故。
2.1 焊接电源自身因素引起的原因
焊接电源是焊接工艺过程中最重要的因素。若焊接电源自身性能不好，必然不会产生良好的焊件。当焊机的动特性差，电弧燃烧不稳定，就不能保证工艺参数稳定，焊接过程就无法正常进行，焊接质量就得不到保证。
2.2 工艺因素对焊接质量的影响
（1）焊接电流
焊接电流大小选择恰当与否直接影响到焊接最终质量。焊接电流过大，可以提高生产率，并使熔深增加，但易出现咬边、焊瘤等缺陷，并增大气孔倾向。尤其在立焊时熔池难以控制，易出现焊瘤，弧长增加，就会产生咬边。焊接电流过小，溶深减小，易出现未焊透、融合不良、夹渣、脱节等缺陷。
（2）焊速
焊接速度是表征焊接生产效率的主要参数。合理选择焊接速度对保证焊接质量极其重要。焊速过快，使熔池温度不够，易造成未焊透、未
融合、焊缝成形不良等缺陷。焊速过慢，使温度过高，热影响区宽度增
加，焊接接头的晶粒变粗，机械性能降低，变形量增大，同时焊速过慢还
会使每层的厚度增大，导致熔渣倒流，形成夹渣等缺陷。
（3）电弧电压
焊接过程中合理的控制电弧长度是保证焊缝稳定的重要因素。电弧过长对熔化金属保护差，空气中的氧、氮等有害气体容易侵入，使焊缝产生气孔，焊接金属的机械性能降低。但弧长过短，就会引起粘焊条现象，且由于电弧对熔池的表面压力过大，不利于熔池的熔合，使熔池中气体及熔渣上浮受阻，从而引起气孔、夹渣等缺陷的产生。
（4）焊接层数及焊条类型和直径的影响
焊接层数的选择对焊缝质量也有一定的影响，层厚过大，对焊缝金属的塑性有不利的影响，且焊接过程中熔渣倒流，产生夹渣和未溶合等缺陷。但每层厚度也不易过小，以免造成焊缝两侧熔合不良。焊缝金属的性能主要由焊条和焊件金属相互熔化来决定。因此，焊条类型选择合适与否是影响焊缝质量的重要因素。焊条直径的大小除了对生产率有一定的影响外，对焊接质量也有一定影响。焊条直径过大，在进行打底层焊接和立焊焊接时熔池难以控制，易产生缺陷。
（5）操作因素
在焊接生产过程中，焊工操作技术水平低，就意味着打底层的运条方法、焊条角度、接头方法、中间层及盖面层的运条方法、接头、收尾等操作方法掌握不熟练，是造成焊缝质量差的主要原因之一。焊前对焊件上的油、锈、水分清理不严格，焊条未经烘干或烘烤温度不够而投入使用， 会促使焊缝产生气孔， 从而使焊缝质量达不到要求。
3 预防措施及控制措施
（1）焊前准备
焊前应对焊机进行试焊，确认焊机的电弧性能和稳定性能好，工艺参数的调节方便、灵活。焊件应开Y型破口，钝边尺寸一般在0.5- 1.0 之间，破口边缘100mm以内将表面的铁锈、油污等清理干净，露出金属光泽。对焊条进行400℃烘干，保温2- 4h。使用时将焊条放在保温桶内，随用随取。根据焊件选择合适的焊条类型及直径。
（2）选择合适的工艺参数
焊接电流应根据焊件厚度、焊接位置、焊条直径和焊接经验进行选择，使所选择的电流不易造成焊缝咬边、烧穿、夹渣、未焊透等缺陷。焊接过程中应选择短弧焊，以避免咬边、未焊透、气孔等缺陷的产生。焊速应合适，不应过慢，以每层厚度不大于4mm 为宜，以免高温停留增长，影响焊缝的机械性能，但焊速也不易过快，以免造成未溶合、未焊透等缺陷。总之，应正确选配焊接材料，采用合理的焊接工艺方法，控制熔合比，调节焊接热循环特征，运用合理的操作方法和破口设计，辅以预热、层间保温及缓冷或焊后热处理方法等，获得优质的焊缝。
（3）焊工技术水平
焊接生产中，焊工操作技术掌握的水平，往往决定了焊缝的质量。因此，加强焊工操作技能的训练是保证焊缝质量的关键。
4 结束语
通过以上原因分析和措施的实施，我们得到了优质的焊接接头，为我们结构的工作质量和寿命提供了可靠保证，也为今后的工作积累了宝贵经验。
参考文献：
[1]张兰. 我国不锈钢焊接工艺研究现状及进展[J]. 山西冶金. 2007（02）.
薄板焊接范文5
关健词：排版形式焊接顺序焊接方法控制措施
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1 概述
姬塬油田外输总站工程新建4具20000m3外浮顶油罐。在浮顶油罐的施工中，单盘板因其直径大、板厚较薄等原因造成单盘板焊接变形不易控制，从而成为该工程施工的难点、重点。为了能有效降低单盘板焊接变形，使油罐在投用后的使用质量和寿命相应的提高。在本文中针对焊接变形的产生原因进行了详细分析，提出相应的控制措施，在油罐安装中能起到一定的指导作用。
2 焊接变形原因分析
2．1单盘焊接变形主要有角变形和波浪变形。
(1)角变形发生的根本原因是横向收缩变形在厚度方向上的不均匀分布造成的。通常出现在对接、搭接和丁字接头的焊接时，其焊缝的正面变形大，背面的变形小。在堆焊时，堆焊的高温区金属的热膨胀由于受到附近温度较低金属的阻碍，而受到挤压，产生压缩塑性变形；在角焊接时，对于不开坡口的角接头就相当于坡口角度为90o的对接接头的情况，而开坡口的丁字接头就相当于堆焊情况。角变形的主要控制方法是反变形。
(2)波浪变形是薄板在承受压力时，当其中的压应力达到某一临界数值，薄板将因出现波浪变形而丧失承载能力，即失稳。焊后存在于平板中的内应力，一般情况下在焊缝附近是拉应力，离开焊缝较远的区域为压应力。其中的压应力使薄板造成失稳，产生波浪变形。降低波浪变形可以从降低压应力和提高临界应力两方面入手。因压应力的大小和拉应力区域的大小成正比，为了降低压应力的数值减小变形，一般采用减少塑性变形区。
2．2 单盘板焊接变形的影响因素很多。通常与所制作单盘的大小、所采用钢板的厚度，单盘板的排版方法、焊接方法、焊接顺序有很大关系。
其中角变形产生于焊缝附近，采用合理的排版方法、焊接方法、焊接顺序能有效的控制角变形。波浪变形多产生于离开焊缝较远的区域，改变焊接方法、减少线能量、断续焊、减小焊缝尺寸等能有效地控制波浪变形。本工程浮顶油罐的单盘板厚度设计为5mm，由于板厚较薄，而单盘直径又较大，波浪变形控制难度大。因此，选择合理的单盘板规格、排版方法、焊接工艺是降低变形最有效的途径。
3 采用措施
3．1在排版形式的选择上，优先选用焊接变形量比较小的人字形单盘排版形式，人字形排版形式不仅看起来比较美观，而且由于焊道均匀的分布在四个区块内，当焊接产生应力的时候可以互相抵消。也可选择条形排版形式，条形排版是现在现场使用比较多的排版形式，罐底通常选用条形排版形式，所以施工经验相对丰富。在采用防变形背杠和焊接顺序上都比较简单。可以同时施焊于多个区域，选择性强。
3．2从单盘铺设上着手
(1)单盘铺设在临时架台上，铺设完后通过环形板与船舱连成一体。
(2)在铺设过程中注意所铺设钢板的平整度。将有凹凸的地方整平，使单盘表面平整，为焊接提供保障。
(3)单盘找平后，把所有单盘焊缝进行点焊连接成为一个整体，点焊长度为10mm-30mm。这样在焊接时能够使变形减少。
3．3从单盘焊接方面着手
(1)可先将单盘与临时搭建的平台点焊上，以此来减少单盘在焊接时的波浪变形。
(2)先焊接单盘正面焊缝，后焊接单盘背面焊缝。
(3)单盘正面焊接时，可先将单盘划分为2-4个等分区域， 8—12名焊工在各个区域均匀分布。最好是将焊工之间的距离分开的越远越好，这样可以更好的散开由于焊接所带来的应力。由中心圆开始，先焊短缝后焊长缝，采用隔缝分段退步焊接。电流易小，焊接速度保持一致。焊完一个同心圆后，依次焊接下一个同心圆。
其次采用合理的焊接顺序，使每一条焊缝都能够比较自由地收缩。具体的焊接顺序为：
①对于条形和人字形排版都是先焊钢板宽方向上的焊缝，将钢板连成长条。
②其次，对于人字形排版的焊接长条间的焊缝，但留下中间靠近对称轴线的两道长缝。
③焊接人字连接收缩缝，焊接时先焊中间板长方向的一道，然后向两边分散焊接板宽方向。焊完一道，再组焊另一道。往外施焊的焊工始终往外焊，往内施焊的焊工始终往内焊，使焊缝能够更大程度的自由收缩。
④焊接中间靠近对称轴线的两道长缝。
(4)由于焊接时焊缝处产生角变形，焊接时采取焊缝两侧加背杠（槽钢或者是角钢均可）。将背杠点焊在单盘上，以此来最大限度的减小焊缝的角变形。条件允许的话尽可能在整体焊接完成后将背杠取下。
4 焊接中应注意事项
4．1 对单盘的设计时，其选用单盘板规格不宜过窄，宽度一般不小于1m。
4．2 长条焊缝焊接时采用跳焊法，间隔一道焊接一道，由几个部分的焊工同时焊接，必须使其同时向内或者向外焊接，这样才能保证受力均匀。
4．3 在焊接每道焊缝的时候必须采用分段焊接法、每道焊缝的长度不宜超过1m，否则会在接头处产生变形，是焊接质量下降。
4．4 在焊接过程中局部会产生凹凸变形，此时可垫上薄板加上支撑后用大锤趁热打平、以释放其内应力，从而减少焊后变形。
4．5 在焊接时，应该把焊缝周围的点焊打磨开，以使焊接产生的应力能够释放出去，减小变形。
5 实施效果
以上措施应用于4具浮顶油罐施工中，在未改变钢板规格的前提下取得一定的效果，焊后单盘表面较为平整，有效地控制了焊接波浪变形。另外采用条形的排版方式，更易于变形控制。
6 结束语
随着大型储罐建造量的增加，焊接工作就显得更加重要，如何减少焊接变形、提高焊接效率是施工追求的目标。在薄壁单盘板的设计中，如能考虑在单盘上加几道环形加强筋，可有效提高单盘在焊接时的抗变形能力。再者，单盘板焊接工艺的改进更是势在必行，所以相信这种单盘板焊接变形控制方法在同行业中具有较强的适应性和推广价值。
参考文献:
薄板焊接范文6
【关键词】建筑薄壁板箱形构件，隔板，非熔咀式电渣焊
随着钢结构工程在建筑领域的广泛应用，箱形截面柱、梁也经常在实际工程中使用，箱型柱、梁横隔板与翼缘板、腹板之间焊缝设计一般均要求全熔透，这道焊缝的质量好坏往往成为工程成败的关键点。本工程为一高层钢结构综合楼，地上二十二层，结构形式为钢框架——中心支撑体系。其中框架结构箱形构件共840根，其中壁板设计厚度为18、16、14mm的占63%，横隔板厚度18mm，钢板材质为Q345B。
1. 非熔咀式电渣焊简介
非熔咀式电渣焊是通过不熔咀将焊丝送至焊接部位，非熔咀则随着焊接的进行而自动向上移动不与熔池接触故不溶化，它是一种以电流通过液体熔渣所产生的电阻热作为热源的熔化焊接方法是丝极电渣焊的一种改进。对于薄板、中厚板可以不开坡口而一次焊成，焊接生产效率比较高。而金属熔池凝固速率较低，熔池中的气体和杂质容易浮出，焊缝中不易产生气孔和夹渣等缺陷，因此比较适用于钢结构薄壁及中板箱形梁/柱横隔板部位接口的焊接。
非熔咀式电渣焊横隔板的接口形式如图1所示，它是将焊丝穿过在工件间隙中可以提升的并与工件绝缘的非熔化嘴作为熔化电极。当焊接启动后，焊丝与引弧铜块接触产生电弧，使得焊剂熔化而建立起渣池，通过非熔化咀不断送入的焊丝熔化作为填充金属，使渣池逐渐上升，非熔咀则随着渣池的上升速度而同步上升（因铁水重渣液轻，熔渣自然上升），熔池底部逐渐凝固结晶形成焊缝。
2. 焊接熔透性试验
2.1 焊接试验。薄壁箱形构件非熔咀式电渣焊采用无锡洲翔电焊机厂生产的ZHS丝极电渣焊设备，配套的控制系统是由成都电焊机厂制造，利用设定焊接电流与实际焊接电流之间的差值来控制非熔咀的提升速度。焊接电源选用美国林肯DC-630型电源，焊丝为锦州锦泰ER50-61.6`mm、焊剂为JF-600型。
先选用18mm壁板进行试验，施焊前预设电流值、送丝速度、焊丝干伸长度、渣池深度时，参考借鉴焊接壁板厚20mm的熔透经验。从引弧开始至终焊全过程，注意察看壁板外侧的温度（钢板颜色）状态，当壁板侧开始发亮发红时，将焊接电压调低、相反提高电压。主要通过调整焊接电压来控制热输入的多少，保证施焊过程中壁板不被烧穿。
表1 非熔咀电渣焊试件接头力学性能
2.2 试件分析。经过对试件焊缝进行超声波（UT）探伤，检验结果部分区段存在有未熔合缺陷，对此部位进行锯断，对焊口断面磨光、腐蚀，观察熔深情况。虽然经调控电压，控制了壁板侧没被烧穿，但仍有为熔合缺陷产生。为此又做了几组试件，在施焊过程中分别对送丝速度、焊接电流和焊丝干伸长度等参数的调节，并用红外线测温仪对壁板进行测量观察，将温度控制在800～850℃范围内。焊后对试件进行探伤，锯断、磨光、酸蚀，熔透结果达到技术要求。
图1 薄壁箱形梁/柱横隔板非熔咀式电渣焊示意图对于壁板厚度为16、14mm的非熔咀电渣焊试件切取试样，分别进行拉伸和弯曲试验，试验结果见附表1，从试验数据可以看出，拉伸、弯曲性能均满足规范和技术要求。见表1 非熔咀电渣焊试件接头力学性能。
3. 薄板非熔咀式电渣焊技术
影响箱形构件内隔板与壁板非熔嘴电渣焊接质量的关键，一个是焊接参数和焊接技术；另一个是箱形构件壁板、内隔板、挡板的加工精度和三者相互装配的质量。如切割加工装配不按工艺要求做和装配前不进行矫正校平，组立后就很难保证接触面不产生过大间隙，当装配间隙>1mm时，就会在非熔咀电渣焊时导致漏渣，造成焊接过程中断，箱形构件装配时常出现的缺陷样式见图2示意。
3.1 挡板、隔板切割和坡口加工。采用数控切割进行切割下料，切割加工时应两边同时受热。切割后清理挂渣，同时对挡板、隔板进行检查，检查项目如下：
（1）挡板、隔板尺寸是否与详图相符合。
（2）隔板的坡口角度、加工余量、平行度、垂直度是否在公差要求范围之内。
（3）挡板、隔板是否弯曲，对其进行调直矫平处理。
3.2 隔板组装。
（1）在地胎上进行隔板与挡板装配，见图3所示。允许偏差如下：
B为两翼板间的距离：0～+1mm。
L为两腹板间的距离：0～+1mm。
B1为隔板实际宽度：-2～0mm。
L1为隔板实际长度：-1～+1mm。
C为隔板与腹板间隙：5～6 mm。
隔板对角线允许偏差：|Y1- Y2|
当壁板厚度
图2 箱型装配常见缺陷样式
表2 非熔咀电扎焊工艺参数
图3 隔板与挡板装配示意图（2）不同的隔板厚度配用的挡板尺寸（厚×宽）：
壁板厚度16、14mm时：-22×55。
壁板厚度12mm时：-20×50。
（3）隔板上装挡板点固焊方法：不要求全焊，只对其点固焊，点固焊缝长≥20mm，并要有足够的强度，间距≤50mm，每边不少于3处，见图4所示。
图4 箱形构件横隔板与挡板焊接示意3.3 箱形组立。
（1）箱形U形组立：在下翼板上组装加工好的隔板部件，隔板上的挡板端面与下翼板接触面的间隙缝≤1mm。装焊后用塞尺对间隙进行检查，质检人员确认合格后再装两边腹板。
（2）电渣焊孔的制备：在装上腹板后，用气割方法从箱里向外，先沿隔板边切割再割两侧挡板边的腹板，割口呈微型喇叭形状即外大里小，大约外口大于内口2～3mm，并清理挂渣、熔渣和氧化物。
（3）箱形上翼板装配：在装上翼板之前，应仔细检查所有与上翼板接触的挡板、工艺隔板上端面，以及主焊缝全熔透的衬板端面是否平整。检查工艺隔板、挡板上端面是否有焊疤、焊痘等，若有需进行磨除。在装配上翼板时，重点对电渣焊接触部位进行压紧，周围加固点焊，确保装配上翼板后的电渣焊孔质量。
3.4 非熔咀式电渣焊操作技术。
（1）准备阶段：开启电源与循环冷却水，调试检查所有与焊接相关的设备功能是否完好正常。
（2）将非熔咀焊枪置于待焊口内的中心，焊丝干伸长度为40～50mm，装填引弧块，并填加少量引弧用钢丸和适量的电渣用焊剂，用千斤顶将引弧块顶紧贴严箱形壁电渣焊孔底部，根据不同的壁板厚度设置焊接电流、送丝速度等焊接参数见表2。
（3）施焊阶段：引弧时，手持非熔咀防止摆动，以免导电嘴碰触到金属壁引起短路而中断焊接。起弧后应适量填加焊剂，略增大电弧电压，使电弧焊转为电渣焊的时间尽可能短。增加起弧阶段对始焊部位预热作用，保证起弧端部熔合良好。转为正常后，将电弧电压、送丝速度逐渐调回到预定值，焊接过程中随时观察壁板外侧的红热颜色状况，不发红则热量不足，熔透情况差；发亮红，热量过大，壁板有烧穿的可能性。发均匀樱红色（温度在800～850℃）热量合适，焊接过程中随时根据壁板受热颜色判断温度（可借助红外线测温仪），对焊接参数随时进行调整。
（4）收弧阶段：当渣池液面接近上端平面时，加装熄弧块，为保证收弧端的质量避免产生缩孔，应逐渐降低焊接电流值，由380A逐渐降低到320A，电弧电压由44V逐渐降低至40V，送丝速度略减小，以收弧焊缝高出母材平面20～30mm为宜。
4. 焊接过程中断弧的措施
非熔咀式电渣焊在正常焊接过程中，一般不会出现断弧现象，如果出现可能有两种情况，一种是焊前可预防的，而另一种是焊接过程中随时会发生的。
4.1 如果焊前未严格检查电渣焊口装配质量，也就是未执行本文2.1、2.2和2.3节的规定，而出现的断弧现象。预防措施：严格执行加工精度和装配质量要求；检查焊前设备状态，如焊丝数量是否充足，非熔咀提升机构是否完好，清理导电嘴和导丝管，保证焊接时送丝顺畅。
4.2 因导电嘴堵塞致使断弧、焊剂填加过量渣液上升掩盖住导电嘴致使熄弧。当发生熄弧后应先迅速关闭焊接电源，同时提起非熔咀，以最快的速度将已损坏的导电嘴换下换上新的，将焊丝送入导电嘴孔内并立即引弧。此过程越短越好，因熔池渣液尚未冷却，引弧容易，否则再引弧可能失败。不论导电嘴堵塞致使送丝不畅而断弧，还是因为渣液掩盖住导电嘴而熄弧，大多与焊接过程中的焊剂填加有关。当渣液不足电弧暴露时，会引起氧化飞溅使焊接过程异常，此时需填加焊剂，可根据经验听渣池的声音来判断，渣液不足时，先是发出沙沙声，然后再发生爆破声并伴有少量飞溅火花，这时应少量逐渐填加焊剂，当发生咕噜沸腾声为焊接正常。
5. 结束语
经调整非熔咀式电渣焊工艺参数，控制焊接热输入量，提高隔板、挡板加工装配质量精度，通过大厦506根壁板厚度为18、16、14mm箱形梁/柱制作，没有出现一例壁板烧穿现象，经超声波（UT）探伤检验一次合格率为98.5%，经取样宏观金相检验，焊缝形状呈椭圆形，轮廓清晰，熔合良好，经冷弯试验无裂纹合格。满足建筑钢结构箱形梁（柱）结构横隔板部位焊缝焊接的设计要求，提高了焊接生产效率。
参考文献
[1] 周振丰.焊接冶金与金属焊接性[M].北京.机械工业出版社，1992.
[1] Zhou Zhenfeng. Welding metallurgy and metal welding sex [M]. Beijing. Mechanical industry press， 1992.
[2] 姜焕中.电弧焊及电渣焊[M].北京.机械工业出版社，1988.
[2] Jiang Huanzhong. Electric arc welding and electric welding slag [M]. Beijing. Mechanical industry press， 1988.
[3] 陈裕川.焊工手册：埋弧焊、气体保护焊、电渣焊、等离子弧焊[M].2版.北京.机械工业出版社，2006.9.
[3] Chen Yuchuan. Welder manual： submerged arc welding， gas shielded welding slag， electric welding， and plasma arc welding [M]. 2 edition. Beijing. Mechanical industry press， 2006.9.
[4] 宋统战. 箱形梁（柱）内隔板熔嘴电渣焊工艺参数优化设计[J].现代焊接.2010.（07）.J40～44.
[4] Song Tongzhan. Box beam （column） in molten mouth electric welding slag partition process parameter optimization design [J]. Modern welding. 2010. （07）. J40～44.
[5] 上海市焊接协会.现代焊接生产手册[M].上海科学技术出版社[M].上海.2007.5.
[5] Shanghai welding association. Modern welding production manual [M]. Shanghai： Shanghai science and technology publishing house [M]. Shanghai. 2007.5.
[6] 范绍林 韩丽娟 税小勇 刘兴文. 建筑钢结构箱形钢梁（柱）内隔板熔嘴电渣焊施工工法[J].现代焊接2009.07.
[6] Fan Shaolin Han Lijuan Shui Xiaoyong Liu Xingwen. Construction steel structure steel box （column） in molten mouth electric welding slag partition construction methods [J]. Modern welding 2009.07.
[7] 陈祝年.焊接工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2002.937～938.
[7] Chen Zhunian. Welding engineer manual [M]. Beijing： mechanical industry press， 2002.937 938.
