大型箱體焊接變形的控制方法

解決問(wèn)題的途徑

     通過(guò)工藝分析及焊接變形影響因素的分析，采取了以下措施控制焊接變形，保證幾何尺寸。

1   下料時(shí)焊縫坡口所在板通過(guò)計(jì)算和試驗(yàn)，寬度方向合理留出焊接收縮量。由于焊縫橫向產(chǎn)生橫向縮短，產(chǎn)生橫向收縮大約為焊縫截面平均寬度的10%。焊縫產(chǎn)生縱縮短，在長(zhǎng)度方向留出合理余量（一般為20mm），構(gòu)件制作完畢后，進(jìn)行二次下料。

2   減小主焊縫的坡口截面尺寸，降低受熱量。

      箱型構(gòu)件四角主焊縫設(shè)計(jì)采用50°單邊V型坡口，鈍邊2mm，組隊(duì)間隙2mm的焊縫形式。在保證焊縫質(zhì)量的前提下，實(shí)際采用45°±5°V型坡口, 從而減小了主焊縫的坡口截面，降低了受熱量，減少了焊縫收縮量。

3   減小焊接線(xiàn)熱能

       箱型內(nèi)部原采用手工電弧焊，現(xiàn)改用線(xiàn)熱能較低的CO2氣體保護(hù)焊，四角主焊縫采用CO2氣體保護(hù)焊打底兩遍, 埋弧自動(dòng)焊蓋面一遍，改變了圖紙全部埋弧自動(dòng)焊焊接的工藝，有效降低了焊接線(xiàn)熱能。

4   確定合理的施焊順序

4.1    采用對(duì)稱(chēng)焊接：箱型構(gòu)件四角主焊縫及縱向加肋板都是對(duì)稱(chēng)布置，施焊中采用對(duì)稱(chēng)焊接。

4.2    內(nèi)部橫向短肋板先用胎具制作成隔板框，保證尺寸的準(zhǔn)確性，減小組對(duì)成箱型整體后內(nèi)部焊接量。

4.3    筋板、橫隔板與箱體構(gòu)件的焊縫采用分段、分散對(duì)稱(chēng)焊，減小變形。長(zhǎng)直焊縫采用分段退焊法，每段焊縫長(zhǎng)度為350mm。

4.4    嚴(yán)格工藝規(guī)范：為確保構(gòu)件加工質(zhì)量，每次施工前，必須通過(guò)分析和試驗(yàn)，確定合理的施工工藝方案。

  確定所必須的工裝配置。

  焊接工藝參數(shù)的確定：焊接材料、焊接設(shè)備、焊接人員、焊道清理、焊接順序、焊接電源、焊接電壓、焊接速度。

  減小焊接變形及應(yīng)力采取的措施：采用分段、分散對(duì)稱(chēng)焊。對(duì)每一具體構(gòu)件規(guī)定嚴(yán)格的焊接順序。

  制定檢驗(yàn)規(guī)程：規(guī)定各項(xiàng)質(zhì)量控制點(diǎn)的檢驗(yàn)內(nèi)容、方法、手段及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

鋁合金薄板焊接技巧：

鋁合金薄板焊接很多人都當(dāng)成一個(gè)不可完成的任務(wù)。在初中時(shí)，老師用稀硫酸溶液腐蝕鋁線(xiàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)鋁電線(xiàn)發(fā)毛，其實(shí)就是硫酸破壞了鋁合金表面的三氧化二鋁薄膜，讓鋁的化學(xué)反應(yīng)速度低于溶劑腐蝕速度。3“先破后立”法鑄鐵件用普通碳素鋼焊條焊接時(shí)，很容易產(chǎn)生裂紋，用鑄鐵焊條又不經(jīng)濟(jì)。如果鋁沒(méi)有三氧化二鋁膜保護(hù)，不用多大的溫度鋁是可以焊接的。網(wǎng)上上賣(mài)的goot助焊水，差不多與硫酸銅差不多，反應(yīng)為鋁的表面有紅色物質(zhì)析出,溶液由藍(lán)色逐漸變?yōu)闊o(wú)色.反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Al 3CuSO4=Al2(SO4)3 3Cu，目的就是去掉金屬表面的氧化膜。

通常要破壞Al2O3膜必須要較高的溫度<300度，如果用激光焊、弧焊、氣保焊來(lái)點(diǎn)焊或拖（有些稱(chēng)拉焊）焊，很容易造成鋁合金薄板熱變形，使工件成為廢品。焊接加工技術(shù)需要更新，并且以人為本為出發(fā)點(diǎn)，也盡可能的取代切削加工的方法，因?yàn)榍邢骷庸?huì)發(fā)出很大的噪聲對(duì)人身的傷害非常的大，因此需要對(duì)焊接加工進(jìn)行更新與推廣。我通過(guò)研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可采用復(fù)合焊接方法解決鋁合金焊接，并且鋁合金薄板也不會(huì)變形。以焊接鋁合金盒為例。

1. 線(xiàn)切割四片鋁合金薄板；并用0號(hào)砂紙將鋁合金邊沿打磨一下后清洗干凈；（零件加工）

2.用雙組份酸脂膠涂在要焊接的鋁合金盒邊沿將四壁粘上，用工裝固定成型，精度在20絲內(nèi)；（固形）

3.低溫加熱鋁合金板。將硅橡膠加熱片用夾子緊貼鋁板四角，加熱10分鐘，后用毛筆蘸上硫酸銅溶液或goot焊接（水）助劑，涂摸在鋁合金邊沿，用恒溫電烙鐵六面錫焊。

4. 加強(qiáng)。取出加熱片，一天時(shí)間固化完成。

如何在滿(mǎn)足鋁鎂合金材料使用的前提下，消除焊縫中的氣孔是鋁鎂合金焊接工藝質(zhì)量前提保證，也是我們?cè)谌粘９ぷ髦行枰暤膯?wèn)題。

     1 氣孔形成及其主要因素

　　1.1 氣孔形成

　　氣孔從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，是由于焊接時(shí)在熔池凝固形成過(guò)程當(dāng)中，尚有部分未來(lái)得及逃逸的氣體殘留在焊接金屬之中，在一般情況下，氣體可能是空氣、一氧化tan、氫氣和氮?dú)獾鹊?；鋁鎂合金主要成分是鋁摻入少量的鎂而制作出來(lái)的材料，加入鎂是為了保證鋁美合金的硬度，其中不含碳，因而沒(méi)有一氧化tan的形成；同時(shí)氮?dú)馀c鋁及其合金不能相溶，故也沒(méi)有氮?dú)鈿饪仔纬傻目赡堋Ｎ覀兂Ｕf(shuō)的鋁美合金焊縫的氣體就是氫氣孔。高溫蒸汽封孔，志盛威華高溫涂料專(zhuān)家長(zhǎng)期對(duì)鋁和鋁合金封孔處理經(jīng)驗(yàn)看，原理和沸水封孔一樣，優(yōu)點(diǎn)：速度快、水質(zhì)的依賴(lài)性小、少出現(xiàn)白灰、褪色風(fēng)險(xiǎn)小。探究氫氣孔的來(lái)源，我們可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)是水分解而來(lái)，其中空氣中的水分、焊接材料以及母材表面氧化膜吸附的水分等，都是有可能造成氫氣孔形成的原因，因而在實(shí)際過(guò)程當(dāng)中水的因素可以間接的理解為氣孔形成的因素。

　　1.2 影響氣孔形成的主要因素

　　1.2.1 材料特性

　　從化學(xué)性能上分析，一方面氫在高溫時(shí)能大量的溶解于液態(tài)鋁之中，一旦溫度下降溶解量減少，導(dǎo)致在鋁鎂合金焊接完成以后，有大量的氫氣析出；由于熔池快速凝固，致使部分氫氣或者其他混合氣體來(lái)不及逃逸而形成了大量的氣泡。另一方面鋁鎂合金散熱性好、密度低對(duì)氣體的析出產(chǎn)生制約；加上在焊接高溫下，鋁鎂合金和空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氧化鎂和三氧化二鋁覆蓋于焊接體表面，其中氧化鎂吸水性很強(qiáng)，這也是氣泡產(chǎn)生的主要原因之一。（4）飛濺過(guò)多可能為焊接參數(shù)選擇不當(dāng)、氣體組分原因或焊絲外伸長(zhǎng)度太長(zhǎng)，可適當(dāng)調(diào)整功率的大小來(lái)改變焊接參數(shù)，調(diào)節(jié)氣體配比儀來(lái)調(diào)整混合氣體比例，調(diào)整焊槍與工件的相對(duì)位置。即使用TIG焊也不能有效地去除其水分，因而使得鋁鎂合金焊接氣孔在所難免，這在實(shí)際的操作當(dāng)中，應(yīng)該引起重視。

　　1.2.2 氣的流量與純度

　　從操作上看，氣的流量是影響熔池保護(hù)效果的一個(gè)非常重要參數(shù)；如果氣的流量較小，沖擊焊接環(huán)境中空氣較少，相對(duì)保護(hù)熔池能力較差；氣的流量大，一方面造成生產(chǎn)成本加大，另一方面有可能使得強(qiáng)氣流在熔池周?chē)Ａ魰r(shí)間過(guò)短，造成大量空氣的介入，造成保護(hù)區(qū)失去保護(hù)的意義，更易使得焊縫產(chǎn)生氣孔。氣的純度也是主宰焊接質(zhì)量的一個(gè)重要因素，純度低，意味著雜質(zhì)多，也就增加了弧柱氣氛中氫的含量， 從而降低陰極霧化效果，這也是不利的因素。焊件坡口周?chē)枰M(jìn)行清洗工作，在焊接操作范圍內(nèi)一般采用鋼絲刷焊件表面的污垢和氧化膜，必要的時(shí)候采用冰酮清洗，直至污垢和氧化膜消除，為焊接創(chuàng)造良好的外部環(huán)境。在實(shí)際焊接工藝當(dāng)中，由于操作人員知識(shí)的有限，不懂得其實(shí)際性的理論和知識(shí)，對(duì)氣流量與純度的影響產(chǎn)生忽略，造成焊接質(zhì)量的缺失，這是我們要防范的。

　　1.2.3 焊接工藝

　　焊接工藝講究步驟和流程的合理性，其中包括坡口準(zhǔn)備、組對(duì)方式等等，以及焊接工藝參數(shù)的正確性；如果坡口位置不對(duì)或是焊件組對(duì)存在縫隙，很容易造成空氣的涌入。焊接參數(shù)要調(diào)整和變化，也對(duì)氣體逸出和溶入熔池產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。大型焊接加工廠(chǎng)生產(chǎn)的產(chǎn)品，產(chǎn)品種類(lèi)多，產(chǎn)品型號(hào)齊全，可以滿(mǎn)足不同需要，并在使用過(guò)程中獲得非常不錯(cuò)的使用效果。焊接速度過(guò)慢，無(wú)疑使得氫氣的容量較大，造成氫氣氣孔的產(chǎn)生。焊接速度過(guò)快，容易在工程質(zhì)量上不能得到保證。在實(shí)際過(guò)程當(dāng)中，操作人員應(yīng)該通過(guò)不斷的實(shí)踐來(lái)摸索鋁鎂合金焊接經(jīng)驗(yàn)，通常情況下我們可以發(fā)現(xiàn)，用較快的焊接速度加上較大的焊接電流可以有效的阻止氣孔的產(chǎn)生。

　　1.2.4 焊接操作技術(shù)

　　焊接操作技術(shù)無(wú)疑也是保證鋁鎂合金焊接質(zhì)量的保證之一；由于現(xiàn)代工程具有較為復(fù)雜的操作環(huán)境，因此對(duì)焊接操作人員提出了較高的要求，焊接操作技術(shù)與理論知識(shí)和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)，這是內(nèi)在的要求；而外部空間的局限有可能會(huì)造成實(shí)施焊接操作時(shí)不當(dāng)或者難度加大，焊接槍口與工作表面不能保持正確的角度，角度大小的變化有可能使得氣挺度不足，造成缺陷。鎢極伸出長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)、電弧過(guò)長(zhǎng)或不穩(wěn)等，都有可能使得焊縫產(chǎn)生氣孔，造成焊縫質(zhì)量得不到有效的保障。焊接加工技術(shù)所涉及的技術(shù)與配套技術(shù)門(mén)類(lèi)是一項(xiàng)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，因此需要有專(zhuān)門(mén)的技術(shù)人員與技師來(lái)從事作業(yè)，配合精沖所需要的工作。這就需要焊接操作者需要運(yùn)用理論知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行分析和探討；一般來(lái)說(shuō)在約束環(huán)境下，水平管仰焊接頭部位可采用交叉接頭法，有利于焊縫質(zhì)量的保證，避免氣孔的產(chǎn)生。

　　1.2.5 其它影響因素

　　焊縫質(zhì)量受到眾多因素的影響，除我們闡述的材料特性、氣的流量與純度、焊接工藝、焊接操作技術(shù)原因之外，還有環(huán)境溫差、濕度的變化以及工具保養(yǎng)、焊絲產(chǎn)品質(zhì)量都是影響操作質(zhì)量結(jié)果的重要方面，在實(shí)際操作之前或之中，要保持常態(tài)戒備狀態(tài)、加強(qiáng)質(zhì)量保證意識(shí)，維護(hù)鋁鎂合金焊接的工程的質(zhì)量結(jié)果。而且主封孔劑為無(wú)機(jī)鹽，穩(wěn)定性好，容易控制，滿(mǎn)足國(guó)家的環(huán)保要求。