鈑金加工組焊工藝分析

衛斌

摘 要 隨著我國機械工業的不斷發展，鈑金加工中組焊工藝的良好應用對于提升產業結構具有重要的作用。在目前鈑金件加工過程中，使用焊接的方式進行加工，其具有比鉚接方式更好的應用性能，同時可以節約材料的使用，因此在鈑金件加工過程中得到了廣泛的應用。本文首先對鈑金件的焊接結構進行了相應的分析，然后對鈑金加工組焊工藝展開了詳細的論述，最后重點對焊接的質量檢驗情況進行說明。

關鍵詞 鈑金加工 組焊工藝 焊接結構

中圖分類號：TG457 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）06-0034-03

1 鈑金件的焊接結構概述

1.1 焊接結構的應用

用焊接方法制造的金屬結構稱為焊接結構。焊接結構已作為一種基本工藝方法在許多工業部門中應用，如建筑鋼結構、船體、車輛、鍋爐及壓力容器等幾乎全部取代了鉚接結構。不少過去一直用整鑄、整鍛方法生產的機件改成焊接結構后，大大簡化了生產工藝，降低了成本，并成功地焊接了不少重大產品，如12000t水壓機、225000kW水輪機工作輪、25000t遠洋貨輪、直徑為16m的大型球罐、原子反應堆、人造衛星等。

1.2 焊接結構的優點

焊接結構之所以能在工業生產中得到廣泛的應用是因為它具有下列優點。

1.2.1 節省金屬材料

與鉚接結構相比較，用焊接結構有下列因素可使結構節省金屬材料。（1）結構構件的工作截面可以充分利用。（2）結構形狀的合理化。（3）接合部件的重量減輕。在焊接結構中，焊縫重量一般為焊接部件重量的1%～2%;但在鉚接結構中，鉚釘重量要達到3.5%～4%。例如，起重機采用焊接結構，其重量可以減輕15%～20%;建筑鋼結構部件采用焊接結構，其質量可以減輕10%～20%。與鑄造結構相比，焊接結構比鑄鋼件重量可減少20%～30%;比鑄鐵件重量可減少50%～60%。[1]

1.2.2 降低成本

焊接設備比鉚接和鑄造簡單，設備的單價也低。焊接結構的工序數少，所用勞動工時也少。

1.2.3 焊縫的緊密度和氣密性高

焊接結構具有一些用別的工藝方法難以達到的性能，例如儲氣罐、鍋爐、油罐車及造船生產中要求的緊密度和氣密性等。

2 焊接的種類及其適用范圍

在鈑金工程中，無論是用于通風除塵、氣體輸送或物料、液體輸送的鈑金制件，均要求在接縫處除保證足夠的強度外，還具有良好的密封性能，這往往需要焊接才能滿足、為使管道不漏風或粉塵不外揚，有時在咬接或鉚接后，還要進行焊接，以提高連接處的密封性能。焊接的種類很多，一般鈑金工人經常接觸到的焊接，屬于熔化焊的有電弧焊、氣焊、釬焊，屬于加壓焊的有電阻焊。我們通常把手工電弧焊和氣焊以外的焊接稱為特種焊接。

2.1 熔化焊

電弧焊、氣焊、釬焊電弧焊：手工電弧焊、CO2氣體保護焊和氬弧焊。

使用場合：電弧焊和氣焊產生的熱量高，適于較厚板材的焊接;薄板鈑金件使用的板料多為1.2毫米以下的鍍鋅板，所以不宜采用電弧焊或氣焊，一般多用錫焊（釬焊的一種）。電弧焊有手工電弧焊、CO2氣體保護焊和氬弧焊。手工電弧焊使用的電焊機，按焊接電流可分為直流電焊機和交流電焊機兩種，其中直流電焊機性能較好，可用于焊接鑄鐵、低碳鋼、合金鋼和有色金屬等。凡厚度大于2毫米的上述各種材料的板料，都可以采用相應的措施進行手工電弧焊。由于手工電弧焊設備簡單、適應性強，應用廣泛。[2]

CO2氣體保護焊是以CO2（二氧化碳）作為保護氣體，依靠焊絲與焊件之間產生電弧來熔化金屬的一種熔化極焊接方法。CO2氣體保護焊，適用于低碳鋼、合金鋼等材料的焊接。CO2半自動焊采用焊絲（直徑0.6～1.2毫米），非常適合于焊接2毫米以下的薄板，并適于短焊縫、曲線焊縫和空間各種位置焊縫的焊接，而且焊后母材變形小，焊縫美觀，也不易出現其它焊縫缺陷，比手工電弧焊優越。CO2氣體保護焊已普遍應用于汽車、機車、造船及飛機制造工業中。如果采用粗焊（直徑1.6毫米以上），CO2氣體保護焊可以焊接厚板件。

氬弧焊具體分為手工鎢極氬弧焊、鎢極脈沖氬弧焊、熔化極氬弧焊、熔化極脈沖氬弧焊等，其中以手工鎢極氬弧焊應用最廣。手工鎢極氬弧焊屬于非熔化極氬弧焊，是利用鎢棒作為電極，依靠手工操作，使鎢極和工件之間產生電弧，并用氬氣嚴密地保護鎢極、焊絲和熔池進行焊接的一種方法。焊絲用手工加入，電源可用直流或交流。手工鎢極氬弧焊主要用于焊接鋁合金和不銹鋼的薄板構件，鋁板的最小厚度為1.2毫米，不銹鋼板的最小厚度為l毫米。

氣焊是利用焊焰噴出的氧、乙炔（或液化石油氣）火焰燃燒產生的高溫，將兩焊接件的接縫處熔化形成熔池，然后不斷地向熔池填充焊絲，使接縫處熔合一體，冷卻后形成焊縫。氣焊可應用于低碳鋼、不銹鋼薄板的焊接和有色金屬的焊接。

釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，利用加熱成液態的釬料填充接頭間隙，并與母材相互擴散，實現連接焊件的焊接方法。在釬焊中，當釬料的熔點溫度高于500攝氏度時稱為硬釬焊，當釬料的熔點溫度低于400攝氏度時稱為軟釬焊。錫焊是釬焊的一種。由于釬焊對焊件加熱溫度較低，因而焊件的金相組織和機械性能變化都較大，變形較小。焊后接頭光滑平整，而且焊接過程簡單，但僅適應于一般對焊接強度要求不高的薄板焊件。

錫焊屬于軟釬焊，是將錫合金加熱使之熔化，在被焊工件不被熔化的情況下，實現連接的方法。錫焊焊縫的抗拉強度較低。

錫焊具有以下特點：

1.由于加熱溫度低、時間短，所以材料的機械性能不會有大的變化，也不會引起構件的變形;即使在錫焊很薄的薄板構件時，因被焊板料不被熔化，所以不存在板料被焊穿的問題。

2.焊接工具簡便，操作方便，生產效率高，且焊縫較光潔。

3.由于錫焊接頭抗拉強度較低，必須通過搭接、拼接、咬接及丁字形接頭等方法，以達到與焊件強度相等的連接。由于上述特點，錫焊在薄板鈑金件的制作中被廣泛采用。

2.2 加壓焊：電阻焊

電阻焊：點焊、縫焊（又稱滾焊）、凸焊及對接焊。

電阻焊在過去稱為接觸焊，俗稱碰焊。它的基本過程是：焊件在兩電極之間受壓力作用，然后由電極向焊件通入焊接電流，由于接觸電阻很大，使得金屬在電阻熱的作用下局部熔化，斷電后壓力繼續作用，熔化金屬開始冷卻并產生共同結晶，形成焊接接頭。[3]而電弧焊是利用外加熱源（電?。┦购讣植咳刍鋮s凝固形成焊縫的?？梢婋娮韬概c電弧焊相比，前者有兩個顯著的特點：

1.采用內部熱源——利用電流通過焊接區的電阻產生的熱量進行加熱。

2.必須施加壓力——在壓力作用下通電加熱、冷卻形成焊接接頭。

在工業生產中電阻焊有很大的經濟價值。這是由于電阻焊的勞動生產率高，不要附加填充材料和使用焊劑，焊接過程比較容易實現機械化，很少產生毒性氣體，也沒有紫外線的傷害。因此，可將電阻焊設備安排在生產線上進行作業。在航天和航空、汽車、鐵道車輛、建筑、電器元件、家用電器及日用品等各種制造業中都廣泛地使用電阻焊。

點焊：薄板的沖壓-焊接構件中，點焊的應用十分廣泛，往往是將比較簡單的沖壓件通過點焊而組合成復雜的部件?，F代的汽車制造中大量使用點焊，并且由一次數十個焊點同時點焊的多點焊，發展到了使用機械手的自動點焊。一輛普通的轎車至少有5000個焊點，例如國產帕薩特B5車身焊點有5892個。家用電冰箱、洗衣機等的外殼也都是采用沖壓-點焊的結構和加工程序。

用點焊來制作軋制板材與型鋼構架間的接合，比用鉚接可提高勞動生產率和減輕勞動強度。鐵道車輛的復板、各種門的復板都可采用點焊進行組裝。

在航天飛行器和飛機的制造中，點焊可用于鋁合金、低合金鋼或鈦合金等制成的零部件的組裝加工。

電器零件及電子元件的生產中也大量采用電阻焊。例如繼電器、接觸器中的觸頭與底板的焊接及引線與座的焊接等。這些場合通常是用作其它難以施焊的導電性、導熱性良好的金屬間的點焊及異種金屬的點焊。

縫焊：當要求沖壓制品具有堅固而又嚴密（氣密）的焊接接頭時，縫焊便得到應用?？p焊可用作低碳鋼、不銹鋼、耐熱鋼及鋁合金制成的油箱、散熱器、滅火器、發動機殼體等的焊接加工。

凸焊是一種效能很高的焊接方法，特別適用于大批量的生產。凸焊的型式很多，包括：薄板沖壓出泡型凸緣的凸焊、鋼筋網凸管子T形凸焊、螺母與平板的凸焊、環形密封凸焊等。焊接完成后，兩連接件為點接觸。

對接焊：一般用于軸類零件的焊接。軸類零件的焊接面在焊接前須磨平，存放一段時間后，焊面處產生氧化物，然后再進行焊接。例如鋼筋的焊接，以前鋼筋的焊接為搭接焊接，但其承受軸線方向的負載能力差，采用接觸焊可以改善這一情況，而且可以節省搭接處材料。但由于焊接處機械性能不理想，所以接觸焊一般較少采用。

3 鈑金件組焊工藝要點

3.1 鈑金焊接工藝要點分析

3.1.1 焊縫坡口的基本尺寸

合理的焊縫的坡口，可以保證尺寸精度、減少焊接變形。

一般焊縫坡口的工件厚度、坡口形式、焊縫形式、坡口尺寸，見下面要求：

1.工件厚度為1～3mm時，兩件同一平面對縫焊接，一般采用一面焊接，縫間距為0～1.5mm。

2.工件厚度為3～6mm時，兩件同一平面對縫焊接，一般采用兩面焊接，縫間距為0～2.5mm。

3.工件厚度為1～3mm時，兩件L型對縫焊接，一般采用一面焊接，縫間距為0～2mm。

4.工件厚度為3～6mm時，兩件L型對縫焊接，一般采用兩面焊接，縫間距為0～2mm。

5.工件厚度為1～6mm時，兩件T型對縫焊接，一般采用兩面焊接，縫間距為0～2mm。

3.1.2 焊接結構

焊接時，不允許長焊縫連續焊接，應采用交替斷續焊接，以免熱變形劇烈，影響產品質量;焊接時，應保證焊條能進入焊接區，一般手工電弧焊間距為20mm，氣體保護焊應保證間距為35mm，并且保證焊條能保證傾斜45°。

3.1.3 焊接準備

1.準備好各種焊接勞動保護用品。

2.檢查焊接設備、焊條、氣體儲量是否齊全，合乎標準。

3.清除焊件上的鐵銹、油脂和水分。

4.焊條如果潮濕，要放在烘爐中烤干。

3.1.4 操作工藝規范

工藝參數選擇：

工藝參數主要包括：焊條直徑、焊接電流、焊接電壓和焊接速度。

1.焊條直徑的選擇：焊條直徑的選擇取決于焊件厚度、焊接接頭和焊縫位置。焊條直徑粗，生產效率高但是容易生成未焊透和成型不良。

一般情況下：焊件厚度2mm焊條直徑為2mm，焊接電流為55～60A，焊件厚度2.5～3.5mm焊條直徑為3.2～4mm，焊接電流為90～120A，焊件厚度4～5mm焊條直徑為4mm，焊接電流為160～200A。

2.焊接電流的選擇：根據選擇的焊條直徑，參照焊機操作說明調節焊機電流。電流小，電弧不穩定并且易形成未焊透、生產效率低;電流大，易產生燒穿。

3.電弧電壓的選擇：電弧電壓與電弧長度成正比。焊接時，一般用短電弧，弧長不超過焊條直徑。

4.焊接速度的選擇：在保證質量的情況下，采用大直徑焊條和大焊接電流的快速焊接。

3.2 鈑金件組焊工藝注意事項

1.焊接前對各零件依照圖紙進行認真檢查，如發現材料尺寸不符合或有缺陷的不得進行焊接;外觀件有磕碰劃傷等影響外觀質量的不得擅自使用;以上情況應及時上報質檢員，并有質檢員重新確認是否可以使用。

2.焊接較大的結構件時，為減小焊接變形，應根據焊縫的不同部位、變形方向采用合理的焊接順序和焊接方向，盡量采用對稱焊接法進行焊接，對變形量較大的結構件應先進行小部件組焊，后將各組焊件拼焊成型。另外，對于板材拼接不允許出現“十”字焊縫。

3.焊接應牢固可靠，焊縫應均勻、圓滑、美觀，不得有明顯的裂紋、氣孔、夾渣、未焊透、咬邊、漏焊、虛焊、燒穿等缺陷，接頭處和收弧處不得有凹坑。

參考文獻：

[1] 姜學棟.石油化工鈑金焊接工藝與質量控制對策探究[J].南方農機，2019，50（21）：283，287.

[2] 申健.石油化工污水鈑金安裝施工要點及質量控制對策[J].石化技術，2019，26（01）：192-193.

[3] 孫道渠.淺析鋼結構焊接施工中常見問題及質量控制對策[J].四川水泥，2014（12）：193，196.