焊接工艺控制重点

焊接工艺控制重点（通用8篇）

焊接工艺控制重点 篇1

摘要：激光是辐射的受激发射光放大的简称, 由于其独有的高亮度、高方向性、高单色性、高相干性, 自诞生以来, 其在工业加工中的应用十分广泛, 成为未来制造系统共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高辐射强度的激光束, 激光束经过光学系统聚焦后, 其激光焦点的功率密度为104～107W/cm2, 加工工件置于激光焦点附近进行加热熔化, 熔化现象能否产生和产生的强弱程度主要取决于激光作用材料表面的时间、功率密度和峰值功率。控制上述各参数就可利用激光进行各种不同的焊接加工。这种焊接工艺在未来工业事业中将会得到广泛的应用与研究。

关键词：激光焊接,工艺,质量

0 引言

激光焊接与传统的焊接方法相比, 激光焊接尚存在设备昂贵, 一次性投资大, 技术要求高的问题, 使得激光焊接在我国的工业应用还相当有限, 但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线和柔性制造。其中, 激光焊接在汽车制造领域中的许多成功应用已经凸现出激光焊接不同于传统焊接方法的特点和优势, 也为许多大功率激光器制造商和激光焊接设备制造商提供了更为诱人的经济效益前景。

1 激光焊接的一般特点

激光焊接是利用激光束作为热源的一种热加工工艺, 它与电子束等离子束和一般机械加工相比较, 具有许多优点: (1) 激光束的激光焦点光斑小, 功率密度高, 能焊接一些高熔点、高强度的合金材料; (2) 激光焊接是无接触加工, 没有工具损耗和工具调换等问题。激光束能量可调, 移动速度可调, 可以多种焊接加工; (3) 激光焊接自动化程度高, 可以用计算机进行控制, 焊接速度快, 功效高, 可方便的进行任何复杂形状的焊接; (4) 激光焊接热影响区小, 材料变形小, 无需后续工序处理; (5) 激光可通过玻璃焊接处于真空容器内的工件及处于复杂结构内部位置的工件; (6) 激光束易于导向、聚焦, 实现各方向变换; (7) 激光焊接与电子束加工相比较, 不需要严格的真空设备系统, 操作方便; (8) 激光焊接生产效率高, 加工质量稳定可靠, 经济效益和社会效益好。

2 激光焊接工艺与方法

2.1 双/多光束焊接

双/多光束焊接的提出最初是为了获得更大的熔深和更稳定的焊接过程和更好的焊缝成形质量, 其基本方法是同时将两台或两台以上的激光器输出的光束聚焦在同一位置, 以提高总的激光能量。后来, 随着激光焊接技术应用范围的扩大, 为减小在厚板焊接, 特别是铝合金焊接时容易出现气孔倾向, 采用以前后排列或平行排列的两束激光实施焊接, 这样可以适当提高焊接小孔的稳定性, 减少焊接缺陷的产生几率。

2.2 激光-电弧复合焊

激光-电弧复合焊是近年激光焊接领域的研究热点之一。该方法的提出是由于随着工业生产对激光焊接的要求, 激光焊接本身存在的间隙适应性差, 即极小的激光聚焦光斑对焊前工件的加工装配要求过高, 此外, 激光焊接作为一种以自熔性焊接为主的焊接方法, 一般不采用填充金属, 因此在焊接一些高性能材料时对焊缝的成分和组织控制困难。而激光-电弧复合焊集合了激光焊接大熔深、高速度、小变形的优点, 又具有间隙敏感性低、焊接适应性好的特点, 是一种优质高效焊接方法。其特点在于:

可降低工件装配要求, 间隙适应性好。

有利于减小气孔倾向。

可以实现在较低激光功率下获得更大的熔深和焊接速度, 有利于降低成本。

电弧对等离子体有稀释作用, 可减小对激光的屏蔽效应, 同时激光对电弧有引导和聚焦作用, 使焊接过程稳定性提高。

利用电弧焊的填丝可改善焊缝成分和性能, 对焊接特种材料或异种材料有重要意义。

激光与电弧复合焊的方法包括两种, 即旁轴复合焊和同轴复合焊。旁轴激光-电弧复合焊方法实现较为简单, 但最大缺点是热源为非对称性, 焊接质量受焊接方向影响很大, 难以用于曲线或三维焊接。而激光和电弧同轴的焊接方法则可以形成一种同轴对称的复合热源, 大大提高焊接过程稳定性, 并可方便地实现二维和三维焊接。

3 激光焊接过程监测与质量控制

激光焊接过程监测与质量控制一直是激光焊接领域研究和发展的一个重要内容, 利用电感、电容、声波、光电、视觉等各种传感器, 通过人工智能和计算机处理方法, 针对不同的激光焊接过程和要求, 实现诸如焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝成形质量监测等, 并通过反馈控制调节焊接工艺参数, 从而实现高质量的自动化激光焊接过程。

3.1 激光焊接过程监测

利用各种传感器对激光焊接过程中产生的等离子体进行检测是常用和有效的方法, 如图1所示。根据检测信号的不同, 激光焊接质量检测主要包括以下几种方式:

3.1.1 光信号检测。

检测对象为激光焊接过程中的等离子体 (包括工件上方和小孔内部) 光辐射和熔池光辐射等。从检测装置的安装来看, 主要包括与激光束同轴的直视检测、侧面检测和背面检测。使用的传感器主要有光电二极管、光电池、CCD和高速摄像机, 以及光谱分析仪等。

3.1.2 声音信号检测。

检测对象主要为焊接过程中等离子体的声振荡和声发射。

3.1.3 等离子体电荷信号。

检测对象为焊接喷嘴和工件表面等离子体的电荷。

利用光电传感器检测激光焊接过程中等离子体光辐射强度的变化是激光焊接过程监测与控制的重要方法之一。国内外研究工作表明, 利用光电传感器可以自动检测出焊接过程中因激光功率、焊接速度、焦点位置、喷嘴至工件表面距离、对接间隙等工艺条件的波动引起的焊缝熔深和成形质量的变化, 不仅可以诊断出诸如咬边、烧穿、驼峰等焊缝成形缺陷, 而且在一定工艺条件下还可以检测焊缝内部质量, 例如, 气孔倾向的严重程度。

3.2 激光焊接过程控制

激光焊接过程控制的主要内容就是对焊接工艺参数的控制。在激光焊接时, 光束焦点位置是影响激光深熔焊质量最关键而又最难监测和控制的工艺参数之一。在一定激光功率和焊接速度下, 只有焦点处于最佳焦点位置范围时, 才可获得最大熔深和良好的焊缝成形。偏离这个范围, 熔深则下降, 甚至破坏稳定的深熔焊过程, 变为模式不稳定焊接或热导焊。但实际激光焊接时, 存在多种因素影响焦点位置的稳定性, 包括因非平面工件和焊接变形引起的焊接喷嘴-工件距离变化, 激光器窗口、聚焦镜等元件热透镜效应引起焦点位置的变化, 以及光束在飞行光路中不同位置引起焦点位置的变化等。如何迅速确定激光焦点位置并将其控制在合适的范围, 一直是激光焊接迫切要求解决而又难度很大的课题。

激光焊接技术是一种高新技术, 由于其独有的特点, 特别适合在传感器密封焊中使用, 目前国外许多生产传感器的厂家均利用激光焊接工艺生产传感器, 而国内采用此工艺的厂家不多, 主要是一些生产军用传感器产品的厂家和部分科研机构在采用此种工艺, 且采用国外激光焊接机的较多。为提高国内传感器整体水平以及发展民族激光产业, 我国的传感器生产厂家应尽快采用国产激光焊接机来生产加工传感器, 以增加产品竞争力, 开拓国际市场。

焊接工艺控制重点 篇2

及控制措施

未焊透、未熔合

焊接时，接头根部未完全熔透的现象，称为未焊透；在焊件与焊缝金属或焊缝层间有局部未熔透现象，称为未熔合。未焊透或未熔合是一种比较严重的缺陷，由于未焊透或未熔合，焊缝会出现间断或突变，焊缝强度大大降低，甚至引起裂纹。未焊透和未熔合的产生原因是焊件装配间隙或坡口角度太小、钝边太厚、焊条直径太大、电流过小、速度太快及电弧过长等。焊件坡口表面氧化膜、油污等没有清除干净，或在焊接时该处流入熔渣妨碍了金属之间的熔合或运条手法不当，电弧偏在坡口一边等原因，都会造成边缘不熔合。

防止未焊透或未熔合的是正确选取坡口尺寸，合理选用焊接电流和速度，坡口表面氧化皮和油污要清除干净；封底焊清根要彻底，运条摆动要适当，密切注意坡口两侧的熔合情况。

焊接裂纹

焊接裂纹是一种非常严重的缺陷。结构的破坏多从裂纹处开始，在焊接过程中要采取一切必要的措施防止出现裂纹，在焊接后要采用各种方法检查有无裂纹。一经发现裂纹，应彻底清除，然后给予修补。

焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹。

焊缝金属由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹称为热裂纹，其特征是焊后立即可见，且多发生在焊缝中心，沿焊缝长度方向分布。热裂纹的裂口多数贯穿表面，呈现氧化色彩，裂纹末端略呈圆形。产生热裂纹的原因是焊接熔池中存有低熔点杂质(如FeS等)。由于这些杂质熔点低，结晶凝固最晚，凝固后的塑性和强度又极低。因此，在外界结构拘束应力足够大和焊缝金属的凝固收缩作用下，熔池中这些低熔点杂质在凝固过程中被拉开，或在凝固后不久被拉开，造成晶间开裂。焊件及焊条内含硫、铜等杂质多时，也易产生热裂纹。

防止产生热裂纹的措施是：一要严格控制焊接工艺参数，减慢冷却速度，适当提高焊缝形状系数，尽可能采用小电流多层多道焊，以避免焊缝中心产生裂纹；二是认真执行工艺规程，选取合理的焊接程序，以减小焊接应力。

焊缝金属在冷却过程或冷却以后，在母材或母材与焊缝交界的熔合线上产生的裂纹称为冷裂纹。这类裂纹有可能在焊后立即出现，也有可能在焊后几小时、几天甚至更长时间才出现。

冷裂纹产生的主要原因为：

1)在焊接热循环的作用下，热区生成了淬硬组织； 2)焊缝中存在有过量的扩散氢，且具有浓集的条件； 3)接头承受有较大的拘束应力。防止产生冷裂纹的措施有：

1)选用低氢型焊条，减少焊缝中扩散氢的含量；

2)严格遵守焊接材料(焊条、焊剂)的保管、烘焙、使用制度，谨防受潮；

3)仔细清理坡口边缘的油污、水份和锈迹，减少氢的来源； 4)根据材料等级、碳当量、构件厚度、施焊环境等，选择合理的焊接工艺参数和线能量，如焊前预热、焊后缓冷，采取多层多道焊接，控制一定的层间温度等；

5)紧急后热处理，以去氢、消除内应力和淬硬组织回火，改善接头韧性；

6)采用合理的施焊程序，采用分段退焊法等，以减少焊接应力

气孔

气孔是指在焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。由于气孔的存在，使焊缝的有效截面减小，过大的气孔会降低焊缝的强度，破坏焊缝金属的致密性。

产生原因：坡口边缘不清洁，有水份、油污和锈迹；焊条或焊剂未按规定进行焙烘，焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。此外，低氢型焊条焊接时，电弧过长，焊接速度过快；埋弧自动焊电压过高等，都易在焊接过程中产生气孔。预防办法：选择合适的焊接电流和焊接速度，认真清理坡口边缘水份、油污和锈迹。严格按规定保管、清理和焙烘焊接材料。不使用变质焊条，当发现焊条药皮变质、剥落或焊芯锈蚀时，应严格控制使用范围。埋弧焊时，应选用合适的焊接工艺参数，特别是薄板自动焊，焊接速度应尽可能小些。

咬边

焊缝边缘留下的凹陷，称为咬边。咬边减小了母材接头的工作截面，从而在咬边处造成应力集中。

产生原因是由于焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条角度不当等。埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因，都会造成焊件被熔化去一定深度，而填充金属又未能及时填满而造成咬边。

防止办法：选择合适的焊接电流和运条手法，随时注意控制焊条角度和电弧长度；埋弧焊工艺参数要合适，特别要注意焊接速度不宜过高，焊机轨道要平整。

钢结构焊接工艺质量通病及控制措施--夹渣

夹渣就是残留在焊缝中的熔渣。夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。

产生原因主要是焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；坡口角度或焊接电流太小，或焊接速度过快。在使用酸性焊条时，由于电流太小或运条不当形成“糊渣”；使用碱性焊条时，由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。进行埋弧焊封底时，焊丝偏离焊缝中心，也易形成夹渣。

焊接工艺控制重点 篇3

关键词：石油化工管道,焊接工艺,焊接质量

一、石油化工管道焊接工艺

1. 手工下向焊接

手工下向焊接是目前我国石油化工管道焊接工艺一种较为先进的方式,该工艺主要通过根焊、热焊、填充焊和盖帽焊等步骤来实现。根焊主要运用在直拉式的运条中,并且是在没有任何摆动的情况下才能使用。但如果在焊接过程中,出现间隙或融孔长度过大的情况,就应该使用返式运条的方式。不过在使用该方式时应注意温度的控制,避免温度过高出现烧穿的情况。热焊的目的是加强根焊的效果,使焊道始终保持在一定高温内以防止裂纹的出现。填充焊的方式可适用于单道和多道,但需要对管道的厚度进行把控。在填充焊时可以轻微的左右摆动,保证焊接工艺完毕后,整个焊接结果都处于良好的状态。盖帽焊的目的是对焊道外围进行最后的加固,在保证焊接质量的同时也能够保证其美观性。

2. 全自动向下焊接

全自动向下环节主要是使用可熔化的焊丝在焊金属与焊接实现焊丝和钢管的熔化的方式完成焊接。在焊接的过程中,要注意空气与焊接保护气体的分离,并保证持续送丝。该工艺在熔化极气保护焊的区域中容易完成作业,对整个焊接质量的控制系数也比较高。

3. 组合焊接

组合焊接是采用多种焊接方式,在保证良好的焊接效果的同时完成对一道环焊接的作业。在选择焊接时,要注意热焊和根焊的区别与注意事项,使用纤维素焊条并使用下向焊的工艺操作。而填充焊与盖帽焊在作业时要保证壁厚在7~17毫米之间。焊接层数量越多,焊接壁就会越厚,但这样就会延长焊接的作业时间,进而影响整个焊接工作的时间。因此在管口的位置会多采用下向焊接方式,而大于17毫米的焊接壁则会需要合理的上向和下向两种焊接方式。

4. 低氢焊条下向焊接

低氢焊条下向焊接主要是指使用低氢焊条并用下向焊接方式完成。这种焊接工艺能保证焊接缝处的金属融合中的氢保持在一定程度,并提升焊接缝处具有良好的韧性、防腐蚀性和抗寒性。在根焊中,为保证坡口尺寸的高精度,应合理的使用低氢焊条,不然很容易会出现焊接不透彻、内延咬边、熔合价低的情况。但在长输管道中的焊接操作中,应合理使用其他焊接方式,而不是仅仅只使用该焊接工艺。

二、焊接工艺中常见的质量问题

1. 气孔

气孔是焊接过程中常见的问题,其产生原因是熔池中的气体还未完全溢出,熔化金属就已经凝固了。气孔的类型比较多,主要分为柱孔、圆孔。柱孔的深度比较大,而圆孔的面积较大。这些气孔都会影响焊接的质量,增加焊接缝出现裂缝的几率。产生气孔的原因可以分为四种:(1)在焊接前,没有对焊接材料和坡口进行清洁处理,使之存在油污、铁锈等杂质;(2)在焊接时,电源电压不稳定;(3)焊接的速度过快,导致熔池中的气体还未完全排除时,已经完成了焊接工作;(4)在焊接的过程中,没有使用有效、合理的保护方式。

2. 裂缝

裂缝是在焊接的过程中,焊道的内应力会受到影响,进而使得裂缝不断延伸、扩展,最后导致整个管道遭受致命的破坏。裂缝是破坏石油化工管道焊接工艺质量的常见问题,对管道的安全使用埋下了安全隐患。常见的裂缝主要为结晶、液化和延迟。结晶裂缝是管道中最容易出现的,其在焊接工作完成,焊接逐步凝固的过程中出现。液化裂纹与结晶裂缝的产生过程一样,但裂化裂缝是在焊接工作完成后的几小时或者几天后才会出现。延迟裂缝是由于裂缝本身就具有延伸性,由于受焊接母材焊缝氢气的含量和焊接接头承受力的影响,且在长时间的变化中,裂缝会逐渐变大,危害管道的使用质量和安全性。

3. 夹渣

夹渣是焊接质量中较为严重的质量问题之一。夹渣是焊接缝中存在大量的铁锈、熔渣等杂质,从而影响焊接的质量。夹渣多出现在焊道的层间和根部,其产生的主要原因有:(1)在焊接前,工作人员没有对焊接磁疗和焊道层间进行仔细的清理干净,导致铁锈等杂质随着焊接进入到焊道中;(2)在焊接过程中,电流或电压不稳,导致焊接的温度也不稳定致使一些熔渣没有完全融化,停留在层道中;(3)在焊接时,坡口过小,或者与焊道之间的夹角过小,导致熔渣不能够得到完全的熔化,停留在层道中。

4. 未完全焊透

造成未完全焊透的原因主要有三种:(1)在焊接前,对管道层面进行过度的清理和打磨,导致坡口变宽,形成了沟槽;(2)在焊接过程中,对坡口的加工不够规范,导致角度过小,钝边过厚或间隙不足等;(3)焊接作业人员的自身技术不过关,导致在电焊时电流过小,电线能量输入不足。

从以上四种焊接过程中的常见的质量问题可以发现,焊接人员的自身素质与焊接材料都是影响焊接质量的重要因素。而焊接施工方案的制定是否合理,选择怎样的焊接工艺,都会在不同程度影响焊接质量的。

三、有效提升焊接质量的办法

1. 做好焊接施工前的准备工作

焊接前的准备工作是为之后焊接工作的顺利进行打下良好的基础,以制定有效的焊接施工方案、选择合适的焊接工艺提供主要的支持。在焊接线,工作人员应对施工环境进行详细的考察,了解施工场所周围的地质环境、水文条件、气候特点及建筑分布情况,从而制定出有效、具有实际操作意义的焊接施工方案。

在确定焊接施工方案后,就需要根据相关的施工图纸对焊件进行检查,检查的内容包括坡口的角度、大小和形状,并在此检查所使用的焊接工艺和流程是否合理、规范。在检查焊件时,应重点注意管口形状的椭圆度是否有出现严重超标的情况。注重保持焊件表面的清洁,避免出现鳞状情况,保证焊件表面无油污、铁锈和磨损过度的情况。注意焊件管口的大小,管口过大会增加未完全焊透的情况,过小,又会出现烧穿、焊接瘤的情况。因此,在选择焊件时,应优先使用内对口器组对的焊件。

确定好焊件后,要进行焊接前的预热处理。预热处理能有效降低在焊接过程中裂缝的出现几率,并有效避免焊件在低温的条件下出现脆化和裂变的情况。同时,预热能有效延长焊接的冷却时间,让焊接头的温度实现有效降低,从而防止淬火组织增加塑性和轻质裂纹的出现。但在进行预热处理时,要保证所有的操作流程都必须符合相关的操作规范与工艺要求。

2. 建立并遵守焊接施工中的相关标准和规范

目前我国对于石油化工管道焊接施工方面并没有建立完善的施工标准和规范,许多焊接施工人员都是根据自身的施工经验或者遵循企业内部制定的相关标准完成的。如此就很容易造成焊接工艺质量良莠不齐,无法实现对焊接施工的整体质量控制。因此在焊接施工前,要结合施工方案图纸和实际施工环境建立焊接施工的标准和规范。在建立焊接施工标准和规范的同时,也要建立有效的施工材料检查办法,保证所使用的焊接材料的质量合格,为焊接施工质量打下良好的基础和前提条件。

3. 重视对每个焊接环节的质量控制

在焊接过程中,要对每一个焊接环节进行质量控制。如规定焊接时,电流的大小,保证电流、电压的稳定,避免出现因电流不稳定而造成的未完全焊接或咬边、烧穿的情况。当焊缝成形后,要对焊缝进行全面的检查。焊缝的增宽单边焊及缝余高一般会控制在1.5毫米以下,并且要尽可能的避免裂缝过宽、高低差距过大等情况的出现。每一个焊接环节都尤其需要注意这些施工要点,因此施工人员要重视这些施工要点,严格按照施工流程完成。

4. 注重提升焊接施工人员和检测人员的专业性

焊接施工人员的专业素质在很大程度上决定着焊接质量,其原因是因为施工人员是焊接工艺的主要完成者。在焊接前,施工单位应对施工人员进行专业培训,保证每一位施工人员都能掌握必要的焊接工艺,了解焊接施工的要点及相关的注意事项。企业要对施工人员进行资质考察,做到对每位施工人员的专业素质心中有数。

当焊接施工完成后,需要专门的检测人员再次检查焊接完成的情况,因此检测人员更需要具备足够的专业。专业的检测人员不能仅仅满足与对相关专业知识的了解,还应该就焊接常见的质量问题、位置和原因进行全面了解。检测人员应多与施工人员沟通,了解焊接工艺的流程与施工要点,了解选择焊接技术的原因与周围环境对焊接施工的影响。此外,检测人员应定期检查焊接管道的情况,并做好详细的记录。

结论

材料成型及焊接的控制工艺探析 篇4

在对金属材料进行焊接的过程中, 由于各方面的原因, 导致金属材料在达到一定结构的过程中会发生各种状况上的差异, 进而使得金属材料可能出现一些裂纹, 制造出质量不过关的金属结构。在制造机械的过程中, 特别是大型机械的制造, 如果焊接技术在操作方面手法不规范, 会导致机械结构发生变化, 因此, 有必要就焊接技术的关注度进行进一步的提高, 防止焊接时出现变形等重大事故, 进而导致资源的浪费。因此, 在材料成型及焊接时, 有关的专业操作人员有必要谨慎地掌控材料的成型, 要针对导致材料成型出现问题的不利因素进行全面、系统的分析和研究, 并进一步加强和改进焊接的操作技术, 以此来规避不利因素对材料成型所造成的损害。以下是针对材料成型及焊接工艺的不足及相应的控制工艺进行的阐述与分析。

1材料成型及焊接存在的问题

1.1工序质量

在对半成品进行进一步的加工时, 要根据相关的管理方面的要求, 采取相应的积极措施来管理焊接技术中的加工操作和产品的性能及质量。也就是说, 焊接技术中的加工操作能够反映出产品的性能和质量, 加工操作的步骤是产品性能和质量的基础, 在焊接半成品时需要谨慎控制加工操作的步骤, 以此来从源头上保证产成品的性能和质量。另外, 有必要请一些相关的专业检验人员针对焊接操作的流程进行工艺和规格方面的检测, 来确保焊接操作流程在各方面都达到相关的焊接工艺标准。因此, 在一定程度上可以说, 焊接操作流程是保证机械设备的性能及质量的基础。

1.2夹渣现象

夹渣现象是指焊接操作完成后, 有一些熔渣仍遗留在焊接的缝隙当中的现象。通常而言, 夹渣在外观结构上相对繁复, 包括条、线、颗粒等各种状态, 夹渣现象的发生会使焊接缝隙的密度和韧度在一定程度上大大降低。夹渣通常出现在各层焊道过渡的地方以及焊接处的边际, 深沟出现夹渣现象的概率也很大, 如若焊道发生了形变, 也会大大增加夹渣现象的发生概率。另外, 一些焊接方式会导致细小的夹渣物混淆在焊接的缝隙之中, 进而使得完成焊接的对象在凝固时发生孔洞或裂纹。

1.3气孔

在焊接的过程中, 焊接缝隙的内部或表面由于熔池中的气泡还没有及时冒出导致圆形或洞形空穴的出现, 这种现象就叫做气孔。影响气孔发生的因素有许多, 主要包括焊接对象表面清理不干净;操作现场条件差;电弧太长导致的保护措施不到位;保护气体纯度不够;焊条受潮或质量不过关等, 这些因素导致金属材料在完成焊接后, 自发产生却又没及时逸出的气体或从外界吸附的气体, 而引发气孔的产生。

1.4未焊透

一般情况下, 在对单面焊的坡口根部以及双面焊的坡口钝边进行焊接时, 往往会出现母材金属还没及时熔化, 焊接对象没进入接头根部的状况, 这就是未焊透。未焊透会导致焊接缝隙起作用的范围大大减少, 还会导致接头的韧度大大降低, 导致焊接缝隙的抗疲劳性能不够。同时, 未焊透导致的应力集中所带来的损害要比接头韧度降低所带来的损害更大, 未焊透还会导致裂纹的出现, 是导致焊接缝隙损坏的至关重要的因素。

2材料成型及焊接的控制措施

金属材料的焊接是一项至关重要的焊接工艺, 它在质量方面有着很高的要求, 另外, 它还是机械制造行业中具有相当分量的基础操作工作。因此, 对于焊接工艺和整个机械设备的质量把关要做到严格谨慎, 尤其是在重要金属焊接这一工序, 要针对其质量做好各方面的操作工艺, 因为金属材料焊接的好坏直接决定了其产出品———机械设备的优良。现阶段, 在制造机械设备时, 为了能够确保产成品的性能和质量能够达到认可和需求, 有必要在施工的过程中, 对每一项工序进行认真、全面的技术掌控, 对于会给焊接工艺造成损害的各种原因进行系统全面的分析并采取有效的调整措施进行改进, 进而确保焊接这项操作以及产正品的质量符合有关的需求与要求。

2.1焊工资格的控制

在焊接时, 工作人员的焊接操作技术水平在根本上决定了焊接的操作性能和质量, 因此, 工作人员对焊接性能和质量的影响因素的合理控制起着重要的作用。所以, 涉及到金属材料焊接工艺的工作人员, 必须持有相关的操作证, 必须要有一定的技术水平, 对焊接操作的专业技术必须十分的掌握及熟练, 还要了解焊接操作中的技术安全流程, 这样才能够符合相关的设计标准, 保证金属材料的焊接质量。

在焊接这门操作工艺上, 有一套专门的技术标准, 主要包括焊接的技术操作方法、焊接操作前的准备工作、焊接流程、焊接工序、规格参数、焊接后的热处理等。只有在这一整套的技术标准上做到严格谨慎, 才能保证制造出质量上乘的机械设备。同时, 焊接技术标准上的检测工作的落实, 能够确保焊接操作中, 焊接接头是否在性能和质量方面符合相关的要求和标准。

2.2夹渣缺陷的预防

对于夹渣现象的存在, 有以下处理措施能够对其进行规范:首先, 对坡口的大小进行合理的规划, 然后根据相关的标准选用合适大小的坡口, 还要确保坡口边际的清洁干净。其次, 对于多层焊道的焊接, 要精确规划好坡口的位置再实施焊接操作, 各层焊道焊接完成后也要确保其表面的清洁干净, 再进行封焊工作, 在焊接的每一道工序中都要针对其质量做好把关工作, 避免偏芯等状况的发生。

2.3气孔缺陷的预防

要想有效地防止气孔现象的发生, 要做好焊接对象表面的清理工作;确保操作现场的条件;电弧长度要适当以确保保护措施的落实;保证气体纯度要浓;确保焊条干燥以及质量要达标等, 最重要的是, 在焊接金属材料时, 要谨慎掌握好焊接电流和速度。另外, 要科学合理地管理以及保护要进行焊接的材料对象, 防止金属材料在焊接之前出现蜕变和腐化, 同时, 要将焊接的操作速度把控在合理的范围内。

2.4未焊透及熔合缺陷的预防

对于金属焊接过程中未焊透现象的有效防范, 要做的是对坡口的大小进行合理的规划, 另外, 还要通过恰当的焊接电流和速度来清洁坡口的表面, 合理掌控好焊条的摆动, 坡口两侧的熔合状况要严格关注。焊接性能和质量的优良程度决定了机械设备在静载和动载的状态下的顺利运作, 并且关系到机械设备的使用寿命、生产成本及生产的安全性等方面。

3结束语

综上所述, 要想确保生产出来的机械产成品质量达标或者优质, 要想确保资源的合理利用, 不造成资源的浪费, 要想在保证施工进度的前提下还能确保焊接性能及质量, 就要保证焊接技术在机械制造行业得到合理的应用, 不仅要对焊接材料进行谨慎地选用, 还要重视焊接操作工艺的掌控。

摘要：现阶段, 我国的机械制造行业都在普遍使用焊接技术, 因此, 我国对焊接技术的进一步加强很是关注。如果焊接技术在机械制造行业的应用不能够得到合理的操作, 会导致生产出来的机械成品质量差甚至质量不过关的问题, 这不但造成资源的浪费, 而且还会影响机械制造行业的利益。

关键词：材料成型,材料焊接,控制工艺

参考文献

[1]窦永全.压力容器生产中的焊接质量控制与管理[J].技术与市场, 2012 (1) .

[2]张霞.压力容器焊接工艺研究[J].中国石油和化工标准与质量, 2011 (4) .

浅析站场工艺焊接质量控制与检验 篇5

1 站场工艺焊接的方法与工艺

1.1 焊接工艺简介

焊接工艺是对焊接过程的一整套的技术规定。那么焊接工艺主要包括所要使用的焊接方法, 并针对所确定的焊接方法所要做的焊前准备, 包括了焊接材料, 焊接设备, 焊接的顺序。做好准备后接下来就可以进行焊接的操作了, 之后在进行的是工艺操作和焊后的热处理了。

在上述的焊接工艺的顺序中首先就要确定焊接工艺, 焊接方法的种类繁多, 那么针对不同的材料, 用途, 使用状况以及焊件的结构类型焊接的性能要求都会有不同的焊接工艺可以供选择使用。那么我们可以选用的焊接方法可以是手弧焊, 埋弧焊, 钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊等等。

确定好焊接方法后, 根据相应的焊接方法就可以确定焊接工艺了。焊接工艺的好坏要有相应的参数进行比对。例如, 手弧焊主要包括所使用焊条的型号和直径, 焊接电源的种类如电流电压等参数, 极性接法, 焊接层数, 焊接的道数, 检验的方法等等。

1.2 焊接工艺的要点

焊接工艺的要点首先是预热, 然后焊条条件, 坡口的形式, 工艺参数以及热处理。

首先预热是对将要进行焊件的构件进行预先加热的过程, 这个过程可以有利于降低所使用的中碳钢构件热影响区的最高硬度, 有了预热的处理使受热均匀强度适中便可以减少裂纹的产生, 不仅如此预热还能改进构件接头的塑性性能以致减小焊后残余应力。例如可以根据所使用的钢材的标号也就是含碳量厚度以及刚度的要求温度可以控制在150℃~400℃之间。如果构件不能达到整体预热的要求可以根据实际情况进行局部的与预处理。但是预处理的范围要在焊口两侧各150~200mm范围上。

焊条的选择为碱性焊条为最佳, 但焊条的选择还要受到实际施工条件的限制。坡口形式以U型口为佳, 如果构件不能满足这种形式的话还可以有其他的情形, 比如构件本身有缺陷, 那么进行焊口处理时应做到圆滑的处理, 这样做的目的是可以在进行焊接时减少构件熔入焊缝金属中的数量, 从而降低焊缝中有构件带来的碳, 以防止裂纹的产生。

工艺参数, 由于第一曾焊接尤为重要, 由于第一层焊缝所掺入的构件材料占到了一定的程度, 为了减少构件的熔化, 所以在第一层焊接时要采用小的电流, 减慢焊接速度以使构件熔化的范围减小。

热处理, 焊接后最好对焊件进行可以消除应力的热处理, 特别是针对那构件体积较大并且厚度较厚的构件由于散热不均会产生裂缝的构件还有工作环境较为恶劣的构件更要进行热处理, 此热处理的温度可以控制在600℃~650℃范围内。

2 站场工艺焊接的质量控制

上述焊接工艺可以保证焊接质量的一种重要的措施方法, 焊接施工的质量主要有以下几个方面的影响, 首先是焊接的操作者, 焊接所使用的工具还有设备, 构件本身的焊接条件, 焊接所用的材料以及选取的工艺等等都会对焊接的质量产生影响。

首先是对焊接的操作者资格进行严格的审查, 确保合格的焊接操作者进行施工, 可以对焊工进行施工前的测评以及资格考试, 建立焊工档案。加强对焊工技术的规范性, 技术性的要求。

其次对焊接工艺流程进行规范化的质量控制。要以合格的工艺焊接的评定作为依据来编制焊接工艺规程, 对于焊接工艺的规程要有经验丰富的人来进行编制, 并且还要制定完整的审批手续, 并及时针对现场施工的来的信息对规程进行更规范以及完善的调整。

再者还有对焊接条件设备以及焊工条件进行规范的管理, 例如要有稳定的电源, 保证电弧使用环境的稳定性, 确保设备的正常使用。焊工条件尽量选择有利于施工的条件下进行, 严寒黑夜下雨都会影响施工质量。

另外在进行大量焊接时, 还要选取适当的构件进行质量的检测。主要成果要符合构件焊接规范的要求还有是对构件本身的要求了, 原材料以及焊接材料的好坏直接影响最后焊接成果的质量, 所以这个是整个焊接工艺质量控制的一个重要部分。

最后还有其他因素也会对质量控制起到一定的关系, 如焊接装备的质量检查, 焊接热处理的质量控制, 焊接完成后焊件检查以及返修的质量控制, 这里就不再详细赘述。

3 站场工艺焊接的质量检测

站场工艺的质量检测是与焊接工艺的控制具有一定的相关性, 焊接工艺如果很严密, 那么相应的质量检测也会过关, 达到所要求的标准的。如此说来, 通过焊接质量的检测可以保证焊接结构完整, 可靠, 安全以及使用上的性能。所以焊接的质量检测是焊接质量管理的一个重要的环节。

一般质量检测主要包括在清晰而明确的质量要求下, 对所得的成果进行试验检测等, 得到相应的数据并加以分析比对, 最后得出焊接质量检测的结论。

其中, 焊接质量的好坏主要是依据施工技术标准, 相应的技术规范, 文件, 合同, 施工图纸等依据进行检测。

那么检测的方法就会有多种多样的形式, 例如破坏性检测, 即对焊接材料的力学性能, 化学成分分析, 抗腐蚀试验, 金相检验等。

与破坏性试验相对应的即为非破坏性试验, 如对产品的外观, 是否有破损, 尺寸形状的测量的等, 其次还可以进行物理性试验, 如水压气压压力测试等。

最后无损试验也可以根据铸件的实际情况进行检测。如射线, 超声波磁力渗透等进行探伤。

总而言之, 站场工艺焊接质量的好坏直接影响到站场的实际使用, 具有很大的影响, 所以焊接质量的尤为重要。对于如何选好焊接工艺, 并对焊接的质量控制与检测还有很大的进步的余地, 这就需要我们不断地进行探讨。相信随着科技的发展, 我国的焊接工艺会越来越完善。

参考文献

[1]GB/18564-2003, 水轮发电机组安装技术规范[S].[1]GB/18564-2003, 水轮发电机组安装技术规范[S].

[2]GB/T11345-1989, 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级[S].[2]GB/T11345-1989, 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级[S].

[3]CB/T3323-1987, 钢溶化焊对接接头射线照相和质量分级[S].[3]CB/T3323-1987, 钢溶化焊对接接头射线照相和质量分级[S].

焊接工艺控制重点 篇6

关键词：汽车车桥,焊接工艺,PLC

目前, 汽车车桥的焊接工艺已经跨步进入高度自动化的阶段, 提升焊接质量、深化自动化焊接技术已经成为当今车桥焊接领域的最新发展趋势。PLC控制技术作为一种新型的通过编程来实现自动控制的技术, 具有一系列的优点, 已被广泛应用于汽车车桥的焊接工艺中, 极大地提升了汽车车桥焊接工艺的稳定性、可靠性、经济性以及安全性, 目前是汽车车桥焊接领域中应用最广泛的一种控制技术。PLC作为一种可编程控制器, 是实现自动化焊接的核心元件。为此, 本文将具体来探讨PLC控制下的汽车车桥焊接工艺, 首先第一部分将来论述PLC控制系统, 第二部分将具体论述PLC控制下的汽车车桥的焊接性与焊接结构, 第三部分将具体论述PLC控制下的汽车车桥的焊接工艺优化策略, 最后将具体论述PLC控制下的汽车车桥焊接接头性能的分析, 以期提高焊接效率, 提高焊接自动控制系统的可靠性和稳定性。

1 PLC控制系统概述

1.1 PLC控制系统的控制原理

PLC作为一种可编程控制器, 因其结构简单、通用性好、功能完备已被广泛应用于各种自动控制系统中, PLC控制技术在汽车车桥焊接工艺中的应用, 极大的提高了焊接工艺质量与效率。下面将具体阐述PLC控制系统的控制原理。首先, 我们需要清楚车桥在汽车中的重要地位以及它的焊接现状。汽车车桥是保障汽车安全行驶和车内全部人员人身安全的一个至关重要的因素, 车桥焊接质量的好坏尤其是后桥桥壳焊接质量的好坏直接决定汽车形式的安全性能。车桥受力复杂, 它不但需要承重和传力, 还需承受巨大的动载荷, 并且由于静载荷而造成的弯矩和扭矩现象也是非常严重, 因此, 对于车桥的刚度、强度和韧性的要求是非常重要的, 影响这三大因素的主要是桥壳和半轴套管。车桥焊接设备主要有焊机、送丝机构、控制柜和焊枪运动行走机构四部分组成。焊机选用的是CO2气体保护自动焊机, 型号是KNZ-500型, 整个系统通过一套完整的可控制变编程, 只要现场输入各控制按钮和焊接状态, 系统将会按编定好的逻辑顺序进行运算, 最终完成对执行元件的控制。因此, PLC控制系统是一套典型的开关量时序控制系统。

1.2 PLC控制系统的自动焊接过程

一个完整的焊接循环是一个焊接自动化的过程, 主要由气缸、电机、调速装置和PLC等元器件组成, 焊接工作开始时只要启动自动焊接按钮, 便可由编订好的自动焊接系统执行焊接命令。焊接过程具体是这样的, 首先, 第一步将工件放置在工作台上, 并启动自动焊接按钮, 升降气缸将带动工作台上升, 上升后的工作台被定位夹紧, 工件被夹紧固定。第二步, 气缸驱动焊枪下降, 气枪下降后两把焊枪同时工作, 进行自动焊接, 焊枪在摆动电机凸轮作用下沿焊缝宽度方向作周期性横向摆动, 这样可以有效保证焊缝焊接的质量。第三步, 自动施焊完成后, 焊枪、熄弧将被退回, 加紧的气缸下降, 工作台被放下, 完整的焊接循环完成。完整的焊接循环过程中配有有效的指示灯, 该指示灯可以在自动施焊的过程中对正在执行的操作进行显示。两把焊枪可以保证进行环缝焊接时不影响焊接进程。PLC控制系统中具有丰富的软元件, 例如内部计时器、计数器、辅助继电器等等, 这些软元件的存在可以帮助程序屏蔽输入的错误信号, 防治人工失误, 提高自动焊接过程的可靠性。

1.3 PLC控制系统的控制系统设计

PLC控制系统的控制系统设计的核心是一个可编定的程序, 由该程序来充当整个控制系统的控制中心。PLC控制系统分为两个部分, 自动控制部分和主动控制部分, 自动控制部分的两枪控制你系统互不干扰, 呈现左、右、以及双枪三种模式, 两枪在执行自动焊接时互不干扰, 一枪出现问题时, 另一抢继续焊接。完整的焊接控制过程是这样的:首先是工件到位后托盘上升, 工件被夹紧。然后经过焊枪进给到位这一选择指挥焊枪落下, 开始进行自动引弧焊接, 并经过起弧、工件旋转一周的命令指挥焊枪摆动, 工件按照设定的旋转速度进行旋转。接下来, 自动填弧坑收弧, 停止焊接并松开夹紧工件, 托盘下降卸下工件。在整个的控制系统中设置了急停开关、行程保护以及互锁保护, 确保工作的稳定性和安全性。

2 PLC控制下汽车车桥焊接性与焊接结构分析

汽车的焊接材料多为低碳钢系列, 主要是以20钢为主, 该焊接材料适合于常规的焊接方法, 主要是以CO2气体保护焊为主。汽车车桥的焊接材料的化学成分具体是这样的:碳的含量是0.17~0.23, 锰的含量为0.35~0.65, 硅的含量为0.17~0.37, 铬的含量小于0.23, 镍的含量小于0.3, 铜的含量小于0.25, 磷的含量小于0.035, 硫的含量小于0.035, 在这些组成元素中, 碳的含量较少, 其他的一些提高淬透性的合金元素较少, 因此, 这种焊接材料在冷却过程中的冷裂和热裂倾向都比较小, 所以焊接性能比较好。在添加合金时选用了元素锰, 同时又严格控制了硫, 所以可以有效降低低熔点共晶物形成的几率, 对抑制裂纹有很好的作用。总体说来, 汽车车桥的焊接材料发生热裂、冷裂是比较小的。CO2气体保护焊是一种高效的焊接方法, CO2气体保护焊的电弧穿透力特别强, 生产率特别高, 采用了短路过渡技术, 可以进行全方位的焊接, 焊接变形小, 焊接速度快, 而且价格便宜, 焊接成本只有埋弧焊和焊条焊的40%~50%。

汽车车桥的三个组成部分通过焊接连为一体, 车桥在整个车身中的作用不仅是支撑车身, 还需要传递载荷, 因此受力情况比较复杂。三段式连接中的焊接接头处的应力集中比较明显, 容易产生应力突变, 破坏焊接结构的完整性。为此, 在控制程序的设计中加入了应力应变有限元模拟分析, 用来清楚反应车桥负载情况, 提高车桥的安全性能。汽车车桥的焊接本身是一个急冷急热的过程, 焊接过程中的关键焊接部位也会因此而剩余大量的残余应力, 而且这些残余应力被凝固在结构内部无法得到释放。焊接材料的强度会受到加载和结构的影响, 因此, 应该采用先进有效的加工工艺来提高焊接结构的额强度。下面本文将具体来探讨如何改进优化汽车车桥的焊接工艺。

3 PLC控制下汽车车桥焊接工艺的优化

通过上述分析我们可以发现, 汽车车桥的焊接工艺对于汽车的安全行驶具有非常重要的作用, 那么对于汽车车桥焊接工艺的优化设计研究具有了极其深远的现实意义, 有助于提升汽车生产的质量和效益, 促进汽车行业获得崭新的发展。从汽车车桥的焊接材料来看, 所用材料主要是焊接性能良好的低碳钢, 但是大量残余应力的存在极易引发焊接缺陷, 为此, 对于汽车车桥焊接工艺的优化主要是将PLC控制技术中引入CO2气体保护焊过程中, 便将PLC控制技术的一系列优点, 例如反应速度快、精度高、体积小等优点进一步放大, 使得汽车车桥焊接工作得到极大的方便。在PLC控制中引入CO2气体保护焊后, 通过PLC控制技术对焊接工艺过程中的起弧、稳弧、息弧环节进行行之有效而且准确的精准控制, 保证了汽车车桥焊接过程的准确性, 从而保证了焊接质量和效益。此外, 还要加强对焊接工装架夹的改进, 对其进行更为精确的引导, 使之能够更加准确的进行工件的定位和夹紧, 保障在微观层面焊接缝隙的准确性。最后, 应强化对焊接工艺前期的调试试验, 对焊接工艺参数进行更加准却的优化设计, 最佳的工艺参数范围具体如下:焊接速度为每秒钟0.1~0.5米, 电流为2×500安, 电压为20~25伏, 焊条型号为Ho8Mn2Si A, 焊条直径为1.2毫米, 气体流量为每秒钟15~20升, 气源压力为0.4兆帕, 电机转速为为每秒1350转。

4 PLC控制下汽车车桥焊接接头性能分析

在第三部分中, 给出了焊接优化设计的最新数值, 为了测定这些给定工艺参数的有效性与可行性, 需要对这些工艺参数进行必要的工艺测定, 具体包括两部分, 第一是对焊接接头进行相应的力学性能分析, 测定焊接接头的抗拉强度与硬度是否能够达到规定的技术要求;第二是对焊接接头的显微组织进行分析, 探究显微组织与焊接材料硬度之间的关系, 以求能够提升焊接接头的性能。首先, 具体谈一下硬度分析。由于汽车车桥结构本身具有一定的特殊性, 在加工、检测的过程中很难对汽车车桥进行拉伸试验, 因此, 应该需要转换思路测定焊接材料的硬度。在焊接材料的硬度与拉伸性之间, 存在着一定的比例关系, 只要测定出焊接材料的硬度, 便可相应推出焊接材料的拉伸性。资料显示, 传统热轧钢的抗拉伸强度与硬度之间存在着3.5倍的比例关系, 即将焊接材料硬度的具体数值的处置后, 将硬度数值乘以3.5便是焊接材料的强度。在对焊接材料进行硬度试验时, 主要是通过对硬度分布图进行细致的分析, 找出硬度最大值的分布部位。由强度分布图楼可以发现, 焊接接头的HAZ区域是强度最大值的所在区域, 母材与焊缝处的硬度均低于HAZ, 同时焊缝处硬度高于母材硬度, 因此, 通过硬度分布图可以发现焊缝处的硬度分布比较均匀, 将硬度数按照3.5倍的倍数关系可以得到抗拉强度的数值。既然焊缝处的硬度数值达标, 那么焊缝处的抗拉伸性能也应该符合技术要求。

其次, 再来研究一下焊接材料的显微组织, 对显微组织进行详细的分析可以清晰的揭示焊接接头的力学性能变化, 因为, 焊接接头的力学性能与显微组织材料具有密切的决定关系, 母材、焊缝的组织形态很大程度上会影响焊接接头力学性能的变化。通过焊接材料的金相图片可以发现, 无论是母材、焊缝还是HAZ区域, 他们的组织形态均呈现P+F, 在母材的显微组织中, P呈现一定的方向性排列, 在其晶界散落一定量的F, 这是典型的轧制组织, 而在焊缝的显微组织中, 排列规则的轧制组织已经被破坏, 而形成了大量的树枝晶, HAZ区域的位置由于位于母材和焊缝之间, 所以它的组织结构也介于母材和焊缝之间, HAZ区域的硬度因此也介于焊缝和母材之间。通过上述这些分析, 可以断定PLC控制下的CO2气体保护焊工艺可行性与可靠性都比较高, 而且焊接出来的车桥质量也是非常好的。通过对汽车车桥焊接材料的焊接性与焊接结构的分析, 以及对汽车车桥焊接接头的力学性能和显微组织的详细论述, 可以确定最新的焊接工艺参数是决定有效可行的, 焊接接头的性能将会得到很到提升。

5 结论

汽车车桥是汽车底盘行驶系中非常重要的组成部分, 汽车车桥质量的好坏直接影响到汽车行驶的安全行驶以及车内人员的安全。PLC控制系统作为一种可控制的编程系统, 因其愈加“智能化”的工作性能, 越来越得到汽车制造业的青睐, 如今, PLC控制下的汽车车桥焊接工艺在汽车制造领域占据了举足轻重的地位。自动化控制系统在汽车车桥焊接工艺中的应用, 极大的了提高了汽车车桥焊接工艺的准确性、可靠性、经济性与安全性, 强化了汽车车桥焊接的安全性能。通过上述探究可以发现, PLC控制系统的抗干扰性与运行可行性极其高, 可以满足不同汽车产品对自动焊技术的需求, 人工强度大大降低, 因此, PLC控制技术下的汽车车桥焊接工艺可以推进汽车制造业的发展迈上一个崭新的台阶。

参考文献

[1]陈思杰, 王振江, 刑增为.20钢瞬时液相扩散焊降熔元素的扩散过程研究[J].热加工工艺, 2008, 37 (19) :105-106.

[2]陈思杰, 高增.异种材料瞬时液相扩散连接过程的非对称性[J].热加工工艺, 2008, 37 (15) :87-89.

[3]张建刚.基于多层网络的Q系列PLC三位伺服控制系统研究[D].成都:西华大学电气信息学院, 2010.

[4]胡鑫.自动化焊接生产线在奇瑞A3车型中的应用实例 (续) [J].技术新视野, 2010 (1) 33-36.

焊接工艺控制重点 篇7

关键词：精度控制,焊接工艺,工艺规划,规则推理,固有应变理论

0 引言

随着造船技术的飞速发展，韩国和日本等造船强国已经进入了精益造船和模块化造船等现代造船模式，在建造效率特别是建造精度方面取得了突破性进展[1]。而我国的造船理念相对落后，建造精度控制和建造工艺水平较低，严重制约了我国的船舶建造水平。针对我国目前船舶建造企业生产现状，有必要建立有效的船舶建造精度控制模式，以解决船舶建造过程中普遍存在的施放余量多、精度补偿量及焊接反变形量施放不准确等问题，对船体建造进行全方位、多尺度的精度分析与控制，提高船体无余量建造水平和船体建造质量，实现精益化造船管理，提高造船效率。

船体建造精度控制模式以建造精度标准为准则，结合科学的管理方法与合理的工艺技术手段，实现船体建造全过程的尺寸精度分析与控制，从而减少现场修整工作量，提高船舶建造效率，降低建造成本，保证船舶建造质量[2]。以精度控制模式为对象，国内外学者对船舶建造工艺规划技术开展了大量的研究工作：Masaaki Yuuzakiden等[3]提出一种基于精度控制模式的船舶生产系统，通过对船舶建造过程的切割、焊接、弯曲成形等变形量的补偿量统计计算，结合先进的检测手段实现船舶建造过程的误差补偿和精度控制；刘玉君等[4提出基于尺寸链的船体建造精度控制方法，通过概率法及极值法计算船体建造的误差传递及公差分配的过程；周秀琴和马晓平等[5]通过对船舶建造精度计划、建造过程的现场精度控制和现场精度数据的整理分析，建立了面向船体分段建造的精度管理体系；林勤[6]结合船舶建造实际，对分段建造过程中的核心环节的精度控制要素进行合理规划，通过对现场数据的分析建立了分段建造现场精度控制的具体实施方法。

通过以上分析，精度控制在现代船舶建造中的重要地位和作用日益显现，但目前国内仍缺乏面向精度控制的船舶建造工艺规划体系和应用模式。本文提出以船舶分段建造为对象，结合计算机辅助工艺设计，建立面向精度控制的船体焊接工艺计算机辅助规划技术体系。首先，通过知识推理技术实现焊接工艺的合理规划；其次，结合实验手段实现焊接工艺的仿真和精度分析；最后，建立船体焊接工艺精度规划系统，结合典型船体分段建造过程实现面向精度控制的船体焊接工艺计算机辅助规划系统的有效性验证。

1 面向精度控制的船体焊接工艺计算机辅助规划设计

典型的船舶建造过程包括：生产设计、放样下料、钢材预处理、构件加工制作、部件装焊、分段装焊、总段装焊与组装、舾装、船台（坞）总组、船舶下水等核心环节。在整个建造过程中，构件和分段装焊占到约占船舶建造总工时的30%～40%，因此船舶装焊工艺的制定直接影响了船舶建造效率和建造精度。船体焊接工艺制定的过程中要求以精度控制主线，通过对典型建造环节的精度标准和精度要求的分析，制定相关工艺内容，结合计算机仿真手段和实验手段对建造过程进行精度分析，进而实现船体焊接过程的计算机辅助规划。本文以典型船体分段建造为研究对象，提出面向精度控制的焊接工艺计算机辅助规划技术流程如图1所示。

如图1所示，面向精度控制的船体焊接工艺计算机辅助规划过程以工艺精度规划系统为基础，依据建造对象的精度规范和精度标准，制定精度控制要求；根据精度控制具体要求，结合知识库和专家经验知识，并基于一定的规则实现相应焊接工艺的自动推理；对制定的焊接工艺，采用计算机仿真和实验手段结合的方式进行精度验证和分析，并进行工艺参数的优化；在此基础上，对典型的船体焊接工艺对象建立工艺参数数据库和精度控制规范，为快速准确的实现不同建造对象的工艺制定建立基础。

2 基于规则推理的船体焊接工艺制定

焊接工艺参数关系是复杂的高阶非线性关系，特别是焊接温度和焊接变形等因素相互耦合关系，难以采用精确的数学模型建立具体焊接工艺和焊接变形、温度场分布和残余应力等精度控制要求间的联系。本文提出基于规则推理的船体焊接工艺制定方法，通过定义语言变量、语言值及相应的隶属函数，采用一组“If-Then”形式的模糊规则来描述系统的输入与输出之间的对应关系。这种用模糊规则来表示的系统的输入和输出关系称为模糊模型。其中焊接工艺的知识可以看作推理的前提，而方法则是如何运用知识得出相关结论，图2为采用知识推理的某典型构件焊接工艺推理流程：根据知识表达和推理规则，分析母材材料和母材组合方式、焊接位置可推理出焊接方法；其次分析母材厚度，并结合母材材料、焊接方法便可推断出焊材材料直径；接着结合焊缝长度以及上述推断，可推断出坡口形式；最后在上述结论下，选择焊接参数（焊接电流、焊接电压、焊接速度、气体流量等）。

通过这种推理方法制定决策规则，比如焊接位置决策规则，焊接方法决策规则，焊接材料决策规则，焊接设备决策规则，焊接参数决策规则。以焊接位置决策规则为例，其实施步骤为：1）划分联接方式；2）划分零件属性——主被动件关系；3）知识表达；4）规则推理。其实现方式的表达如下：

例Rule1:If(PartA-PartB=Base-Base)Then(Welding Position=Down):

如果A、B零件均为基准件，那么为对接的联接关系，而且选择平焊方式。

规则推理系统需建立一些以专家或用户知识为依据的焊接工艺推理规则，并将其存放于动态的规则数据库中。推理过程中，从一定的事实条件开始，在数据库中搜索该事实为依据的规则，如果能够与该规则的前提条件相匹配，则取出该条规则结论部分（即提取结论部分事实），完成该步推理，进而生成相应的焊接工艺。如果得到的结论（事实）不在原规则库中，需将其添加到动态数据库中形成新的规则，从而动态的更新规则库。重复以上过程直至推理结束。基于规则的焊接工艺推理实现流程如图3所示（其中k为数据库中的规则条数）。

3 基于固有应变法的典型船体焊接工艺仿真及验证

通过焊接工艺推理获取的相关工艺参数需通过有效手段进行精度验证。特别是对船体建造精度影响较大的焊接变形、残余应力和温度场分布特性等需借助的计算机仿真手段进行快速准确的预测。大型复杂船体结构的焊接仿真需解决预测精度和计算成本两个方面的问题。目前，焊接工艺仿真一般采用热弹塑性有限元法和固有应变法。热弹塑性有限元法通过模拟焊缝焊接的整个动态过程，直观的呈现焊接过程的各个物理现象，且具有较高的分析精度。但该方法计算成本高，对系统软硬件要求较高，为此难以满足大型船舶结构焊接工艺的快速有效分析和精度预测[8]。固有应变法将焊接后存在于焊缝区的固有应变，作为初始载荷进行弹性计算从而获取整个结构的焊接变形，由于该方法避开了复杂的焊接过程，从而在保证良好的焊接变形预测效果的前提下大大降低了计算成本。固有应变法实施流程如图4所示。

焊接位置的角变形、横向收缩等固有变形主要由焊接接头的热输入等焊接工艺决定，且这些固有变形量沿着焊接线可以认为是均匀分布的。为此，可以提取接头焊缝处所有节点的平均固有应变值作为初始载荷，代入SYSWELD仿真软件，并根据具体的焊接工艺要求进行仿真分析。本文采用固有应变法实现了对接和角接两大类和X、Y、T、I、K、V等七种典型坡口形式的船舶构件焊接工艺的仿真验证。在此基础上，针对复杂的分段结构，对其焊接变形进行了有效验证。图5和图6为典型的V型坡口和某平直分段仿真分析模型及变形结果。

4 船体焊接工艺精度规划系统设计及实现

为了实现典型船舶焊接工艺计算机辅助规划过程的有效集成和工艺精度分析，本文建立了船舶分段建造焊接工艺仿真及精度规划系统，如图7所示。

该系统包含7个主要模块：操作系统模块、产品信息管理模块、焊接资源管理模块、焊接工艺制定模块、焊接工艺仿真模块、物理试验模块和帮助模块。操作系统模块主要实现用户的权限设置；产品信息管理模块实现指定船体特定分段的焊接工艺查看和相关产品资源的管理；焊接资源管理模块实现焊接母材、接头、材料、焊接规则和典型焊接工艺的有效管理和快速查询（图8）。焊接工艺制定模块（图9），主要依据图2和图3所示的焊接工艺推理过程，实现焊接工艺的快速定制，并结合后续的仿真分析和实验模块实现焊接工艺的精度分析（图10）；焊接仿真模块实现焊接工艺的模拟仿真和相关结果的查看；物理实验模块主要实现对仿真进行验证，并保存焊接工艺验证结果，指导船体焊接工艺设计。

5 结论

本文针对我国船舶焊接工艺制定过程缺乏快速有效的规划方法和精度控制手段等问题，提出了面向精度控制的船体焊接工艺计算机辅助规划技术体系。针对典型焊接对象，建立了基于知识的焊接工艺推理规则，设计了规则推理流程，实现焊接工艺的合理规划；结合仿真和实验手段实现对接和角接等典型焊接对象的工艺的仿真和精度分析；最后，建立了船舶分段建造焊接工艺仿真及精度规划系统，并以典型船体分段建造的焊接工艺制定过程为例，验证了面向精度控制的船体焊接工艺计算机辅助规划技术过程的有效性和合理性。

参考文献

[1]杨洋.现代造船模式与精度控制研究[D].大连理工大学,2009.

[2]胡日强.船体建造精度控制关键技术研究[D].大连理工大学,2006.

[3]Yuzaki M.an approach to a new ship production system based on advanced accuracy control[J].Shipbuilding,1993.

[4]刘玉君,李艳君.船体建造精度控制中的尺寸链计算方法[J].中国造船,2004,45(2):81-87.

[5]周秀琴,马晓平.船体建造精度控制方法研究[J].造船技术,2011(1):28-31.

[6]林勤.船体分段建造现场精度控制工艺研究[J].机电技术,2014,(2):128-129.

[7]肖金枝.基于知识工程的高速机车车辆焊接专家系统研究[D].南京航空航天大学,2013.

焊接工艺控制重点 篇8

随着石油天然气市场的发展, 我国石油化工装置管道更是显得尤为重要。而石油化工管道现在几乎大都为运输高温高压、易燃易爆、有毒有害介质的管道, 并且管道焊接的焊口众多, 工程量也较大。如果焊接质量不达标、控制不严格, 很容易导致石油化工产品泄露, 不仅损害企业的利益, 也会产生严重的安全隐患。因此, 石油化工管道焊接工艺和焊接质量的控制必须严格遵守标准规范, 并且通过安全完善的质量管理体系, 严格的质量控制环节。才能保障焊接管道的质量安全。

1 石油化工管道焊接工艺

1.1 焊前的技术准备

在管道焊接施工进行前, 先要做好焊接准备工作, 这也是保证石油化工管道焊接质量和施工安全的基础和前提, 是不容忽视的。首先, 要认真分析管道焊接工程的具体情况, 结合现场实地勘察, 选择科学合理的焊接技术, 并制定出相应的作业指导书和工程整体方案。其次, 要对管道焊接所需要用到的焊接材料、焊条、焊接工具等进行全面细致的检查, 查看其是否符合施工标准和设计要求, 同时, 对于初次使用的材料和施工方案, 必须进行焊接工艺评定, 确保施工方案可以满足管道焊接的要求。最后结合施工工艺, 制作焊接工艺卡, 在实际施工中对施工人员进行指导, 保证施工的顺利进行。

1.2 管 道 焊 接方法

石油化工管道的焊接方法较多:主要有焊条电弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊等。由于焊条电弧焊具有操作灵活、对设备要求低、适用于不同地域和施工条件等特点。因此也是石油化工管道最常用的方法之一。焊接工艺的主要流程可分为:氩弧焊打底, 焊条电弧焊填充、盖面三个环节。

1.2.1 氩弧焊打底

氩弧焊焊接过程中, 操作是从底部到顶部, 点焊可以用角磨机打磨, 并打磨出合适的坡口。焊接底缝, 也必须是均匀的进行焊接, 注意一定不要焊穿。使用氩弧打底必须检查氩气是否含有杂质, 确保氩气纯度。焊接过程中应采取妥善的防护措施防止由于外界环境因素对焊缝的质量造成影响。为了防止裂纹的出现, 应仔细检查焊缝与焊缝接头的焊接外观质量。

1.2.2 焊条电弧焊填充

打底施焊结束以后, 应当及时清除掉焊接时所产生的飞溅物、熔渣等杂质。如果发现存在隐患的地方, 必须清除后再焊并磨平。一般情况下, 底层焊缝接头应与焊缝接头错开距离大于10mm, 中层处应该选用直径为3.2mm的焊条。当管壁厚度为9mm时, 焊缝的层数则应选用底、中、面三层。而中缝的焊条直径为一般为3mm~5mm。

2 当前石油化工管道焊接施工存在的缺陷

2.1 气孔

气孔是指熔池中的气体在熔化金属凝固之前未逸出, 进而形成气孔。气孔的类型主要有深度极大的柱孔、面积较大的圆孔以及危害性较小的其他气孔, 有些气孔甚至还会产生止裂倾向。气孔产生的原因可从四方面进行阐述: (1) 未对坡口、焊材进行全面的清洁处理, 存在油污、铁锈等杂质; (2) 焊接时, 电源电压不稳定, 焊接电流不稳定; (3) 焊接的速度过快; (4) 焊接过程中采用的保护方式不合理。

2.2 裂纹

由于石油化工管道焊接过程中出现的裂纹具有延伸性, 所以当焊接过程中, 焊道受到内应力影响的时候, 会促使裂纹不断延伸扩展, 最终破坏整个管道, 严重威胁到管道的安全性。常见的裂纹缺陷分为结晶、液化、延迟三种裂纹。其中最容易出现的结晶裂纹, 其主要出现在焊接的凝固过程中。然后是液化裂纹, 产生的原因大体与结晶裂纹一致。最后就是延迟裂纹, 此裂纹现时间比较晚, 通常是在焊接施结束之后的几小时或几天以后才出现, 此裂纹属于冷裂纹的一种。随着时间的变化, 裂纹也会不断延伸扩展, 其产生的主要原因是受焊接母材焊缝氢含量以及焊接接头承受力的影响。

2.3 夹 渣

夹渣是石油化工管道焊接缺陷的重要表现之一, 夹渣主要是指焊缝中存在着铁锈、熔渣或是其他物质, 这种缺陷常出现于焊道层间、根部等地方, 施工中最为常见的就是层间夹渣。产生夹渣的原因有三个方面: (1) 在焊接过程中, 焊条、焊丝所产生的熔渣没有清理干净, 使其进入焊道层间; (2) 焊接过程中使用的焊接电流未达到要求, 致使熔渣不能完全融化; (3) 坡口过小, 亦或是坡口与焊道之间的夹角过小, 致使熔渣融化不充分。

2.4 未焊透

石油化工管道焊接过程中如果出现未焊透的现象, 这给管道带来的影响非常大, 它会极大减少管道焊道的有效面积, 并且会发严重的应力集中, 这主要由于其属于开口性缺陷。石油化工管道出现未焊透的原因主要表现在三方面:其一, 管道层面清理打磨过度, 造成坡口变宽, 形成沟槽现象;其二, 坡口加工缺乏规范性, 造成其角度过小, 钝边过厚, 间隙不足的现象;其三, 焊接施工人员手法不稳, 技术不过关, 造成使用电焊的电流过小, 线能量输入不足的现象。

3 石油化工管道质量控制的对策措施

3.1 建立完善的质量保证体系

首先, 要引导焊接技术人员对焊接工作的质量重视起来, 树立质量第一, 兼顾效率的观念。其次, 要建立完善的质量保证体系, 采取科学合理的工作方法, 对焊接的材料、技术、设备等进行严格的管理和控制, 及时发现施工过程中的不合理现象, 做好后期检查工作。

3.2 焊接施工人员的控制

从事石油化工管道焊接的焊工必须持证上岗, 正式施焊前焊工经试焊合格后方能上岗。焊接机组人员都必须尽心、尽责、尽力做好本职工作, 保证焊接质量。

3.3 焊接材料的控制

焊接材料的使用, 应先报于验收质量检查和其他有关部门进行验检。检验的内容可以分为实物和资料两大部分, 并保证材料符合设计文件且与现行国家标准的要求相一致。焊接检验应按照标准要求按照批次标签来进行保管存储。焊条烘干室应根据要求, 将焊材管理措施和材管人员的管理职责、焊接工艺卡贴于仓库。质量管理人员应经常检查和了解各种焊条材料, 尤其是特殊焊材的管理和使用, 以避免错误的工程材料进行使用并给工程造成损失。

3.4 施工环境的控制

一个良好的工作环境是保证焊接施工的前提, 所以, 尽可能在焊接过程中不让外部因素影响到焊接工作, 以确保正常的焊接工艺。天气是一个重要的环境影响因素。当天气 (雨、风、雪、雾) 影响正常焊接时, 质量管理人员应及时要求焊接人员采取有效的防护措施。否则, 应责令停止焊接工作, 以保证施工工程的顺利进行。

4 结束语

总之, 随着石油管道事业的不断发展, 管道焊接技术也在不断地更新发展, 而焊接工艺技术也将不断提高。石油化工管道焊接质量的控制同时也决定着企业的生存和发展, 同时也影响着我国石油经济水平的提高。因此必须严格的控制工程中焊接的质量问题, 与此同时还需要更多的高素质、高水平焊接队伍才能平衡焊接业的发展, 才能保证我国石油化工企业的顺利运营。

摘要：从石油化工管道焊接工艺入手, 概述了石油化工管道焊接施工的要领, 分析了当前石油化工管道焊接施工存在的缺陷, 并对其石油化工管道质量控制的对策措施进行了简要研究探讨, 以供参考。

关键词：石油化工管道焊接,焊接工艺,焊接缺陷,质量控制

参考文献

[1]包海平.石油化工管道焊接工艺和焊接质量控制[J].广东科技, 2011 (02) .