焊接质量的控制措施的分析

2022-03-31周洪彬ZHOUHongbin

价值工程 2022年10期

周洪彬 ZHOU Hong-bin

（辽宁轨道交通职业学院，沈阳110023）

0 引言

我国正处于经济发展的转型阶段，工业发展水平也处于快速上升时期，对机械设备的生产工作提出了更严格的标准。机械设备的性能、质量与焊接工作的质量和焊接时采用的技术具有密切的联系。目前，人们对机械焊接质量和焊接技术的要求已由之前的低标准向现在的高精度、高标准转变。而机械焊接工作的质量有一系列的综合因素影响，因此必须分析出影响焊接工作质量的因素，探讨机械设备焊接工作存在的问题，采取针对性的措施，提高机械设备的焊接质量，为我国经济发展提供助力。

1 机械焊接相关概述

1.1 机械焊接的内涵

在机械设备的组装工作中，负责组装的人员按照图纸或以往的工作经验将设备的各部分零件组合在一起，最后组装成完整的设备。在设备组装工作中有些步骤采用一般的方法难以起到较好的组装效果，必须采用局部加热的方法，将零件或部件与机械设备的其它部分连接在一起，这种工艺被称之为“机械焊接”。在对零部件进行焊接的过程中，相对结构比较复杂，零部件的焊接方式多种多样，且有些零部件重量和尺寸较大，对焊接质量的提高带来了一些影响，需要妥善处理。

1.2 焊接技术的分类

焊接技术多种多样，根据不同的标准可将焊接技术分为不同的类别，常见的焊接方式有熔焊、压焊、钎焊等。

①熔焊。熔焊是指通过高温条件将焊接口熔化，因为被焊接的两个部分是相互挨着的，在高温和重力的作用下，原先相互分离的两个部件会融合在一起，待两个部分融合在一起之后停止高温作用，再等到温度降低至一定条件下两个部件被牢牢地焊在一起，实现焊接目标。熔焊又可以细分为气焊、电弧焊、激光焊接等，气焊具体如图1所示。

图1 气焊

②压焊。压焊是在一定条件下对待焊接的零部件或组合件施加必要的压力，使得被施加压力的零件产生变形或熔化，使得原先相互分离的部件之间的金属离子互相作用，形成金属键，从而实现焊接目的的一种工艺。压焊工艺的核心是加压，使各个分散的零部件在高压力的作用下成为一体。压焊工艺包括摩擦焊、高频焊和爆炸焊等多种焊接技术。

③钎焊。钎焊是一种常见的焊接方式，在钎焊过程中，钎料的熔化所需要的温度低于焊件，当温度高于钎料熔点后，变为液态的钎料渗透到固体焊件的缝隙处，进而实现部件连接的目的，具体如图2所示。

图2 钎焊

钎焊过程中要注意的是：在钎焊之前，要将焊件表面的氧化膜和锈迹清除干净，提高钎焊的效果和速度。

钎焊工艺结合部位比较光滑，常被用于焊接精密、复杂和由多种材料构成的焊件，如印刷板电路、蜂窝板和合金刀具等，也是被古人最先使用的零件组合方法之一。

1.3 焊接工作质量的影响因素

①焊接者的焊接水平。

焊接技术由多个步骤组成，过程较为复杂，需要焊接人员具有较高的综合素质，焊接不仅要求相应的从业人员具有必要的焊接专业知识，还要求其具有丰富的焊接实践经验，也对焊接人员的心理素质具有较高的要求。如果操作者对焊接缺乏足够的了解，对焊接设备知之甚少，不仅不利于焊接工作的开展，还会带来一系列安全隐患，对操作人员自身带来安全威胁。

此外，部分焊接技术人员综合素质不高，责任观念缺失，安全意识淡薄，在焊接工作中不仅不重视焊接工作的质量，也不注重采取安全保护措施，不仅不利于企业焊接工作水平的提升，还会引发一系列安全事故，给企业带来诸多不必要的损失。

②焊接步骤的顺序。

焊接工作由一系列复杂的步骤组成，而一些步骤的顺序不能颠倒，否则不仅会影响焊接后机械设备整体的牢固性，使机械设备的质量较差，还会导致机械设备在后期使用过程中产生安全问题。因此，合理地设置焊接顺序对于提高机械设备的质量、安全性和耐用性都有相当明显的作用。

然而目前，一些机械设备制造企业的焊接工序明显不合理，也未能结合现实情况对焊接工作的顺序进行调整，导致焊接后的部分稳定性较差，相对劣质，影响机械设备的正常使用，也给焊接工作的顺利进行带来了一定的阻碍。

③焊接后的处理工作。

焊接技术在本质上是对两个组合件之间的缝隙进行焊接，使其形成一个统一的整体，而焊接工序完成后需及时清除残留的焊渣，否则会导致焊接部位产生新空隙，影响设备的稳定性，给企业生产的效率和安全性带来不利影响。此外，当前我国绝大多数地区的机械设备在开展焊接工作时使用的焊料都含有硫元素，若零部件的硬度较高，再加上凝固的速度过快的话，极易产生新的缝隙，如果焊接技术人员在焊接此类材料时未妥善处理潜在的焊渣，会导致缝隙的进一步扩大，大大降低焊接工作的质量，也对机械设备的正常使用带来负面影响。

④焊接结构。

在开展焊接工作前还应设计合理正确的焊接结构，若焊接结构不合理，会大大增加焊接变形的可能性。虽然操作人员会在焊接工序中借助加强板来对各个焊件增加约束，使零部件焊接后的稳固性得到加强，但使焊接件稳定所需的约束不是持续不变的，焊接工作越复杂，加强板等辅助手段所起的约束作用越弱。此外，借助加强板等辅助工具也会增加焊接步骤，增加焊接任务量，对焊接效率的提升带来极为不利的妨碍作用。因此，在开展焊接工作前应对焊接部位和各个零部件进行仔细观察，对焊接结构进行设计并作出优化，减少焊接变形问题的出现，提高焊接工作的质量和效率。

1.4 机械焊接工艺的发展趋势

党和政府大力提倡为实现社会主义现代化而努力，要积极开展经济建设工作，这使得机械设备相关的技术得到迅速发展，而与机械设备生产和制造相关的焊接技术也在处于不断地改革和创新之中。因此，我国机械设备焊接技术未来的发展趋势呈现出以下特征：

①焊接技术数字化。

随着高科技手段的持续普及和新技术的持续发展，各行各业和各个地区都已经开始推广数字化。因而，在机械设备的焊接技术上，数字化技术和信息化手段也在得到了相应的应用，采用数字化手段开展焊接工作可保证焊接工序遵循科学的标准执行，在某种意义上节省了人力、物力、财力，并能提高焊接设备的质量和稳定性。然而，在机械设备焊接步骤中，焊接工艺还是存在着不少问题，也不能最大限度满足一些要求严苛的大型企业对设备的要求，这是由于我国数字化水平仍处在较低水平的缘故。因此，未来我国机械设备焊接工艺的速度化水平将会持续提升，焊接技术的信息化水平与西方国家之间的差距将持续减小。

②焊接过程智能化。

如今，人工智能已经在我国得到相当程度的普及，且在机械制造业中得到了深度的运用。在焊接工艺的开展过程中，人工智能可将操作人员从繁忙的焊接工作中解放出来，要实现这个目标只需培养具有相关操作经验的工程师，编写相应的操作程序，即可实现焊接过程的智能化和自动化。人工智能的使用可大大改善焊接工作效率低下的问题，不仅能对我国城镇化水平的迅速提升提供助力，还能够为工业企业的快速发展予以支持。

③焊接体系网络化。

网络技术的持续发展，使得世界各地先后迈入互联网时代，网络使得世界上各个地区和各个民族的日常活动关联起来。因而，机械设备的焊接工作也应该借鉴这种思想，在保证焊接质量和安全性的前提下，将焊接工艺和焊接步骤进行整理并形成规范化的焊接网络，借助计算机开展远程控制，减少人力资源的投入，大幅度的节省人力资源成本，消除资源的浪费问题，为我国各行各业智能化水平的提高和经济社会的可持续发展提供催化作用。

2 我国机械焊技术接存在的问题

2.1 控制工作不合理导致裂缝

焊接质量受到诸多因素的影响，其中最主要的因素莫过于焊接裂缝。不少设备制造企业在对机械的零部件进行焊接时不能对母材和焊料中含有的硫元素进行精准把控，会使焊接后产生的晶体熔点较低，使焊接后的设备出现裂纹。此外，若焊接工作人员在开展焊接工作时未能做到对线能量正确运用，会使焊接后的部件柔韧性大大降低，在其他力的影响下形成裂缝。焊接环节中不正确的预热、降温过快或过慢也会使焊件脆性增加，进而导致裂纹的出现。

2.2 焊渣未及时清除

大多数的焊接工作者对焊接前的准备工作和焊接过程相对重视，而对焊接后的处理工作相对掉以轻心，导致了在焊接工作完成后产生的焊渣未能够得到及时的处理，残留在焊缝的内部，长此以往使得焊渣进入缝隙中，导致金属脱节，在后期的设备使用过程中极易产生严重的质量问题，导致安全隐患，也会使焊件结合部位出现夹渣甚至导致较大裂纹的出现，影响金属强度和设备的稳定性，对机械设备使用寿命的增加产生极为不利的伤害。

2.3 焊接工序不合理

在大多数的焊接工艺中需要对焊件进行预热和冷却，两个步骤之间的温度相差甚大，会形成较大的温度梯度产生巨大的残余力，可能会导致金属变形，也为焊缝的出现提供了有利条件。因此，焊接工作者应重视焊接技术的顺序设置，焊接工序的混乱将会产生不可挽回的成本浪费。然而，目前一些企业特别是中小企业对焊接过程不够重视，焊接工序不合理，依靠不合理的焊接经验任意设置焊接步骤，生产的机械设备质量劣等，对本企业机械设备生产水平的提高带来了不利影响，不益于机械设备制造企业经济效益的持续提升。

2.4 焊接缺陷

焊接缺陷也是影响焊接技术工作质量的一个比较重要的因素。导致焊接缺陷的因素是多样化的，例如：在焊接之前未能对焊件和焊料表面的油污进行清除，焊接过程中气孔的产生导致焊接部位出现裂缝，过快的熔化速度和潮湿的操作环境均会导致焊接内部的缺陷。在实际的焊接工作中，由于一系列综合因素影响，焊接工作很难完全按照焊接人员的预期标准来进行，所以就会不可避免地产生一些或大或小的焊接缺陷，导致机械设备在后期使用的过程中出现一些问题，这些问题的解决都需要焊接工作人员在后期的处理工作中加大重视，及时处理焊接缺陷，增加机械设备的使用寿命，大幅度提高焊接质量，焊接质量有缺陷的部分如图3所示。

图3 焊接缺陷

3 焊接质量的控制措施

3.1 不断总结，完善焊接技术

焊接技术对焊接质量的高低具有决定性作用。因此，焊接工作人员在开展焊接工作时，应通过多次试验对焊接过程和焊接步骤进行优化和调整，并注重总结以往焊接的成功经验和失败教训，不断调整，使焊接技术达到完善。只有确定焊接工艺的合理参数优化焊接工艺的操作顺序，才能够减少焊接过程中出现的不必要环节问题，大幅度优化生产出来的机械设备提高焊接工作的有效性。另外，焊接工作人员还应对焊接步骤进行记录和分析，并将焊接结果与预期的焊接目标进行比对分步骤进行分析，找出每一个焊接步骤存在的不足之处，不断完善，使得焊接工艺达到先进水平，为本企业机械设备生产工作的顺利开展和市场份额增加打下坚实的基础。

3.2 合理设置焊接参数，减少焊接裂纹

焊接后出现的裂纹会对机械设备的安全性和使用寿命产生重大的影响。因此，焊接工作人员在焊接之前应重视焊接参数的合理设置，尽可能地减少焊接工作过程中或完成后出现的焊接裂纹。设置焊接裂纹时，焊接工作者应对焊接对象进行和精准地分析，根据焊接对象的不同特点设置相应的焊接参数。对金属材料进行焊接时，焊接人员要对产生的焊接应力尽快进行消除，避免焊接裂纹的出现。通过加强板、多层法等辅助手段来提高焊接部位的稳定性，同时参考不同焊接材料的特点来采取加热和冷却的方式，合理设置加热和冷却的步骤，避免加热过快或降温速度过快而产生的淬硬组织，将冷却裂纹出现的可能性降到低水平。

3.3 重视焊接前的预热和焊接后的热处理工作

焊接之前进行预热，能够有效地降低冷却时温度的下降速度，接触中的氢元素得到释放，减少焊接后裂缝的出现。同时还能降低焊接后焊接体的淬硬程度，增强焊接部位的稳定性，预热还可有效地处理案件过程中出现的焊接应力。预热虽可有效地减少焊接过程中出现的裂纹延缓冷却后焊接体温度的下降速度，但预热也应注意一些事项。预热时应注重对组件均匀预热，不均匀的预热不仅难以使焊接应力降低，反而会使焊接应力增加。且在加热过程中，预热温度要保持稳定，不能低于设定的预热温度。当焊接工作由于某一问题不能继续下去时，应采取保温的措施使温度逐渐冷却。继续焊接前还要对焊件进行预热，然后再焊接。焊接前的预热工作可有效降低焊接工作中的焊接应力，提高焊接工作的质量，提高设备的质量和耐用性。

焊接后热处理是在焊接工作完成后对整个组合件或部分组合件进行加热，然后使其逐步冷却的一种方法。焊后热处理的主要作用是消除组合件中的氢元素，改善焊接组织的综合质量，提高结合体的柔韧性和塑性，增强机械设备的综合性能。

3.4 配备焊接质量控制的基础设施

若想对焊接质量进行控制，配备先进的基础设施是极为必要的。若想使焊接质量达到预期目标，就必须对焊接材料和焊接工具做到了如指掌，对焊接过程清晰明了，及时发现并解决焊接过程中出现的问题，根据焊材的不同选择相应的焊接设备。当前，最常用的焊接设备是电焊机。在利用电焊机开展焊接工作时要注意精准把控电焊机的电流，电流不宜过大也不宜过小，应选择合适的电焊电流，否则会导致对使焊接后的组合件质量劣等。因此，焊接人员应不断丰富焊接知识，增加焊接实践，学习电焊机的使用知识，学会精准把控焊接电流，使得焊接工作中电流参数达到最优。

3.5 加强焊接过程的监管

当前，多数地区的设备生产呈现出规模化、机械化的特点。因此，在机械设备制造过程中加强监督是极其必要的。就机械焊接而言，操作人员不仅应在每个焊接步骤设置合理的焊接参数，还应在相应步骤增加监管岗位，配备监管人员。及时发现焊接过程中存在的问题，予以纠正，不能因为某个小步骤出现的错误影响整个机械设备的质量，损害企业的经济效益和社会声誉。因此，机械设备生产企业加强焊接工作的监管十分有必要。