避免激光焊接變形的有效對策

 

　　為了減少激光焊接變形問題，提高不鏽鋼板焊接質量，焊接零件可以從優化焊接工藝參數入手，具體操作方法如下：

　　1積極引進正交實驗法

　　正交實驗法主要是指一種通過正交表分析和安排多因素試驗的數理統計方法。其能夠利用較少的試驗獲取有效的結果，並推斷出最佳實施方案。同時，還能夠進行深入分析，獲取更多相關信息，為具體工作提供依據。一般選擇焊接電流、脈沖寬度及激光頻率等作為重點考察對象，將焊接變形視為指標，將其控制在最小值，並堅持合理原則，將因素水平控制在適當范圍內。如對於厚度為0.5mm的不鏽鋼板，電流可以控制在80~96I/A之間;頻率為2~5f/Hz之間等。

　　2正交表的選擇

　　通常情況下，試驗因素水平數應與正交表中的水平數相一致，因素個數應小於正交表中的列數，合理設計正交表能夠為後續研究工作提供相應支持和幫助。

　　3試驗結果極差分析

　　通過對厚度為0.5mm不鏽鋼板試驗結果來看，每列極差均不相等，證明各要素不同水平具有特殊性，產生的影響也不盡相同，對激光焊接變形影響依次為電流、脈寬及頻率，綜合各項因素，激光最佳焊接工藝參數應將電流控制85A，脈寬為7ms，頻率為3Hz，將焊接工藝參數控制在三個數值能夠保障厚度為0.5mm不鏽鋼板焊接變形最小。

　　對於不鏽鋼板厚度為0.8mm的不鏽鋼板，在滿足焊縫抗拉強度基礎上確保變形最小時，應將電流、脈寬及頻率等參數分別控制在124A、8ms、4Hz。焊接轉盤而厚度為1mm的不鏽鋼板分別為160A、11MS、5Hz。在激光焊接過程中，焊接人員將各項參數控制在合理范圍內，不但能夠提高焊接質量和效率，且能夠避免鋼板變形，滿足生產需求。

　　隨著科學技術快速發展，控制焊接變形技術也隨之發展，如有限元模擬在焊接變形控制中的應用等，通過借助焊接溫度及應力避免焊接變形問題，提升不鏽鋼板應力均衡性，在避免鋼板焊接變形的同時，還能夠提高焊接質量，從而促進相關領域健康發展。

　　激光焊接工藝作為一種有效焊接技術，在提高焊接質量等方面發揮著積極作用。但是，受到激光電流等因素的影響，不鏽鋼板激光焊接存在變形等問題。對此，焊接人員可以采取正交實驗法獲取不同厚度鋼板最佳工藝參數，結合參數進行焊接工作，不斷提高焊接質量，從而最大限度避免鋼板變形情況的發生。

 

焊接電弧的穩定性

 

　　焊接是一種使材料之間形成永久性連接的加工工藝和技術，在多種焊接方法中，以熔化焊的應用最為廣泛，而熔化焊中，點焊機最主要的就是電弧焊。

　　電弧焊以電極和母材之間產生的電弧作為熱源的主要來源，來熔化焊絲(焊條)與母材，在母材上形成熔池，冷卻後形成焊縫。因此作為電弧焊的主要熱源，電弧對於電弧焊有著至關重要的作用。

　　電弧穩定性指的是電弧在焊接過程中保持穩定燃燒而不發生斷弧、磁偏吹等現象的程度。穩定燃燒的電弧具有熔滴過渡過程平穩，電弧弧長變化小，短路飛概較少等優點，所焊焊縫熔深、熔寬、餘高都比較合適，焊縫成型美觀，焊接質量高。相反，如果電弧燃燒不穩定，使得熔滴過渡時飛溉現象嚴重，焊縫成型差，焊縫熔深淺，以及產生氣孔或者夾渣等缺陷，焊接質量就會低。

　　影響電弧穩定性的因素有焊接電源種類及特性、焊接電流、焊接電壓、焊條藥皮和焊劑成分以及電弧磁偏吹等，操作人員的熟練程度以及工件表面的清潔程度也會對電弧穩定性產生影響。

　　生產中提高焊接電弧穩定性的措施和方法是：

　　1、對於采用交流電源的焊接方法，焊接機械手臂其電弧穩定性問題主要是電流過零時電弧再引燃困難，可以通過添加脈沖電流或者在焊接電路中串聯電感來改善電弧的穩定性。

　　2、雙絲焊時兩焊絲之間距離對電弧穩定性有影響，所以雙絲間距要調整得當。也可以采用特殊的電流波形比如雙凹電流波形來解決電弧穩定性問題。

　　3、焊條(焊絲)中加入穩弧劑，使得電弧空間電離度增大，帶電粒子更容易產生，電弧穩定性也可以得到提高。

　　4、焊接在工業生產制造和現代化建設中發揮著重要的作用，對於焊接質量的監測顯得尤為重要，而電弧穩定性又是影響焊接質量的一個重要因素。電弧要達到理想的穩定狀態不現實，所以應使其它因素對電弧穩定性的影響最小化，從而提高焊接質量。

哈氏合金焊接工藝特點

 

　　哈氏合金在焊接性能上接近於奧氏體不鏽鋼，但也有其特性，主要有以下幾點：

　　1、在焊接接頭容易晶間腐蝕。焊接零件包括焊縫的晶間腐蝕、緊靠熔合線的過熱區“刀蝕”及熱影響區敏化溫度的晶間腐蝕等。

　　2、在焊接過程中，焊縫金屬在高溫(375-875℃)時間會長時會形成一種Fe-Cr金屬化合物，即σ相，σ相的性能極硬而脆，且分布在晶界處，造成焊縫金屬沖擊韌性下降而脆化。

　　3、在焊縫上有產生熱裂紋的可能，特別是在終焊點處更容易出現弧坑裂紋。

　　考慮氬保護焊的保護作用好、熱量集中、焊縫質量好，熱影響區小，焊件變形小，使焊縫及熱影響區抗腐蝕性能下降最小，和哈氏合金焊接需求十分匹配，宜采用該工藝，具體是：

　　1、焊前清理

　　由於哈氏合金表面粘附有汙物及氧化物，因此焊接前必須對焊接區域進行清理。清理方法可以采用機械清理，即用角向磨光機對焊接區域進行打磨，直至露出金屬光澤。清理的寬度應達到100mm以上，以確保雜質不進入焊接區域。

　　2、焊機

　　采用WS-250氬弧焊焊機，這種焊機為直流手工鎢級氬弧焊機，具有良好的焊接適應能力。焊接時選用直流正接法進行焊接，直流正接時，鎢級溫度低，焊接轉盤許用電流大，鎢級損耗小，鎢級端部打磨為30°，頭部略為磨出平面。

　　3、焊絲

　　焊絲選用ERNiCrMo-4焊絲。這種焊絲具有優異的抗腐蝕性能和工藝性能，其化學成分與母材相似且含錳量比母材高，在焊接時可改善抗裂性和控制氣孔。特別超低的碳起到了防止晶間腐蝕的危險。

　　4、預熱及層間溫度

　　在室溫環境下哈氏合金焊接一般不需要預熱，只有當空氣中的溫度低於零度時或者濕氣聚集時，才要對母材進行加熱，但加熱溫度也只需達到30-40℃。采用多層焊時，層間溫度必須低於90℃，目的防止在375-875℃過長，引起σ相脆化。

　　5、焊接

　　為減少焊接熱輸入，盡量選用小的焊接電流，快速焊接法進行焊接。另外，由於哈氏合金在收弧位置容易開裂，因此收弧時一定要填滿弧坑，在再次起弧焊接前要對前一個弧坑處進行打磨，然後用軟毛刷清理幹淨後再進行後續焊接。這兩種處理，可以抑制裂紋。

低合金高強鋼焊接性的改善措施

 

　　低合金高強鋼是一類可焊接的低碳工程結構用鋼。其含碳量通常小於0.25%，比普通碳素結構鋼有較高的屈服點σs或屈服強度σ0.2(30～80kgf/mm2)和屈強比σs/σb(0.65～0.95),較好的冷熱加工成型性，良好的焊接性，較低的冷脆傾向、缺口和時效敏感性，點焊機以及有較好的抗大氣、海水等腐蝕能力。

　　另外，其合金元素含量較低，一般在2.5%以下，在熱軋狀態或經簡單的熱處理(非調質狀態)後使用;因此這類鋼能大量生產、廣泛使用。各發達工業國家的低合金高強度鋼產量約占鋼產量的10%。但低合金高強鋼的焊接經常會出現冷裂紋、熱裂紋等問題。

　　1、冷裂紋

　　由於低合金高強鋼中合金元素的含量較低，造成其碳當量處於一個較高水平，使得其具有比較高的淬硬性傾向，在焊接熱影響區極易產生冷裂紋。

　　研究表明，產生冷裂紋的三個主要因素有：一是焊縫金屬或熱影響區硬組織、裂縫金屬內殘留的擴散氫、焊接殘餘應力;二是隨著低合金高強鋼強度等級的增高;三是焊接接頭冷裂紋傾向增大。焊接低合金高強度鋼時，由於雜質而產生的氫來不及逸出，會殘留在焊縫內。另外，隨合金元素含量增多、強度等級的提高，熱影響區有較大的淬硬傾向。

　　為了解決冷裂紋的問題，焊前除了嚴格按照說明書的規定操作外，通過提高材料的焊接性和強度，將冷裂紋的產生位置從熱影響區轉移到焊縫。焊接機械手臂殘餘應力值及其產生的時間也是影響因素之一，如果殘餘應力產生較早，冷裂紋會產生在焊縫處，從而降低熱影響區的冷裂紋。

　　2、熱裂紋

　　熱裂紋是由於焊縫金屬中硫元素、碳含量偏高而產生的，它會形成低熔點共晶物，在焊接應力的作用下，結晶的液態金屬沿晶界開裂，形成熱裂紋。

　　低合金高強鋼焊接時，鋼材和焊接材料的含碳量也相當關鍵。例如，由於鋼中硫元素與錳元素的存在，而形成硫化錳化合物，高熔點的硫化錳會增加鋼的抗裂紋性。另外，減小焊接結構的剛性與控制焊縫成形系數等，對減少熱裂紋的產生也很重要。

電焊機原理與使用技巧

 

　　電焊機是利用正負兩極在瞬間短路時產生的高溫電弧來熔化電焊條上的焊料和被焊材料，來達到使它們結合的目的。結構十分簡單，就是一個大功率的變壓器，電焊機一般按輸出電源種類可分為兩種，一種是交流電源的;一種是直流電的。自動焊接系利用電感的原理做成的，電感量在接通和斷開時會產生巨大的電壓變化，利用正負兩極在瞬間短路時產生的高壓電弧來熔化電焊條上的焊料，來達到使它們結合的目的。

　　電焊機是利用正負兩極在瞬間短路時產生的高溫電弧來熔化電焊條上的焊料和被焊材料，來達到使它們結合的目的。電焊機的結構十分簡單，說白了就是一個大功率的變壓器，將220V交流電變為低電壓，大電流的電源，可以是直流的也可以是交流的。

　　電焊變壓器有自身的特點,就是具有電壓急劇下降的特性。在焊條引燃後電壓下降，在...電焊機的工作電壓的調節，除了一次的220/380電壓變換，二次線圈也有抽頭變換電壓，同時還有用鐵芯來調節的，可調鐵芯... 電焊機一般是一個大功率的變壓器，系利用電感的原理做成的，電感量在接通和斷開時會產生巨大的電壓變化，利用正負兩極在瞬間短路時產生的高壓電弧來熔化電焊條上的焊料.來達到使它們結合的目的。在焊條和工件之間施加電壓，通過劃檫或接觸引燃電弧，用電弧的能量熔化焊條和加熱母材。

　　電焊機的主要功能是焊接。但我在多年的設計、制造、使用中探索出該機的多項其他用途。現將部分技巧簡述如下：

　　(1)在機電設備維修時往往遇上舊設備螺絲擰不動，在這種情況下電焊機就能幫上大忙。方法是：將電焊機的電流調成最大，電壓調到最低。用電焊機地線接外殼，電離子切割機用電焊鉗子挾住一塊碳精棒接要擰的螺絲上。通電幾分鍾到螺絲發熱發紅即停機趁熱滴上點機油或其它油，，待螺絲涼透後一擰即掉。

　　(2)在電機電器維修中遇到銅線、銅排等特殊的部件，部位不能用明火焊接(氣焊)時，可用電焊機低電壓，電流經調整後通過碳棒接到焊接部位上，可用銀焊片或磷銅、焊錫等加助劑進行焊接，也可使銅線自身焊接。

　　(3)在電機維修換線圈時，可用電焊機的低電壓大電流進行定轉子線圈的烘幹、排潮，以替代烘幹箱。

　　做法：將電機端蓋卸掉抽出轉子，把電機定子線圈抽頭，如abc(頭)接在一起，def(尾)接在一起，接通電焊機二次電源，再調電焊機的電流大小控制電機定子線圈的溫度，也可把轉子插入定子線圈以調節線圈溫度。此方法升溫快、濕度均勻、不擇場地，是節時、節能、省力的措施。