焊接工艺参数范文

焊接工艺参数篇1

概述了高压加热器的结构及焊接位置，对焊接工艺参数进行分析，分析结果对掌握该设备的操作要领有重要意义。

关键词：

高压加热器；管子管板；平口焊缝；焊接参数设置

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：16723198（2013）02018802

该高压加热器的管子管板接头形式与以前所生产的高压加热器的管子管板接头形式完全不一样，我国的高压加热器一般采用外角焊缝，而目前国外制造公司都采用内角焊缝或平口焊缝。由于是新的接头形式，我单位从美国进口了专门用于该焊接接头焊接的新设备。基于管子管板接头焊接工艺评定的试验，发现了该接头形式对于焊接工艺的参数设置和焊接设备对焊接程序的编程有特殊要求，通过工艺人员对设备资料的消化吸收和实际的操作试验，掌握了该设备的操作要领和焊接参数。

1高压加热器概述

1.1高压预热器

该机组共4台高压加热器，计有12972个管子管板焊口，该高压加热器的管子管板接头形式与以前生产的管子管板接头形式完全不一样，我公司以往生产的高压加热器，管子管板接头均为外角焊，如图1a所示。外角焊缝由于管子伸出管板5mm，容易引起冲蚀，同时对水流有阻碍作用，目前国外制造公司均已采用内角焊（图2所示）和平口焊图1a）所示。

1.2高压预热器管板焊接位置

内角焊对水流阻力最小，且不易冲蚀，但对自动焊设备要求较高，且小口径管子不易实行自动焊，国外公司均采用手工填丝氩弧焊，生产效率低，质量不稳定。

平口焊相对外角焊来说，不易引起冲蚀，水流阻力小，且又容易实行自动焊接。

本人根据几个月对管子管板接头自动钨极氩弧焊的经验，进行了高压加热器管子管板接头的焊前试验。通过试验，已基本掌握了目前世界上最先进的管子管板焊机的编程和操作，确定了管子管板平口焊的最佳焊接参数，焊缝质量稳定可靠，通过了ASME标准的要求和产品的技术要求。

2焊接工艺参数选择试验

2.1焊接材料选择

高压加热器管子管板接头形式和规格如图3所示。

将焊缝控制在此尺寸范围内且管口内侧又不熔化，所以采用脉冲钨极氩弧焊，采用脉冲氩弧焊控制了电弧能量的输入，增大了焊道的深宽比，借助峰值电流将焊件焊透保证一定的熔深，在熔池明显下塌之前转到基值电流，使金属凝固，消除了焊穿现象，能够使焊缝成型得到精确控制。管子的壁厚为2.77mm，最小泄漏通径须≥（2/3×2.77）=1.85mm。根据产品的技术要求，通过编程对焊接规范参数进行多次调整试验。

2.2焊接电源选择

外高桥高压加热器产品的管子管板焊接接头采用连续焊接，第一层焊接电流主要是保证焊缝有足够的熔深，所以第一层电流应控制在管口内侧不熔化为基准。第二层焊接电流过大则焊缝较坦，达不到焊缝高度（最小泄漏通径）要求，且容易将管口熔化，电流过小则不能将焊丝熔化，焊缝成型狭窄。

2.3焊接速度选择

为了能取得一定的熔深，又保证管口内侧不焊穿，焊接速度过大和过小都会造成一定的影响。若焊速过快，则焊缝较薄，达不到标准的要求。焊速过慢，则容易将管口内侧熔化，且生产效率低。

2.4送丝速度选择

送丝速度过大，则焊丝难以熔化，送丝速度过小，则焊缝高度难以达到要求。

2.5焊接分段

管子管板接头焊接位置是全位置，通过试验，根据不同的焊接位置，将管子管板接头的每个管接头分为两层每层焊接分为四个焊接段，见图5所示，引弧位置为图中的19（点钟）位置。

2.6电弧电压

电压过大则钨极与焊件间的距离增大，造成熔深不足，氩气保护效果不佳，焊缝中易产生气孔；电压过小，焊缝狭窄，钨极容易烧损。第一层的电压值以保证足够的熔深即可。第一层焊后由于具有一定的焊缝高度。故第二层电压值应略大于第一层电压值。

表中试样的最小泄漏通径均大于1.85mm，且该参数范围较小，说明焊缝熔深均匀，成型良好。试验结果完全符合工艺和ASME考核要求。并且，此规范参数成功地用于高压加热器产品的管子管板接头的焊接，该产品的管子管板接头均顺利通过了压力试验。

3结论

（1）通过试验，熟练掌握了（目前世界上最先进之一）管子管板焊机的编程和操作。

（2）确定了高压加热器管子管板平口焊的最佳焊接规范参数，焊缝质量稳定可靠，生产效率更高，并迅速应用于高压加热器管子管板焊接生产中去，保质保量的完成工作。

（3）经过参与焊前试验，我把自己的焊接经验传授到班组里的其它同事，使得其它同事也掌握了相关技术，并迅速应用于生产该产品的工作中去，群策群力快速的完成了生产任务，并通过了产品质量的考核要求。

参考文献

[1]姜焕中.电弧焊及电渣焊[M].北京：机械工业出版社，1988.

[2]中国机械机械工程学会焊接学会编.焊接手册.第一卷.焊接方法与设备（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2001.

[3]中国机械机械工程学会焊接学会.焊接手册.第三卷.材料的焊接（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2001.

[4]俞尚知.焊接工艺人员手册[M].上海：上海科学技术出版社，1991.

[5]雷世明.焊接方法与设备[M].北京：机械工业出版社，1999.

焊接工艺参数篇2

关键词：铝合金；焊接工艺；计算机辅助；系统设计

铝合金焊接工艺设计是铝合金焊接工作中必不可少的环节，它是通过现有的铝合金材料、铝合金技术、铝合金设备以及工艺知识和人员等，按照铝合金产品的结构、功能和质量等需求来对相关的焊接接头形式进行设计，对铝合金的焊接方法进行合理的选择，并对铝合金的焊接工艺参数、焊接工艺规程进行制定[1，2]，从而让焊接出来的铝合金产品可以达到相关质量、功能和效益等标准要求的设计活动。铝合金焊接工艺的设计过程比较繁杂，而利用铝合金焊接工艺计算机辅助系统可以很好帮助铝合金焊接工艺设计人员减少工艺设计周期[3-5]，有利于铝合金焊接工艺设计工作效率的提高。

1铝合金焊接工艺计算机辅助系统设计

1.1铝合金焊接工艺计算机辅助系统设计功能模块

本文所设计的系统模块主要有铝合金产品焊接工艺设计，铝合金产品信息与结构管理、铝合金焊接工艺评定，铝合金焊接质量管理，铝合金焊接材料和焊接设备管理，铝合金焊接质量管理、用户管理与应用工具几部分组成。此模块安装在Client/Server上。功能模块如图1所示。铝合金焊接产品结构与技术文档管理。此模块的功能是对于铝合金焊接产品的结构和信息进行系统化的管理。铝合金焊接产品的装配结构、铝合金产品不同应用角度所展示的视图都通过铝合金焊接产品管理来完成，其中包括铝合金焊接工艺信息和铝合金焊接结构各个层次的铝合金焊接接头。铝合金焊接产品信息子模块主要由与铝合金焊接产品有关的所有类别的技术性文件、铝合金焊接工艺标准、铝合金产品图纸、铝合金焊接工艺文件以及铝合金焊接质量检验报告等内容组成。其中铝合金焊接工艺文件通常以Word文档形式显示。随着铝合金焊接产品的增多，铝合金焊接工艺文件也会随之增加。铝合金焊接工艺文件对于企业来说非常重要，它可以说是铝合金焊接技术的重要档案资料，在以后的铝合金新品设计和生产中可以随时借鉴和参考，因此必须谨慎存储。此模块具有对不同的人员进行不同的查询方法设置的功能，并对工艺信息的各种查询方法进行了设置，以便于设计人员对工艺文档进行复制、删除等操作。铝合金焊接工艺设计。此模块是本系统的核心部分，铝合金焊接工艺设计由此模块完成。铝合金焊接工艺设计主要由铝合金焊接方法、铝合金焊接接头设计、铝合金焊接工艺过程规划、铝合金焊接质量检验要求和铝合金焊接工艺参数等子模块组成。铝合金焊接工艺设计中的重要技术工作就是铝合金焊接接头的设计。铝合金焊接接头设计是通过铝合金焊接工艺特点和铝金产品条件按照铝合金产品的零部件图纸或者铝合金产品的整体规划图对铝合金焊接产品的各种接头类型和尺寸参数进行选择。本系统利用了OLE技术在该模块中嵌入计算机辅助设计软件，通过计算机辅助设计软件来标识铝合金焊接结构部件图中的不同的焊接接。此模块对所有铝合金接头进行种类的划分，通过计算机辅助设计软件来对铝合金焊接接头进行参数化的设计。通过此种方法使铝合金焊接接头设计工作的效率得到了有效的提高。在铝合金焊接工艺设计中还需要对焊接参数进行冗余检查，包括铝合金焊接热输入和铝合金焊接耗材的自动统计和计算等，此模块就可以很很的实现上述功能操作。此模块中还设置了对于不同工作内容的技术人员进行导航的功能，使他们都可以利用此系统进行需要的操作。铝合金焊接工艺测评。此模块功能主要用于对铝合金焊接工艺进行测评。铝合金焊接工艺测评模块由铝合金焊接工艺测评任务书、焊接工艺评定报告、化学和力学测试管理以及不同类别的铝合金焊接接头机械组成。铝合金焊接工艺质量管理。此部分的功能由铝合金焊接工艺的质量检验要求、铝合金焊接工艺检验方法、铝合金焊接工艺检验结果、铝合金焊接工艺焊缝返修等内容组成。铝合金焊接工艺用户管理与软件应用。此部分主要实现对铝合金焊接工艺系统进行参数设置，对系统内的所有用户信息进行管理以及对系统内的信息进行安全管理的功能操作。此系统可以根据使用者的使用权限给所有用户设置不同权限的登录帐户。此模块对于信息的安全管理体现在，系统对于使用者信息能够进行有效认证，对于使用者的访问权限进行不同的控制操作，并能够确保传输信息与存储信息的完整性和保密性。软件应用是指通过嵌入性技术将各种应用软件嵌入到系统中，使系统具有更多的实用性，例如计算机辅助设计软件AutoCAD，文档应用软件Word都是本系统所使用的嵌入性软件。

1.2铝合金焊接工艺计算机辅助系统设计关键技术

铝合金焊接工艺中的焊接接头的参数设计中使用了计算机辅助设计软件AutoCAD技术。本系统模块中的铝合金焊接接头的参数设计就是对AutoCAD的参数设计进行了利用与模仿。此参数设置一次之后可以在以后的设计中重复使用。本系统还使用了进行了网页设计，使此系统可以在web环境下运行，并且程序可以在服务器端口运行，以此降低对于客户端的要求。

2结语

铝合金焊接工艺计算机辅助系统可以有效的提升铝合金焊接工艺设计人员的工作质量与工作效率。网络化与信息化的工作方式也可以帮助生产企业不断提高铝合金焊接产品的生产质量。

［1］刘仕伟.计算机辅助铝合金焊接工艺设计系统[D].重庆大学,2004.

［2］徐明珠,范守文,杨蓉.汽车铝合金薄板零件电子束焊装过程及其计算机辅助工艺设计[J].机械设计与制造,2006(2):49-50.

［3］黄永生.计算机辅助焊接工艺设计系统[J].机械设计与制造,2011(1):100-101.

［4］孔建寿,吴玲珑,张勇.面向Intranet的焊接工艺计算机辅助设计系统开发[J].焊接学报,2005,26(5):36-40.

［5］谢娜,王春伟.计算机辅助焊接工艺设计数据库软件系统的开发[J].电焊机,2005,35(10):54-57.

焊接工艺参数篇3

关键词：焊接；焊枪摆动；自动化

1 引言

本课题针对П型超超临界锅炉受热面管系中活动连接件的焊接技术，研究探讨采用龙门式气体保护机械焊的可行性。为了控制焊缝的宽度，获得高质量的焊接和焊缝成形，本项目以自动焊接系统子课题：焊枪摆动和焊枪角度调节机构为研究对象，设计能够实现多种摆动控制、结构紧凑、操作灵活方便的机电一体化系统，通过触摸屏调节摆动参数，实现焊接工艺参数的调试，使得焊缝满足工艺要求。

2 焊枪摆动与焊接角度调节装置

采用自动化焊接要求装置配备送丝盘机构，实现自动送丝，焊丝的型号及送丝的速度决定了焊缝的宽度，通过调节送丝的速度实现焊缝宽度的调节的范围有限，所以简单的直线焊接无法满足不同焊接工件的焊接工艺要求。为了实现自动焊接设备的自动化焊接并提高自动化焊接程度，实现更宽范围的焊缝宽度控制，提高焊接效率，改善焊缝表面，多道焊不同焊层的焊接质量，尽可能降低焊接缺陷，使得自动焊设备能适应不同工件厚度及工艺要求，必须设计焊枪摆动与焊枪角度调节装置，这是本项目研究的主要内容。

2.1 自动焊焊缝成形工艺实现原理

焊枪摆动自动控制是实现横缝自动焊焊缝成形的关键，铁水的流动和分布可以通过焊枪摆动方式控制来实现，并进而控制焊缝的形状。摆动参数见图1。结合焊接工艺，设置5个焊枪摆动参数：摆幅-控制焊缝的宽度；摆动中心O-调节焊缝的中心位置；焊缝两侧停留时间tl和t2-控制焊肉在焊缝两边的分布；摆动速度VB-控制铁水的流动、焊缝余高和焊波的大小。

图1 焊枪摆动参数

根据图1可推导出焊波宽度L和焊接速度VH、摆动参数之间的关系为：

式中

L-焊枪往复运动一个周期焊枪移动的距离，即焊波宽度，mm

VH-焊接速度，mm/s

VB-摆动速度，mm/s

t1，t2-焊枪在焊缝上边缘和下边缘停留时间，s

Ll，L2-焊枪摆动在上停留时间和下停留时问内焊枪移动的距离，mm

L3，L4-焊枪在往复摆动期问内焊枪移动的距离，mm

M-摆幅，mm

由式1可知，焊波宽度由4个部分组成、不同的焊接速度和摆动参数、焊波宽度就不一样、合理选择这些参数可获得光滑、美观的焊缝。

要获得不同的焊枪摆动波形，可以通过改变L1，L2，L3和L4的不同组合方式实现。可根据焊道的位置来选择焊枪的摆动方式，以获得优质的焊缝。

一套焊接参数规范包括“焊道数”、“左摆幅”、“右摆幅”、“左摆速”、“右摆速”、“左停留” 、“右停留”、“中停留”，改变参数的组合方式，可以实现焊接焊缝宽度、焊缝厚度、焊缝截面形状的控制（图2）。在自动焊接过程中，通过设定不同焊道的焊接工艺参数，就可以连续地完成多道焊缝的一次性焊接。

图2 参数设定及其焊接工艺对应关系

2.2 焊枪摆动与焊枪角度调节装置

焊枪摆动与焊枪角度调节装置如图3所示。该装置系统的摆动机头驱动采用步进电机，传动是滚珠丝杠螺母、导轨是线性滑轨，这样能实现焊枪快速、平稳、精确的往复直线运动，而且可以实现摆动幅度和速度的自动调节，对应实现焊缝宽度和厚度的控制。焊接角度调节是通过旋转第一旋转夹具3和第二旋转夹具4，调节焊枪的相对位置，从而实现焊枪空间角度调整。

图3 自动化焊接焊枪摆动与角度调节装置

（1）摆动器；（2）连接摆动器夹具；（3）第一旋转夹具；（4）第二旋转夹具 ；（5）焊

2.3 人机交互操作与工艺参数设置界面设计

本系统的触摸屏界面采用的是图形界面设计方式来设计的，使用FX系列的GT Designe2人机交互界面软件设计出显示系统画面，GT Designer2提供了多种功能组件、控制器件库和图形控件，通过组态出的各种显示和控制功能实现系统操作状态、当前过程值及故障的可视化。

3 结束语

本项目所设计、制作的焊枪移动和摆动机构结构紧凑、操作灵活方便、参数调节精确，在焊速控制和焊枪摆动方面，达到了设计参数和性能要求，减轻了工人劳动强度，提高了焊接生产效率和焊接质量。

参考文献

[1]王刚，郝建初.高炉横缝CO2自动焊焊接工艺[J].焊接，1998，9（9）：20-22.

[2]王铁钧，崔彤.焊枪摆动系统在焊接中的应用[J].焊接，2004，1（1）：39-41.

[3]雷毅.微处理机在横缝摆动自动焊接系统中的应用[J].制造业自动化，2003，10（10）：56-59.

[4]刘俊，杨惠勤，汪烨，施桢.超超临界锅炉受热面管系连接件自动化焊接系统设计[J].机械设计与制造，2012，3（3）：81-84.

焊接工艺参数篇4

根据《规范》要求实施焊接工艺评定存在以下问题，需要焊接技术人员予以解决：1）如何确定一个工程所需要的WPS数量；2）根据工程所需要的WPS，做多少个焊接工艺评定；3）根据评定结果如何根据规范规定编制WPS。对上述问题的解决就是一项工程焊接工艺评定的策划和实施，是工程施工前重要的技术准备工作之一，也是当前钢结构工程施工和管理过程中的薄弱环节。为便于理解和实施，本文以某高层建筑钢结构中的箱型柱（图1）为例，按照《规范》要求介绍焊接该柱所需要的WPS数量以及需要支撑的焊接工艺评定。根据《规范》对焊接工艺评定的要求，图2给出了WPS策划和实施焊接工艺评定的流程。

1．1WPS数量的确定

WPS的数量与施工单位所承接的钢结构工程的设计节点形式，钢材类型、规格，采用的焊接方法、焊接位置、坡口形式，所选用的焊材等有关，这些因素是确定所需WPS数量的依据。对一项工程而言，确定WPS的数量是焊接工艺评定策划和实践中的关键和难点。为了确定工程焊接所需要的WPS数量，首先将构件按类型进行分类，例如柱、梁、支撑等；其次是收集与构件焊接相关的信息，包括材料等级和厚度范围、接头形式、焊接类型等；最后根据焊接基准图、焊接施工现场的条件以及选用的焊接方法、焊接位置、坡口形式来确定所需的WPS。具体的实施步骤如下：1）构件分类；2）根据合同技术规范以及设计部门提供的材料清单明确母材的类别、等级和厚度；3）根据焊接基准图和结构设计图识别出接头种类和焊缝类别；4）根据施工单位的设备能力以及工程结构特点确定使用的焊接方法和位置；5）根据焊缝类别和焊接方法，确定焊接接头的细节（坡口形式）；6）根据选用的焊接方法以及对应的母材类别和质量等级选择合适的焊接材料；7）综合上述信息，确定所需的WPS。以图1所示的箱型柱为例，根据上述步骤2）、步骤3）可将与焊接相关的信息收集后以表的形式罗列出来（见表1“工程状况”一列），再根据步骤3）—步骤6）策划出该柱焊接所需的WPS数量（见表1“拟采用的焊接工艺”一列）。值得注意的是，在该阶段最重要的是防止所需WPS的遗漏。另外，对于定位焊以及焊缝返工等，也应编制相应的WPS，必要时实施相应的焊接工艺评定。

1．2焊接工艺评定数量的确定（图2）根据表1（工程状况见图1）中所需要的WPS和工程采用的焊接规范（本例采用GB50661），首先确定以下3个事项：1）对于施工单位已经评定过并且在有效期内的WPS，如果适用于本工程可以直接使用；2）是否有免除评定的WPS，如果有，可以直接编制“免除评定的WPS”；3）根据已有的PQR，在《规范》允许的覆盖范围内编制适合本工程焊接节点的WPS。如果以上3项均不能满足，则需要对WPS进行评定。另外，同一焊接工艺评定可支持不同的焊接工艺规程（规范允许范围内），要熟悉规范中涉及的变量要求才能达到以最少PQR数量支持最多的WPS，所以确定焊接工艺评定要从工程整体的焊接要素考虑，尽量避免仅为某一个单独焊接节点进行评定。根据《规范》要求，以下方面应是确定焊接工艺评定的主要因素。1）母材：同级别的母材，质量等级高的可以替代质量等级低的。本例中箱型柱母材为Q345－B／D，所以焊接工艺评定试板应全部选用Q345－D。2）母材厚度：对于焊接试板厚度的选择，应充分利用《规范》给定的覆盖规则，尽可能宽地覆盖，为今后其他工程的WPS提供支撑。如本例中的对接焊缝，尽管拟采用实芯焊丝气保焊（GMAW）和埋弧焊（SAW）组合，但就母材厚度要求，二者均应覆盖25～80mm。限于《规范》规定，选择1块试板厚度不能覆盖，所以必须选择2块试板。表1中选择了20mm和50mm两个厚度，这样覆盖的范围就扩大为3～100mm，在以后的工程中只要满足其他相关要素的要求，在此范围内的材料厚度，就可以利用该PQR的支撑而直接编制WPS。3）焊接位置：横焊（H）可代替平焊（F），立焊（V）不能代替其他位置，也不能被其他位置代替。本例中GMAW为F、H、V三个位置，SAW为F，丝极电渣焊（ESW）为V，根据焊接位置覆盖原则，试板焊接位置为GMAW：H、V，SAW：F，ESW：V。4）接头和坡口形式：《规范》对接头形式的变化要求重新进行工艺评定，而对坡口变化是否重新进行评定没有明确，只是对“带衬垫板和清根全熔透焊缝互相替代”作了规定，所以参照了AWSD1．1的规定除了部分细节（诸如坡口角度误差、钝边误差、组装误差等）符合要求外，坡口形式的改变均需要重新进行焊接工艺评定（免除评定的标准坡口除外）。为此，焊接试板的坡口应根据工程焊接拟采用的坡口形式，分别选用单面衬垫板或反面清根的全熔透焊缝。基于以上要素，针对本例箱型柱所需的WPS，根据《规范》和该柱焊接要求确定了所需要评定的WPS数量（表1“所需的焊接工艺评定”一列）。

1．3焊接工艺评定过程中的注意事项

在具体实施焊接工艺评定时，有些焊接工艺评定试板形式比较明确，如对接接头使用的评定试板，无论是全熔透（简称CJP）还是半熔透（简称PJP）试板均容易制备，但有的评定试板相对较难，如T形接头的ESW评定，要转化为十字接头才能实现制备拉伸试样的目的。为此，在焊接工艺评定的实践中，要仔细研究规范的要求。对因规范限制而不能实现的工艺评定，应与工程代表或监理协商，提出可替代的试板，以达到评定之目的（GB50661关于工艺评定的可实施性将另行讨论）。另外，在实施焊接工艺评定试验的流程中。

1．4WPS的编制

WPS主要包括3个方面，即基本信息（材料、方法等）、焊接参数和相关技术措施。PQR一旦形成，焊接技术人员就可以在此基础上，根据规范的要求和规定编制WPS。在编制WPS时，最重要的是焊接参数和预热温度的确定。值得注意的是，WPS并非简单地将焊接工艺评定方案（pWPS）直接转换，而是依据所采用的焊接规范要求和规定与PQR记录的参数进行编制。

1．4．1焊接参数的确定例如在选择某层焊接电流范围时，应根据PQR的数值，按照规范允许的变动范围来确定，这样才能保证焊缝的性能满足预定的要求。表3给出了一个说明示例，以供参考。另外，对于电流I较大的焊接方法（如SAW），应根据焊接技术人员的经验适当缩小范围，使WPS起到指导实际焊工操作的目的。

1．4．2预热温度的确定无论工艺评定所选用的母材厚度是否需要预热，在编制WPS时必须充分考虑实际施工过程中母材不同厚度和结构拘束对焊接最低预热温度的影响。如果没有PQR的支撑，在一般拘束度的条件下，可选择规范推荐的最低预热温度。例如t＝32mm／Q345－D的工艺评定（无需预热）合格后，能够覆盖t＝64mm的母材。基于该PQR编制的WPS，必须要考虑当t≥40mm时的预热温度。通常的处理方法是在WPS中设置不同厚度范围的预热温度值。而对拘束度大的结构焊接时，还要适当提高预热温度，这时可以根据特殊的结构编制新的WPS。反之，如果降低规范规定的预热温度，就需要重新进行相应的工艺评定。

2结语

当前在钢结构工程施工中存在的焊接工艺不足、施工管理不到位的现象，即使在一些特大的钢结构工程中，也存在WPS不规范、工艺评定不足等缺陷。新规范的颁布无疑对推动和规范焊接工艺评定起到重大作用，但一定要充分理解和应用规范规则，才能安全又经济地达到焊接施工管理要求。通过实践总结了WPS和工艺评定策划与实施注意事项，对指导钢结构焊接施工前技术准备工作具有现实意义。

焊接工艺参数篇5

关键词： 小直径筒体焊接 工艺

中图分类号： TG439 文献标识码： A 文章编号：

正文： 所谓非机加工小直径筒体，在国家标准规范里，并没有明确其直径范围是多少，一般以卷板机能卷制最小直径。有的筒体直径不大于500mm，坡口采用半自动火焰或是手工火焰切割；然后打磨至露出金属光泽，手工电弧焊焊接；也有的小直径碳素钢、低合金钢和奥氏体不锈钢筒体，一般指内径φ≤600mm，筒体壁厚δ≥3mm，长度L ≤1500mm。坡口以机械加工坡口为主，一般都是小型的压力容器。如气瓶、立式反应罐等。压力容器对焊接要求严格得多，小直径筒体焊接还包括了一些人能进去但不能施焊的压力容器，比如：600--700mm锅炉汽包，人仅能进去检验、但不能处理焊道、不能焊接。像这样的小直径筒体，可以参照GB150《固容规》去焊接。

小直径筒体焊接有如下几个特点：

仅能单面焊接；

焊缝必须为全熔透焊缝！在电焊工考试中有一个比较严格的项目，就是关于管道焊接或者针对于小直径筒体焊接的，叫做“背透”。所谓的“背透”，就是单面焊接，双面成形。

施焊不能过流、焊接工艺要求极为苛刻。

对坡口要求高、返修难度大，严格的焊道甚至不允许返修。

小直径筒体焊接方法有两种：一是手工焊接、一是自动焊接，下面我们就逐一介绍这两种方法的焊接工艺。我们将从人、机、料、法、环等五个方面阐述：

一、焊接工艺方法：

1焊接坡口加工：在实际生产中坡口机加工小直径筒体与封头环焊缝焊接较容易；为保证焊接的质量，坡口尽量采用机械加工坡口，这样可以减少坡口处的氧化层，得于焊接和清理，如果采用碳弧气刨加工坡口，必须清除渗碳层，而且需要用角磨砂轮机进行打磨。坡口有设计要求的，一定遵照设计要求施工，没有设计要求的，要参照相关规范与标准施工。

2.常用的焊接工艺方法：手工钨极氩弧焊(GTAW)打底，焊条电弧焊(SMAW)填充、盖面。即氩—电联焊。对于非机加工坡口来说由于坡口角度偏差大，表面可能有凹凸不平，致使筒体与封头、筒体与筒体间装配后间隙大小不一致，经常造成手工钨极氩弧焊未焊透或是带垫板的焊缝熔敷金属流入垫板与筒体内壁之间，致使焊缝的射线探伤不合格。 所以在筒体在氩—电联焊时，要采用机械加工坡口。

3.焊道布置方法：A：环缝带垫板焊接；封焊垫板两侧；B：环焊缝背透。

二、施焊有关人员：

1.焊接工程师应根据NB/T47014（JB/T4708）《承压设备焊接工艺评定》的要求编制《焊接工艺指导书》，指导施焊人员的操作，建立特种作业人员管理体系、《焊接操作规程》等。

2.由于小直径筒体焊接的要求很高，对施工焊的有关人员要求也特别的高，其一就是铆工下料、坡口对接、筒体校直、封头检查等，都需要一个有要验、有水平的铆工；其二就是对施焊人员要求也高，施焊人员在操作前，要做以下工作：

A：图纸及工艺交底；

B：焊工考试：尤其是考施焊范围内的平口、纵缝、横缝等；

C：焊接试件的检查：也是对施焊焊工的检查，包括力学性能检验，UT、RT检验等。

三、机具：机具的准备分两个方面，一个是坡口加工，需要小型车床，一个是焊接机具，即电焊机，电焊机的选用只要能满足氩弧焊接所需要的电流、电压及稳定性就可以了。UT、RT所用的仪器等

四、材料：焊接材料宜根据筒体材料确定，如筒体材料为20钢、Q235B钢，则在氩—电联焊时，选用焊丝为H08Mn2Si,电焊条选用E4315型（J427）；如果筒体材料为Q345R，选用焊丝为H08Mn2SiA，焊条选用E5015（J507）型低氢碱性焊条。

五、关于环境，由于小直径筒体设备，占地小。自重轻，所以宜在车间内施焊，这样可以保证焊接质量，如果在室外时，需要采取一定的防护措施，包括防风、防雨、焊口防锈等。

下面举例说明小直径筒体焊接的过程。

一、焊前准备；选择直径为450mm壁厚为8mm的Q345R筒体进行2个不同的焊接工艺实验对比，（有垫板和无垫板）

1：坡口形式及加工 对于8mm厚的钢卷制的筒体与封头焊接时；常用的坡口形式有两种I形和Y形；I型坡口仅适用不非熔透焊接常压容器或盛瓶，机械坡口加工[如下图所示]

2：组装定位 定位焊缝长度25~30mm 间距不大于150mm

3：焊前清理 坡口清理 打磨 焊丝用无水乙醇或丙酮去油垢

4：采用氩—电联焊。

二、焊接材料；根据接头与母材等强度原则GTAW用焊丝H08Mn2SiA和纯度为99.99%以上的氩气； SMAW用低氢型碱性焊条E5015[J507]使用前进行350~400度烘陪，保温时间不少于1h。焊条要存放在保温筒内，要随用随取！

1.垫板；材质为Q345R 厚度6mm 宽度30mm

2.焊接设备：用符合要求的电焊机。一般宜用BX型电焊机。

3.焊接参数及焊接顺序：（见下表）

方案一：焊缝背面带垫板，采用钨极氩弧焊封焊板两侧 焊条电弧焊填充 (SMAW)及盖面的焊接工艺

注：氩弧焊氩气流量：8～10L|Min 型式如下：

焊后进行100%RT探伤，Ⅱ级以上为合格，一次探伤合格率达100%；未发现未焊透，表面气孔等缺陷；探伤结果满足相关要求。

方案二：焊缝背面不带垫板，采用手工钨极氩弧焊打底，焊条电弧焊填充，最后用细丝埋弧焊的焊接工艺。

焊后进行100%RT探伤，Ⅱ级以上为合格，一次探伤合格率达100%；未发现未焊透，表面气孔等缺陷；探伤结果满足相关要求。

结果分析

1：在上述工艺实验分析中；均采用的是氩—电联焊，当进行很好的层间处理后。未出现未焊透的现象。

2：对于带垫板的焊缝，必须用手工钨极氩弧焊对垫板两侧进行封焊然后用焊条电弧焊进行填充，否者熔敷金属流入垫板与内壁之间，造成探伤结果不合格。因为焊缝带垫板，垫板在于筒体内壁装配时有的部位间隙较大，焊接时熔敷金属很容易流入垫板与内壁之间。

3：对于不带垫板的焊缝，采用传统的焊接工艺，GTAW打底 SMAW填充盖面，这样能保证焊接质量的，但需要注意的是，在用SMAW填充过程中，一定要进行层间处理！否则，一旦在填充层出现焊接缺陷，则处理起来很麻烦和费力。氩—电联焊的关键就在于填充层。要做好层间打磨、层间焊道的清理工作。

小直径筒体焊接---机械自动焊：

机械自动焊接：是机械化大生产的需要，也是生产力发展的趋势。近十几年来，我国在焊接装备制造业技术水平有了长足进步，焊接装备的成套性、自动化程度、制造精度和质量都有了明显提高，各种焊接设备的应用范围正逐步扩大，小直径钢筒体就是一种适合专机焊接的典型结构件。这种钢筒体内侧焊缝手工施焊非常困难，甚至无法手工焊接，焊缝质量很难保证，且效率低、劳动强度大。因此，使用专机焊接是最理想的焊接方法，在此以一种小直径钢筒体的专机焊接应用技术作以下介绍。

1 小直径筒体自动焊接机

1.1 设备简介

焊接专机主要用于筒体内、外纵缝的自动焊接，主要结构由焊接操作机和电动机调滚轮架组成；操作机主要由立柱（包括提升机构、防坠落保险装置及配重部件）、横梁（包括齿条及横梁驱动部件）、机头等部件组成，电动机调滚轮架由一组手动机调主动滚轮架、一组手动机调从动滚轮架和底座组成。

1.2 设备特点

本焊接专机具有以下几个特点：

焊接质量高、焊接速度快、线能量小、工件变形小；

生产率高、人工消耗少、操作简单；

分埋弧自动焊接和气体保护焊接，能节约焊材。

2 焊接工艺

2.1 坡口尺寸

焊接坡口的几何形状、尺寸和制备方法会直接影响到Q345R焊接接头的质量，焊缝的根部缺口往往是各种裂纹的起源地。本文所述的小钢筒，当板厚小于10mm时, 对接纵缝可采用单面V型坡口；当板厚大于10mm时，可采用双面坡口，制备方式为机械加工坡口。钝边高度、组对间隙、焊接参数之间须保持良好的匹配，匹配不当可导致在焊接时出现穿丝现象，或不能将钝边完全熔合, 容易产生钝边未熔现象。坡口形状示意图如图3所示，其中：δ表示板厚, α表示坡口角度，b表示根部间隙，p表示钝边高度。推荐坡口尺寸：α= 45°~ 60°，b=0~2mm，p=0 ~5mm。

2.2 工艺参数

Q345R钢焊接参数包括能量参数、温度参数和操作参数三部分。能量参数是指焊接电流、电弧（焊接）电压和焊接速度；温度参数则包括预热温度、层间温度和后热温度；操作参数主要由焊接位置、焊接顺序、焊接方向和焊道层次等参数组成。在这些参数中，能量参数和温度参数对接头的质量和性能起决定性的作用。对本文所述的小直径钢筒体而言，属于容器钢且材料为中厚板，能量参数对其焊接接头起主导作用。

下面举例说明小直径筒体焊接工件过程：

小直径钢筒体工件规格：直径=400 mm，壁厚=14mm，长度=1500mm，材料为Q345R。坡口制备：α=50°，b=0mm，p =2mm。焊接方法：富氩气体保护焊，焊丝型号：H08M2SiA，焊丝直径：φ1.2mm, 焊枪行走角：90°。焊缝余高控制在1mm以下。

各焊接工艺参数见附表。

3 焊前准备及焊接

3.1 焊前准备

为了保证小钢筒的焊接质量，降低故障率，正确使用焊接专机，增加设备寿命，必须做好焊前准备工作，主要有以下几点：

3.1.1 检查零件坡口尺寸是否符合要求；将坡口内、外壁50 mm范围内的铁锈、油污、水分等清理干净。

3.1.2 检查保护气体是否合格，气体量是否足够，各电路、气路是否正常。

3.1.3 焊接电流、电压等焊接工艺参数是否符合要求。

3.1.4 检查焊接专机“急停”开关是否复位。

3.1.5 按工艺要求调整好焊接速度，送上动力电，按下“启动”按钮调整机头位置，使焊枪移到与焊缝合适的位置。手动运行一次校核焊接速度是否可靠。

3.1.6 检查各部分的数据是否输入正确，将手控盒上的“手动/联动”开关扳到 “联动”位置，保证各部分处于同步运行状态。

3.2 焊接

完成以上焊前准备各步骤后，按下“焊启/焊停”按钮，即可进行焊接。使用焊接专机后，焊缝一次性成形，焊缝成形美观，质量可靠。

3.3焊接过程控制：在焊接过程中，需要专业焊工严格控制焊接质量，如电焊的电流、电压、速度、保护气体量或焊剂量。

3.4在焊接过程中，如果是埋弧焊，要过一段时间清理药皮，查看缺陷及接头质量，注意层间清理。

3.5在起弧、收弧过程中，要用引弧板。

结束语：小直径筒体的焊接，无论是手工焊接还是自动焊接，都是要达到相关的强制性标准的，比如《瓶规》、《固容规》（GB150）。所以，对于小直径筒体的焊接，从建立质保体系到实施焊接，都有一个完善的质量监督过程。小直径筒体的焊接，对于施工企业来说，能体现出施工方的技术、质量、管理的水平。

焊接工艺参数篇6

关键词：工艺焊接；质量控制；检验；温度控制

在站场工艺焊接的施工中，由于站场有大量的管道以及设备需要进行焊接，那么焊接的好坏直接关系到站场的使用。而一个严谨而科学焊接工艺是可以保证焊接质量的一个保证，所以对焊接工艺的质量控制就尤其的重要。首先我们要了解一下站场工艺焊接的方法与工艺。

一、站场工艺焊接的方法与工艺

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焊接方法。

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。

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，不仅及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。

二、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。

三、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].

[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/T 3323-1987,钢溶化焊对接接头射线照相和质量分级[S].

焊接工艺参数篇7

论文关键词：钛管焊接,气体保护罩装置,焊接工艺,参数

材质为（ASME-B861 Ti2）钛管，规格Φ57*5～Φ325*5共计10个规格尺寸。Ti2为工业纯钛，强度为σb 450～600 MPa，其具有良好的塑性、韧性和抗腐蚀性，尤其具有很好的低温性能，所以钛基材料广泛用于化工、电力项目中。在管道预制安装项目前我们制作了各种焊接试验，采用不同气体保护参数进行试验，最终获得了最佳保护效果的焊接工艺，并对钛管材料的焊接进行了焊接工艺评定，编制了详尽的焊接工艺卡，从而保证了焊接质量。

1 钛管的焊接工艺

1.1 焊接性分析

钛及其合金具有很强的化学活泼性，当温度超过400 ℃时即开始与氧、氮、氢及碳发生反应，高于600 ℃时反应剧烈。而氧、氮、氢及碳含量的增加会导致钛及其合金焊缝金属的脆化，所以TA2钛管焊接时的气体保护是关键问题，同时控制焊缝及热影响区的温度，避免因过热产生粗大晶粒、过热组织，导致金属的机械性能降低。

1.2 焊接易出现的焊接缺陷

（1）气孔问题。焊接钛及其合金时，经过焊缝RT后经常会发现在熔合线附近产生聚集型气孔。气孔主要为氢气孔；由于氢在钛中的溶解度随温度的升高而降低，焊接时熔合线附近的温度高，会引起氢脱溶而出。如果焊接区周围气氛中的氢分压高，则熔融金属中的氢不容易析出，于是便聚集形成氢气孔。

（2）裂纹问题。焊接钛基材料时由于材质的硫、磷杂质含量很少，所以很少会出现热裂纹；但是焊接钛材时很有可能出现冷裂纹且具有延迟现象。主要是由于钛的导热性较差，热量散失慢，容易出现焊缝晶粒粗大；当气体杂质含量较高时，焊接接头的塑性降低，特别是当焊缝中溶解较多的氢时会形成氢脆。

1.3 气体保护

钛材焊接时由于对气体的纯度要求较高，所以我们选用 99.999%高纯度氩气；氩气所要保护的范围为熔池、热影响区域以及两侧熔合线以外各10 mm区域的母材。为此需要制定特殊的气体保护装置；管道内部使用氩气室装置进行保护。

1.4 焊前准备

1.4.1 坡口加工

钛管切割后，采用氧化铝砂轮机打磨出坡口，如图1所示，加工坡口不允许使母材产生过热变色。

1.4.2 坡口及焊丝清理

（1）坡口及其两侧各50 mm以内的内外表面进行清理，清理程序如下：光机打磨→砂纸轮抛光→丙酮清洗。企业经营管理论文清洗后不能直接进行焊接作业，待坡口端面晾干后方可以作业。如果放置时间超过2小时，须重新清理一遍或者采用自粘胶带及塑料布对坡口予以保护。

（2）操作人员在焊接过程中必须戴洁净的手套。

1.5 焊接材料的选用

依据母材的分组故选择匹配性较好的ERTi-2，规格为Φ2.0/2.4化学成分如表1所示。

1.6 主要的焊接参数

（1）氩气的流量大小直接影响在焊接过程焊缝的保护效果，根据验证的结果得出能够满足要求的气体流量参数。

（2） 焊接电流大小直接影响在焊接过程中的热输入量，所以根据验证的结果得出能够满足要求的焊接参数，如表2所示。

2 焊缝质量评定

焊接完成后主要通过焊缝外观表面颜色判断焊缝质量的好坏，焊缝表面的颜色主要与氩气保护、破口清洁度等有直接关系；具体根据表面颜色判定焊缝质量好坏如表3所示。

如果在焊接过程中焊缝表面出现蓝色或是青紫色应立即停止焊接，查找原因及时改进焊接措施；如果焊缝表面出现暗灰色应立即停止焊接进行返修，将暗灰色部分全部铲除，重新焊接。

3 结语

综上所述，在钛管焊接过程中，需要从焊接可能产生的问题即气孔问题、焊接裂纹问题以及气体保护问题等，对焊接的流程进行严格把控，做好焊接前的准备工作，保证坡口加工过程中的温度正常，确定坡口与焊丝的清理工作的有效完成，焊接材料选用的过程中，也需要严格按照具体要求参数执行。另外，从焊接结果来看，外观观察上所有的焊缝表面色为银白色时，其焊接工艺最佳。结合焊接流程而言，为了保证TA2钛管在焊接时的气体有效保护、控制焊缝和热影响区温度，尽可能避免因为温度过热产生较大的晶粒、过热组织等，需要在施工中注重各个环节流程，从焊接选材、材料清理、焊接过程中的温度选择、焊接各方面参数的设定角度入手，不断进行工作总结，以便钛管焊接工艺水平的有效提高。

参考文献

[1] 王静，赵睿.钛管TIG焊接工艺探讨[J].石油化工设备技术，2010（1）：48-51，72.

[2] 王中年，强栓榜，贾月华，等.钛管的焊接[J].焊接技术，2011（3）：49-50.

[3] 彭强.现场钛管焊接要点简析[J].工艺与设备，2013（3）：119-120.

焊接工艺参数篇8

关键词：薄板镁合金；TIG焊；焊接工艺

中图分类号：TG444.74 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）32-0004-02

密度小、比强度高、减震性好以及机械加工性能好等都是镁合金的优点，并且镁合金在诸如机械、化工、交通、航天航空、核工业、石油设备等领域应用广泛，是优良的环保、节能材料，符含当今时代的发展要求，备受人们的关注，所以其应用领域也越来越广。我国镁的产量和储藏量位列前茅，所以是理所当然的镁出口大国，全球有40%的原镁为我国产，且出口量达80%以上。但是，诸如生产规模小、技术含量低、质量不稳定等都是我国镁工业发展存在的问题，所以在迫切寻求如何将我国的资源优势转化为技术优势、产品优势，以此促进我国镁合金产业的发展。没有加工之前，再好的材料也没有用处，而加工过程中，焊接在结构件成型中所占比例重大。但是镁本身就有焊接性差的问题，此外人们对于镁合金认识太过肤浅，很少研究镁合金焊接性及焊接工艺。当前我国镁合金应用的瓶颈就是镁合金焊接问题，并且世界各国都在高度重视这一问题。

1 试验方法及设备

本文旨在对AZ3lB镁合金薄板钨极交流氩弧焊的焊接工艺进行研究，并且首先从从焊接电流、焊接速度参数等方面入手，深入对AZ31B镁合金薄板钨极交流氩弧焊以及焊缝成型特点和焊接质量的影响因素进行分析研究，从理论基础上对镁合金薄板钨极交流氩弧焊焊接工艺进行优化。

在本次试验中，采用交流钨极氩弧焊来进行AZ31B镁合金的焊接，使用的焊机为美国米勒Miller焊机Dynasty700钨极氩弧焊机，米勒焊机生产已有70多年的历史，技术成熟，焊机质量稳定，专业性强，在同类产品中处于领先地位。因为镁合金在焊接过程中很容易被周围空气中的氧气氧化，所以为了减少镁合金焊接时被氧化，保证焊接质量，焊接时应采用氩气双面保护工艺。另外，为了防止焊接变形，需要将焊件两端用夹具固定好，同时用铜为垫板。

以热挤压加工后的AZ31B镁合金板材作为试验的母材，试板尺寸为100 mm×50 mm×2 mm；添加的焊丝是与母材材质相同的Φ2.0 mm AZ31镁合金焊丝。

2 试验结果分析

焊缝的熔透状态是衡量多数焊接接头焊接成形质量最重要和最根本的指标，同时也使用适度的熔透对钨极交流氩弧焊焊接质量提供最基本的保证，但应避免未焊透和烧穿。本实验探讨AZ31B镁合金氩弧焊焊缝熔深、熔宽、深/宽比及力学性能与工艺参数间关系。

2.1 AZ31B镁合金焊缝成形的影响因素

焊缝熔深H，焊缝宽度B、余高a及深宽比H/B是进行衡量所使用的最常用的焊缝形状和尺寸。多种因素影响焊接形状尺寸（H、B、a）这3个参数，其中，焊接工艺规范参数对其影响最大，与之相关的有焊接电流、焊接速度。本实验使用的是手工填丝，当时，可以人为的针对焊接电流和焊接速度变化对焊缝余高进行控制，所以焊缝余高基本相同。采用单面焊可以在对AZ31B薄板进行钨极交流氩弧焊时获得双面成形良好的焊缝。

根据电弧的输入能量表达式：

E=UI/V （1）

可知，焊接电流I增加或焊接速度V减少，E值增大，熔深和熔宽均会增加。电弧除了热源之外，还可以对熔池施力。电弧焊接过程中电弧形态和电弧压力分布都会因为钨极端部形状在烧损变形而发生变化，进而对焊缝熔深、熔宽及深宽比产生影响。

日常生产中，焊缝的熔宽窄、熔深大和焊接高效率都是我们所期待的。焊缝的成形受到材料的性质、表面状态、焊接电流、焊接速度、保护气体流量、有无填充焊丝的影响。由于焊缝成型主要由焊接电流和焊接速度影响，由于时间和能力的关系，这里不便同时讨论，下面主要探讨焊缝成形受到焊接电流影响，从而获得2 mm厚的AZ31B镁合金薄板在其他焊接焊接参数一定的情况下的最佳焊接电流。

2.2 焊接电流对焊缝成形的影响

本实验是在焊接速度为6 mm/s，氩气流量为12 L/min的条件下，研究有填充焊丝时焊接电流（70～85 A）对焊缝成形的影响。采用无填充焊丝进行焊接时，随着焊接电流的增加，焊缝熔深和熔宽逐渐增加。当焊接电流为70 A时，焊缝熔深和熔宽最小，分别为1.5 mm和4.0 mm，焊缝未熔透；焊接电流增大到75 A时，熔深和熔宽都有所增加，分别为1.7 mm和5.0 mm，焊缝背面局部熔透；焊接电流为80 A时，焊缝熔深熔宽继续增加，分别为2.0 mm和6.5 mm，焊接过程中观察到焊接熔池运动稳定，焊丝流动性好，无飞溅现象，形成良好焊缝背面，表面上鱼鳞纹焊缝良好。当焊接电流达到85 A时，焊缝熔宽最大达到8.0 mm，焊缝熔透，所以熔深不变，为2.0 mm。所以，若使用有填充焊丝进行焊接，需保证焊接质量焊接电流≥70 A。

通过试验数据可以得出，焊接电流增大，其他条件不变，焊缝的熔深和熔宽先增加，当焊接电流达到80 A时，焊缝的熔深已达到最大，熔宽继续增大，而深/宽比减小，原因是焊接电流增大后，也增大了作用在工件上的电弧力以及电弧对工件的热输入，导致热源位置向下。对热量深度传导较为有利，熔深增大；此外，电流增大到80 A后，弧柱直径增大促进熔宽增加，熔深因为焊件已完全熔透而不再增加。深/宽比减小是因为，随着焊接电流的增大，熔深和熔宽都增大，但熔深增大的幅度小于熔宽增大的幅度，所以深/宽比减小。

借助TIG焊工艺试验对AZ31B镁合金薄板进行焊接，实现了表面波纹均匀、正面熔宽和背面熔透均匀一致的高质量焊缝。以下为通过试验研究得到的关于焊接电流对焊缝成型的影响的结论：

①在焊接速度为6 mm/s，氩气流量为12 L/min的条件下，焊接电流为80 A时，焊缝熔透，焊缝背面成形良好，焊缝表面鱼鳞纹较好。

②在焊接速度为6 mm/s，氩气流量为12 L/min的条件下，随着焊接电流的增加，熔深和熔宽都增加，但深/宽比减小。

2.3 焊接电流对焊接接头力学性能的影响

在TIG焊中，焊接电流是重要的工艺参数之一，对焊接接头力学性能具有明显的影响。本试验是在焊接速度为6 mm/s，氩气流量为12 L/min的条件下进行，对有填充焊丝时焊接电流（70～85 A）对焊接接头力学性能的影响规律进行研究。

在有填充焊丝条件下拉伸测试成形较好的TIG焊焊接接头，拉伸试验机的夹具夹住试样，记录试样断裂时候所需拉力，参照试件的截面积以及相关抗拉强度对断裂位置进行分析，进而对焊缝的性能进行分析，衡量母材与其间强度差距。拉伸试验前须用锉子、砂子将焊接接头的上下表面磨平，保证与母材部分平齐，避免因为接头应力集中造成错误的测试结果。选择同个焊接电流下的两个不同部位焊缝进行拉伸试样试验，以取其平均，选择的部分焊接接头作拉伸试样的拉伸。

从实验数据可以看出，焊接接头的抗拉强度与伸长率的变化随焊接电流的增加而趋势相似，都是先增后降。当焊接电流为80 A时，出现最大的抗拉强度和伸长率为224.69 MPa和8.7%，分别达到母材的88.6%和75.3%，焊接接头力学性能较好。但当焊接电流增大到85 A时，抗拉强度和伸长率均下降，分别为195.06 MPa和4.8%，由此可见，焊接电流为80 A时为最佳电流。

3 结 语

本论文通过对板厚2.0 mm的AZ31B镁合金钨极氩弧焊工艺的研究，分析了焊接因素（焊接电流、焊接速度等）对焊缝成型和焊接力学性能的影响规律。通过以上的研究，可以得出以下结论：

①当焊接电流约为80 A，焊接速度约为6 mm/s、正面氩气流量约为12 L/min、背面氩气流量约为1.5 L/min时，焊接板厚为2.0 mm的AZ31B镁合金能获得焊缝成形良好，接头力学性能优良的焊接接头。该工艺参数下接头的抗拉强度、伸长率分别达到母材的88.6%和75.3%左右，该工艺参数为最佳工艺参数。

②AZ31B镁合金钨极氩弧焊时的焊缝表面形状和焊缝质量收到焊接工艺参数的很大的影响。焊缝的熔宽和熔深随焊接电流的增大而增大；焊缝的熔宽和熔深随焊接速度的增大而减小。表面无咬边、弧坑、未焊透等焊缝形状缺陷、外观成形良好、内部无气孔无裂纹的焊接接头可以通过合适的焊接参数实现。

③在进行与母材同质的焊丝焊接时，焊接速度不变的基础上，焊接接头的抗拉强度和伸长率都随着焊接电流的增加而先升后降；焊接接头的性能在焊接电流不变状态下随着焊接速度的增加先增后降。

参考文献：

[1] 孙伯勤.镁合金压铸件在汽车工业上的巨大应用潜力[J].特种铸造及有色合金，1998，（3）.

[2] 黄恢员.压铸手册[M].北京：机械工业出版社，1993.

[3] 余馄，黎文献，王日初.变形镁合金的研究、开发及应用[J].中国有色金属学报，2003，（2）.

[4] 李金宝.镁合金焊接接头组织与力学性能的研究[D].长春：吉林大学，2006.

[5] 王向群.AZ31镁合金钨极交流氩弧焊工艺的研究[D].长沙：湖南大学，2005.