焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響研究

南 芳，柴俊發(fā)

（甘肅省蘭州市中牧實業(yè)股份有限公司蘭州生物藥廠，甘肅 蘭州 730046）

在我國的工業(yè)生產(chǎn)過程中，焊接工藝是其中非常重要的一個方面，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展進步的背景下，企業(yè)在進行工業(yè)生產(chǎn)的過程中更加注重技術(shù)管理和產(chǎn)品質(zhì)量，在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，由于重工業(yè)生產(chǎn)會大量用到不銹鋼材質(zhì)，因此對不銹鋼零件的焊接工藝技術(shù)進行提高是非常有必要的。在對企業(yè)進行不銹鋼零件的工業(yè)加工中，加強焊接工藝的技術(shù)管理，減少焊接工藝對不銹鋼焊接變形的不良影響，以此保證工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率，保證企業(yè)的經(jīng)濟利益，從而規(guī)避相關(guān)的經(jīng)濟損失和社會資源損失是非常有必要的。

1 焊接工藝的含義和類型

1.1 焊接工藝的含義

焊接工藝主要是在進行工業(yè)生產(chǎn)過程中，利用高溫和高壓對于金屬零件的兩端進行融化，并利用相關(guān)的熱塑材料結(jié)合在其中起連接作用的介質(zhì)，從而實現(xiàn)金屬零件之間的結(jié)合的技術(shù)。其工作原理就是在工業(yè)零件之間添加必要的輔助材料，然后通過加溫加熱使得輔助材料與金屬材質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，冷卻后緊密結(jié)合在一起。在實際進行焊接的工藝過程中，由于采用的焊接方式不同，對于焊接中的介質(zhì)要求不同以及對焊接中要求的溫度不同，使得焊接工藝之間也存在著很大的區(qū)別。根據(jù)焊接工藝之間的不同特點，對焊接工藝進行了詳細的區(qū)分，而本文主要是針對不銹鋼焊接所采用的焊接工藝進行了分析和研究[1]。

1.2 焊接工藝的分類

按照焊接的途徑不同可以將焊接工藝具體區(qū)分為熔焊、釬焊以及壓焊，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展進步的今天，還發(fā)展出了電子束和超聲波焊接等融合了高新技術(shù)的焊接方式，在傳統(tǒng)的焊機工藝中，對于焊接時所處的環(huán)境具有非常嚴格的要求，環(huán)境對于焊接質(zhì)量具有非常直接的影響，而隨著技術(shù)的不斷提高進步，高新技術(shù)下的焊接工藝對焊接環(huán)境的要求越來越低，在不同的環(huán)境下都可以進行保證質(zhì)量的焊接操作。當(dāng)然，在實際的焊接操作進行過程中，由于焊接有可能在一定程度上危害操作技術(shù)人員的身體健康，以此必須在操作的時候嚴格按照規(guī)范制度佩戴相關(guān)的防護措施。在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)過程中，比較常見的焊接方式總共有五種，根據(jù)這五種焊接工藝的不同特點，本文在此對其進行了優(yōu)缺點上的比較和分析。

（1）熔焊。這種焊接工藝的工作原理主要是通過加熱的方式，將需要進行焊接的零件兩端進行熔化，這種熔化后的狀態(tài)被稱為熔池，在熔池經(jīng)過冷卻凝固后就可以實現(xiàn)在工件上的連接，根據(jù)冷卻凝固后的不同狀態(tài)，還可以適當(dāng)?shù)卦谌鄢刂刑砑右欢ǖ哪軌蚱鸬捷o助連接的材料作為介質(zhì)。這種焊接工藝的優(yōu)點在于其操作方便簡單，焊接的速度很快，但其缺點是在面臨一些特殊的金屬需要進行焊接時，這種方式并不適用，它主要還是適用于包括不銹鋼在內(nèi)的大部分金屬。

（2）壓焊。這種焊接方式是在工件進行焊接的過程中，將需要焊接的工件放在一個穩(wěn)固的支撐柱上，通過對焊接過程進行施壓，使金屬材質(zhì)之間在壓力下能夠結(jié)合在一起，從而達到焊接的目的。這種焊接工藝的優(yōu)點在于其焊接的穩(wěn)定性非常高，但是其缺點在于這種焊接方式需要多方面的技術(shù)支撐，在操作過程上非常復(fù)雜。

（3）釬焊。釬焊是指在進行金屬材質(zhì)的焊接工作時，采用一種獨特的金屬材料填充在金屬表面的縫隙中，這種材料被稱為釬焊料，這種材料經(jīng)過潤濕，凝固后能夠有效地將兩者融合在一起，達到焊接的目的。這種焊接方式對金屬的應(yīng)力變形影響較小，不會影響整個金屬焊件的自身性能，但是這種方式在實際操作的過程中需要做好大量的前期準備，主要也是適用于對不銹鋼、高溫合金以及特殊種類的金屬焊接中。

（4）電阻焊：這種焊接方式是以電阻熱為能源，將兩個需要焊接的金屬進行表面的接合，然后在電極壓力下融化金屬相接的表面，再等待其凝固后即可完成金屬零件之間的焊接。這種焊接方式非常適合用于大范圍的焊接需求，但是在焊接的過程中需要持續(xù)不斷地施加電阻壓力，適用于各種鋼材和不銹鋼零件的焊接。

（5）氣體保護焊。這種焊接方式通過在焊絲和工件之間直接燃燒電弧來實現(xiàn)焊接的目的，其優(yōu)點在于焊接工藝的穩(wěn)定性高，靈活性強，可以在工件的不同位置進行焊接，但是其缺點在于采用氣體保護焊的成本非常高，主要適用于不銹鋼的焊接以及對各種高溫合金和特殊金屬的焊接中[2]。

2 焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響分析

2.1 焊接方式選擇不當(dāng)導(dǎo)致的不銹鋼焊接變形

在進行不銹鋼焊接的時候，根據(jù)前文對焊接工藝種類的區(qū)分和分析，我們發(fā)現(xiàn)不同的焊接方式適合不同的情況，有的焊接方式并不適用于不銹鋼的焊接工作，在進行不銹鋼焊接的過程中，如果選擇了不適用于不銹鋼的焊接工藝方式，就很有可能對不銹鋼工件本身的性能產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致焊接的失敗和缺陷，造成不銹鋼焊接變形的情況。

2.2 焊接順序不同所導(dǎo)致的不銹鋼焊接變形

在對不銹鋼進行焊接的過程中，采用的焊接工藝都具有其自身的焊接順序要求，這些焊接順序都是結(jié)合了焊接工藝自身工作的原理特性和不銹鋼本身的性能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)而專門設(shè)計的，如果操作人員在進行不銹鋼焊接的過程中沒有嚴格按照其規(guī)定的焊接順序來進行，就有可能導(dǎo)致不銹鋼材質(zhì)在高溫或高壓的情況下產(chǎn)生變形，從而形成不銹鋼焊接變形的情況[3]。

2.3 焊接參數(shù)錯誤導(dǎo)致的不銹鋼焊接變形

除了焊接的方式和焊接的順序會對不銹鋼焊接變形產(chǎn)生影響外，在實際的焊接過程中，由于焊接中出現(xiàn)的問題可以通過隨時調(diào)整期焊接參數(shù)來糾正，但是如果在調(diào)整參數(shù)的過程中，預(yù)留的焊接縫隙過大，或者焊接口的寬度和錯變量調(diào)整數(shù)值不符合原本的焊接方案要求，就會直接影響焊接的美觀性和焊接的質(zhì)量問題。焊接口的縫隙較大會使得焊縫和母材之間的焊接強度不夠，在應(yīng)力作用影響下直接導(dǎo)致不銹鋼的焊接變形；而焊縫余高較大會使得應(yīng)力集中在焊接區(qū)域，在長期應(yīng)力集中度情況下，焊接接頭的強度不夠，會直接導(dǎo)致焊接處的不銹鋼強度下降，導(dǎo)致變形甚至斷裂。除此之外，如果在調(diào)整焊接參數(shù)的過程中，錯誤地實施了相關(guān)的焊接工作也會導(dǎo)致焊接變形的結(jié)果。

2.4 焊接速度過快或過慢導(dǎo)致的不銹鋼焊接變形

在工作人員進行焊接工作時，對于不銹鋼焊接中焊接的速度過快或者過慢會直接影響不銹鋼焊接的質(zhì)量，導(dǎo)致焊接不成功或者焊接時間太久使得不銹鋼發(fā)生變形這種情況主要發(fā)生在使用電焊方式進行焊接的過程中。如果在進行電焊的時候，焊接的接口沒有按照焊接方案的標(biāo)準進行一定時間的電弧焊接，就會使得焊接接口處只有表面受到了足夠的電流作用，在接口根部還沒有焊接完整。這在表面是看不出來的，這些沒有焊透的位置也會導(dǎo)致應(yīng)力的高度集中，從而使局部不銹鋼材質(zhì)處于高度的緊繃狀態(tài)，極易導(dǎo)致不銹鋼發(fā)生焊接變形。

3 針對焊接工藝上的技術(shù)管理解決方案

3.1 優(yōu)化不銹鋼焊接前的工作準備

在進行不銹鋼的焊接工作之前，必須要嚴格按照規(guī)章制度的標(biāo)準對焊接方案進行再次審核，確保采用的焊接工藝符合不銹鋼焊接的需求，針對不銹鋼材質(zhì)的特點和焊接的需要，選擇最恰當(dāng)?shù)暮附臃绞?，制定出相關(guān)的焊接方案，并對焊接過程中可能出現(xiàn)的問題和風(fēng)險提前做好應(yīng)急應(yīng)對的措施，保證整個焊接的萬無一失。進行準備工作時，首先就是要準備好標(biāo)準規(guī)格的焊條，在焊條的清潔工作準備上，需要將焊條先放在一定溫度的烘焙箱中加熱一個小時，加熱完成之后還需拿出烘焙箱再冷卻一個小時，一切工作準備完成后，如果有其他外界因素使得冷卻后的焊條不能及時使用，需將焊條放入烘焙箱中進行保溫，待到能夠進行焊接工作時再重新拿出來進行冷卻。

除了加熱焊條之外，還需要對焊接接口處的部分進行雜物和鐵銹清理，對焊接的環(huán)境進行相應(yīng)的清潔，在戶外工作時要放置好相關(guān)的防風(fēng)裝置，避免有灰塵等雜物影響焊接口的焊接質(zhì)量，確保焊接前的環(huán)境和材料都處于清潔狀態(tài)。

3.2 保證不銹鋼焊接工作中的操作程序符合標(biāo)準

在工作人員進行不銹鋼焊接的操作中，必須保證技術(shù)人員嚴格按照之前制定的焊接方案進行工作，決不能任意改變焊接的參數(shù)或者調(diào)整相關(guān)的焊接順序，在進行操作的過程中，還需要對操作人員的工作進行監(jiān)督，防止工作人員在操作的過程中由于不專心而使得不銹鋼焊接的速度過快或者過慢，使得不銹鋼發(fā)生變形。在操作過程中將對不銹鋼焊接變形具有影響的相關(guān)因素和環(huán)節(jié)控制好，才能有效避免焊接過程中出現(xiàn)的不銹鋼焊接變形的情況[4]。

焊接過程在選擇不同的焊接方式時，要考慮不同焊接方式注意的要點。一般來說，在一般針對不銹鋼進行焊接的工作中主要采取三種焊接方式：跳焊法、對稱焊接和分段焊接。跳焊法主要是針對長度較大的焊接接縫和薄板焊接，對稱焊接是適用于中大型的不銹鋼構(gòu)建，分段焊接則是適用于大型和超大型的焊接工作。無論是選擇哪種方式進行不銹鋼的焊接工作，都要嚴格按照焊接前準備方案標(biāo)準進行操作，如果在焊接過程中出現(xiàn)任何問題，也要做好相應(yīng)的應(yīng)急解決方案，及時修補出現(xiàn)問題的部分，重視焊接質(zhì)量，避免出現(xiàn)不銹鋼變形的問題。

3.3 在焊接完成后做好質(zhì)量管控

在焊接工作完成之后，還要對焊接的質(zhì)量進行嚴格的把控。針對可能出現(xiàn)的不銹鋼焊接變形的問題，及時做到質(zhì)量檢測，通過專門的質(zhì)量檢測手段判斷是否存在不銹鋼變形或其他相關(guān)的焊接缺陷的問題，對于已經(jīng)出現(xiàn)不銹鋼變形的區(qū)域，對局部進行校正和補焊的處理，對已經(jīng)變形的區(qū)域進行加熱，確保能夠有效抵消這一部分變形帶來的對整個焊接質(zhì)量的影響，隨時關(guān)注焊接完后的工件狀態(tài)，根據(jù)實際情況及時采用合適的焊接工藝和矯正方法對其進行補救，以此來保證不銹鋼焊接的質(zhì)量[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，焊接工藝對于不銹鋼焊接變形具有非常直接的影響，在實際的生產(chǎn)工作中，往往會出現(xiàn)由于焊接質(zhì)量不高而導(dǎo)致的不銹鋼設(shè)備故障問題，這極大地影響了企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營和經(jīng)濟利益。因此為了保證不銹鋼焊接的質(zhì)量，避免出現(xiàn)焊接工藝導(dǎo)致的相關(guān)焊接缺陷問題，我們必須對不銹鋼焊接工作的全局進行把控，確保對不銹鋼進行焊接的每一個過程和環(huán)節(jié)都符合工藝標(biāo)準和要求，加強一線工人對于焊接工作的重視程度，定期對這些焊接工人進行安全意識和焊接工藝技術(shù)方面的培訓(xùn)，不斷提高操作者的知識素養(yǎng)，以此來保證不銹鋼焊接的質(zhì)量，從而保證企業(yè)的經(jīng)濟利益與社會的資源不被浪費。本文從焊接工藝出發(fā)，分析了不銹鋼焊接變形的原因，并深刻分析了焊接工藝對于不銹鋼焊接變形的影響因素，提出了相應(yīng)的解決方案，為推動我國工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展提供幫助。