在铁板钣金件的制造与组装过程中,焊接是实现各个部件牢固连接的核心工艺。优质的焊接工艺能够确保钣金件的连接强度、密封性以及整体结构的稳定性,使其能够在各种复杂的工况下正常工作。然而,由于铁板的材质特性以及钣金件的结构特点,焊接过程中需要严格控制多个工艺要点,从焊接方法的选择、焊接参数的确定到焊接操作的规范执行,每一个环节都对最终的焊接质量有着至关重要的影响。
一、焊接方法的选择与适用场景
针对铁板钣金件的焊接,常用的焊接方法有多种,每种方法都有其独特的原理、特点和适用范围。
手工电弧焊是一种传统且应用广泛的焊接方法。它利用电弧作为热源,在电弧的高温作用下,使焊条和铁板母材熔化形成熔池,冷却后形成焊缝。手工电弧焊的优点在于设备简单、操作灵活,能够适应各种复杂形状和位置的焊接任务。例如,在一些小型钣金件的维修或单件生产中,手工电弧焊可以方便地对不同部位进行焊接,无需复杂的工装夹具。然而,手工电弧焊的焊接效率相对较低,焊缝质量受焊工技能水平的影响较大,且焊接过程中会产生较多的烟尘和飞溅,对工作环境和焊工健康有一定的影响。
气体保护焊在铁板钣金件焊接中也占有重要地位,其中二氧化碳气体保护焊应用最为普遍。它以二氧化碳气体作为保护气体,将电弧和熔池与空气隔开,防止金属氧化。二氧化碳气体保护焊具有焊接效率高、成本低、焊缝质量好等优点。其焊接电流密度大,熔深较大,能够实现较快的焊接速度,适用于中厚板钣金件的焊接。在汽车制造、机械加工等行业中,大量的铁板钣金件组装都采用二氧化碳气体保护焊。例如,汽车车身的框架焊接,通过自动化的二氧化碳气体保护焊设备,可以快速、精确地完成众多焊接接头的连接,保证车身结构的强度和稳定性。但二氧化碳气体保护焊也存在一些不足之处,如焊接过程中会产生较大的飞溅,需要采取相应的防飞溅措施;气体的纯度和流量对焊接质量影响较大,需要严格控制。
电阻焊也是铁板钣金件常用的焊接方法之一,包括点焊、缝焊和对焊等。点焊主要用于薄板钣金件的连接,它通过电极施加压力和短时间的大电流脉冲,使接触点金属熔化并形成焊点。点焊的优点是焊接速度快、变形小、无需填充材料,适用于大量薄板钣金件的批量生产,如汽车车身的薄板拼接。缝焊则是连续的点焊过程,可用于有密封要求的薄板容器的焊接,如汽车油箱的焊接。对焊主要用于棒材、管材等的连接,在铁板钣金件中应用相对较少。电阻焊的焊接质量主要取决于焊接电流、电极压力、焊接时间等参数的精确控制,同时对焊件的表面清洁度和电极的形状、材质也有较高要求。
二、焊接参数的精准确定
无论选择哪种焊接方法,焊接参数的精准确定都是保证焊接质量的关键。
对于手工电弧焊,焊接电流、电弧电压和焊接速度是三个主要的参数。焊接电流的大小直接影响焊缝的熔深和熔宽。电流过大,会导致熔深过大,容易出现烧穿、咬边等缺陷;电流过小,则熔深不足,焊缝可能出现未焊透、未熔合等问题。电弧电压主要影响焊缝的宽度和成形,电压过高,焊缝过宽且可能出现气孔等缺陷;电压过低,焊缝窄而高,成形不美观。焊接速度则要与焊接电流和电弧电压相匹配,速度过快,会使焊缝冷却速度过快,容易产生裂纹、气孔等缺陷;速度过慢,会使焊缝过热,晶粒粗大,降低焊接接头的性能。在实际操作中,需要根据铁板的厚度、材质以及焊接位置等因素,通过试验和经验积累,确定合适的焊接参数组合。
在二氧化碳气体保护焊中,焊接电流、电弧电压、焊接速度以及二氧化碳气体流量同样是关键参数。焊接电流和电弧电压的相互关系对焊缝成形和质量有着重要影响。一般来说,随着焊接电流的增加,电弧电压也需要相应提高,以保证焊缝的良好成形。焊接速度的选择要考虑到熔深和焊缝的连续性,过快或过慢都会影响焊接质量。二氧化碳气体流量则要根据焊接电流、焊接速度以及焊接环境等因素进行调整,确保保护气体能够有效地覆盖熔池,防止金属氧化。例如,在大风环境下,需要适当增加气体流量,以保证保护效果。
电阻焊的焊接参数主要包括焊接电流、电极压力、焊接时间和电极尺寸等。焊接电流决定了焊点或焊缝的加热程度和熔核大小,电流过大,会导致熔核过大,可能出现飞溅、压痕过深等问题;电流过小,则熔核不足,焊接强度不够。电极压力影响焊件之间的接触电阻和金属的塑性变形,压力过大,会使接触电阻减小,加热不足;压力过小,则可能导致接触不良,产生飞溅和虚焊。焊接时间与焊接电流和电极压力相互配合,共同决定了焊接热量的输入和熔核的形成过程。电极尺寸则要根据焊件的形状和尺寸进行选择,以保证电流密度的均匀分布和良好的焊接效果。
三、焊接操作的规范与技巧
除了选择合适的焊接方法和确定精准的焊接参数外,焊接操作的规范与技巧也是确保铁板钣金件焊接质量的重要因素。
在手工电弧焊操作中,焊工要保持正确的焊接姿势和操作手法。焊接时,焊条与焊件之间要保持合适的角度,一般在 60° - 80° 之间,根据焊接位置的不同进行适当调整。运条方式要平稳、均匀,如直线运条、锯齿形运条、月牙形运条等,不同的运条方式适用于不同的焊接接头和焊缝要求。例如,直线运条适用于薄板的平焊,能够获得较窄的焊缝;锯齿形运条则可用于中厚板的焊接,能够增加熔宽和熔深。同时,焊工要注意观察熔池的变化,根据熔池的形状、大小和流动性及时调整焊接参数,确保焊缝的质量。在焊接过程中,要避免焊条的摆动幅度过大或过小,过大容易导致焊缝成形不良,过小则可能使熔池不均匀,产生缺陷。
二氧化碳气体保护焊操作时,要确保焊枪的握持稳定,与焊件之间保持合适的距离和角度。一般来说,焊枪与焊件的距离在 10 - 15mm 左右,角度根据焊接位置在 70° - 90° 之间调整。焊接过程中,要注意观察保护气体的流量和电弧的稳定性,如发现气体流量不足或电弧不稳定,要及时检查设备和调整参数。同时,要控制好焊接速度,保持匀速前进,避免忽快忽慢,以保证焊缝的均匀性和一致性。在焊接结束时,要按照正确的收弧方式操作,防止产生弧坑裂纹等缺陷。
电阻焊操作前,要对焊件的表面进行彻底的清洁,去除油污、铁锈、氧化皮等杂质,以保证良好的接触电阻。在点焊过程中,电极要准确地对准焊接部位,施加的压力要均匀、稳定,焊接时间要严格控制。对于缝焊,要注意焊缝的起始和结束位置的处理,避免出现焊接缺陷。在对焊时,要确保焊件的对接精度,调整好焊接参数,使焊接过程顺利进行。
四、焊接质量检测与常见问题处理
焊接完成后,对铁板钣金件的焊接质量进行检测是必不可少的环节。
常用的焊接质量检测方法有外观检查、无损检测等。外观检查主要是通过肉眼或放大镜观察焊缝的表面质量,检查内容包括焊缝的形状、尺寸、表面平整度、有无气孔、裂纹、咬边、未焊透、未熔合等缺陷。例如,焊缝应饱满、均匀,不得有明显的凹陷或凸起;表面不得有气孔、裂纹等缺陷,咬边深度不得超过规定值。无损检测方法主要有超声波检测、射线检测、磁粉检测等,可用于检测焊缝内部的缺陷。超声波检测利用超声波在金属中的传播特性,检测焊缝内部是否存在气孔、夹渣、裂纹等缺陷,适用于各种金属材料的焊接接头检测,具有检测速度快、灵敏度高、成本低等优点;射线检测则通过 X 射线或 γ 射线穿透焊缝,根据射线的衰减情况判断焊缝内部的缺陷情况,能够直观地显示缺陷的形状、大小和位置,但检测成本较高,且存在辐射危害;磁粉检测主要用于检测铁磁性材料焊缝表面和近表面的缺陷,通过在焊缝表面施加磁粉,利用缺陷处的漏磁场吸附磁粉,显示出缺陷的位置和形状。
在焊接过程中,常见的焊接问题有气孔、裂纹、咬边、未焊透、未熔合等。气孔的产生原因主要有焊接材料受潮、焊接区域有油污或铁锈、焊接参数不当(如电流过大或过小、焊接速度过快等)。预防气孔的措施包括对焊接材料进行烘干处理、焊接前清洁焊件表面、合理调整焊接参数等。裂纹分为热裂纹和冷裂纹,热裂纹主要是由于焊缝金属在凝固过程中产生的低熔点共晶物在收缩应力作用下开裂形成的,与焊接材料的成分、焊接工艺等因素有关;冷裂纹则是在焊接接头冷却到较低温度时产生的,与铁板的淬硬倾向、焊接应力、氢含量等因素密切相关。预防裂纹需要从选择合适的焊接材料、优化焊接工艺、控制焊接应力和氢含量等多方面入手。咬边是由于焊接电流过大、电弧过长或焊工操作不当等原因,使焊缝边缘母材被熔化而形成的凹陷,可通过调整焊接参数和规范焊工操作来避免。未焊透和未熔合主要是由于焊接参数不当、焊件间隙不合适或焊工操作不规范等原因导致的,可通过调整焊接参数、改进焊件设计和加强焊工培训等措施解决。