中梁塞焊孔环形焊缝焊接方法优化

田鹏华

摘要：在分厂生产的多种车型中梁部位都存在环形塞焊缝，由于焊接区域小，容易出现焊缝根部和层间未熔合、成形不良等焊接缺陷，返工率高。为了克服这一质量难题，需手持焊枪跟随焊缝360°不断旋转，该操作方法短时间内难以掌握。经理论与实践反复探索，通过采用“360°旋转”焊接技术，使焊接操作更加简便化，能够较好地解决这一质量难题。

关键词：环形塞焊；360°旋转；焊接技术

一、生产中存在的问题

分厂生产的C80B型不锈钢敞车、GQ70型轻油罐车、GN70型黏油罐车以及NX70型共用车都需要进行环形塞焊缝的焊接，其焊接结构示意图如图1所示。由于焊接区域过小，容易出现焊缝根部和层间未熔合、成型不良等焊接问题，影响焊缝美观，消耗焊材，尤其在塞焊缝圆弧处易引起焊缝堆积，返工率高，操作人员的焊接难度比较大，影响了一次交检合格率和产品质量。如何总结出一套规范的方法，能够使操作变得便捷简单，让班组的其他员工可以又快又好的完成焊接任务，这是一个难题。

  图1

二、焊接技术方法分析

首先，要选择合适焊接电压电流参数，不合适的参数会影响焊缝的外观质量。还需要选择一个合适的焊接姿势，以保证360度的焊接可以保持一致性的焊接。最后需要优化运用焊枪的方法，以保证既能持续看清焊接位置，又能保证连续稳定的焊接。

三、操作方法 

（一）以C80B型不锈钢敞车为例。其工艺规范如下：

1.母材：母材材质为Q450NQR1钢，其板厚为10 mm。

2.焊丝：TH550－NQ－Ⅱ，ψ1.2 mm。

3.保护气体：φ（Ar）95%+φ（CO2）5% ，保护气流量为（15±3）m L/min。

4.焊接电流为（250-290）A，焊接电压为（25-30）V，为保证焊缝熔合良好、改善焊缝外观质量，在工艺规定范围内可匹配稍大的电流。

（二）操作技巧

1. 360°旋转操作

（1） 操作前注意站立位置，尽量找到固定点倚靠，以稳定身体。

（2） 焊前需手持焊枪模拟行走轨迹，以保证待焊区域可达性； 持焊枪的手臂要悬空，不能倚靠身体，以保证手持焊枪灵活旋转。

（3）顺时针方向 360°旋转 ， 操作焊枪交替使用左焊法、右焊法焊接。

（4）焊接直线与弧线的环形焊缝时，为避免应力集中，应在焊缝直线段接头。

2. 打底层焊接

打底层焊缝要保证焊缝根部焊透，形成一道约 4mm 的焊角，其焊接技巧在于：

（1）为避免焊枪影响视线，需保持焊枪与焊接方向的夹角在 100°～110°，焊枪与两侧试板的夹角为45°，电弧对准焊缝根部向下压，将熔池铁液压扁，利用电弧吹力使铁液将焊缝根部熔合好。

（2）采用小幅直线往返运条方法焊接，摆动的幅度不能太大，幅度大则使电弧与铁液脱节，造成断续未焊透缺陷。每一次摆动前进约 3～4 mm，需始终用电弧带着铁液向前移动，这样能使每一次摆动形成一个较薄的熔池，以保证焊接质量。

（3）打底层采用“360°旋转 ”技巧 ，操作示意图如图 2 所示。

图2 打底层焊缝“360°旋转”操作示意图

依照图 2 箭头所指顺时针方向施焊，在塞焊焊缝直线段点 1 引弧，先小幅直线往返运条，采用右焊法焊接到右侧圆弧点 2 时，电弧只做直线运动，且动作稍快 运条到点 3 时，恢复小幅直线往返条， 采用左焊法继续焊接直线段，运条到点 4 左侧圆弧段时，电弧只做直线运动，动作稍快。注意在圆弧段焊接时，控制焊丝伸出长在15 mm 以内。

3. 第 2 道焊缝焊接

焊接第 2 道焊缝时，要覆盖住打底层焊缝 2/3 以上,技巧在于：

（1）保持焊枪与焊接方向的夹角在100°～110°，焊枪与下侧水平板的夹角为 50°～55°。控制电弧对准焊缝下侧，使铁液大部分堆积在水平板。

（2）采用斜锯齿形运条方法焊接。摆动的幅度较打底层大， 每一次摆动前进约 10 mm，退回约 5mm。因为水平板一侧的焊缝已经是最终焊缝，运条时，视线只需要观察水平板一侧的熔合线是否平直,垂直立板只需保证熔合良好即可。

（3） 第2道焊缝采用“360°旋转”技巧，操作示意图如图 3 所示。

图3 第二道焊缝“360°旋转”操作示意图

依图 3 箭头所指顺时针方向施焊，与打底层起头点1错开至少 10 mm 处引弧，焊接塞焊焊缝直线段点 1′－2′， 3′－4′时采用斜锯齿形运条，焊接到点2′－3′，4′－5′两侧圆弧段时，焊接空间小，铁液易堆积，需要减小焊接量，且操作时需动作加快，只做直线运动，减小电弧摆动范围，使电弧聚集，对准打底层焊缝中心焊接。

4. 第3道焊缝焊接

对氧化皮等杂物进行清理后开始第3道焊缝的焊接，第3道焊缝要覆盖住第2道焊缝1/2以上，电弧对准第2道焊缝的上侧熔合线向前运条，需要完全覆盖第2道焊缝的焊脊，且保证上侧垂直板焊角尺寸达到工艺规定要求。技巧在于：

（1）保持焊枪与焊接方向倾角为100°～110°，形成较平整的焊缝外观；焊枪与下侧水平板夹角为30°～40°，使电弧对准焊缝尖角处，利于上侧板的熔合。

（2）采用小圆圈摆动运条方法焊接。摆动的幅度不能过大，每一次摆动前进约3～4mm，始终用电弧压着铁液向前移动，这样能使每一次摆动形成一个较薄的熔池，使焊缝波纹细腻。

（3）第3道焊缝采用“360°旋转”技巧，操作示意图如图4所示。

图4 第三道焊缝“360°旋转”操作示意图

依图4箭头所指顺时针方向施焊，与第2道焊缝起头点1′错开至少10mm处引弧，1″为引弧点，采用小圆圈摆动运条时，注意防止焊缝上侧咬边，摆动范围要小。焊接圆弧段2″－3″，4″－5″时，采用适当小直线往返摆动运条，且需要给焊缝一定压力，以避免圆弧处铁液堆积，保证焊缝圆滑过渡。

5. 焊后清理焊后需清理焊接飞溅，收拾设备工具。

（三）关键要点

1. 环形塞焊缝 360°旋转操作的难点之 一在于圆弧段焊缝焊接，由于焊接量减小，铁液易堆积，故在焊接过程中要适当减小电弧摆动范围，以提高焊速，保证焊缝金属的填充量与直线段焊缝相同。

2. 360°旋转操作的难点之二是要一气呵成，手持焊枪360°跟着焊缝旋转，熟练后由正常焊接的几个接头变成一个接头，以减少打磨量，改善焊缝外观质量。

3. 环形塞焊缝360°旋转操作法重点要保证各个焊接区间内焊接速度、焊接工艺参数、焊枪倾角、焊丝伸出长、焊枪喷嘴与焊缝的相对位置等保持一致。该操作法的关键影响因素是焊接手法和焊接过程的平稳性，需勤加练习。

四、总结

该焊接技术可以广泛应用在分厂生产具有圆形塞焊焊缝的焊接中， 包括现在正在生产的NX70型共用车的中梁补强板弧形焊缝，使用此方法后，产品一次合格率达到 100%。经检验，熟练掌握该操作法后，一是能够控制焊缝下塌、咬边、熔合不良、成形不均匀等缺陷 的出现,使焊缝返工、返修率下降到5%甚至以下,大大提高工作效率。二是焊缝不存在多余的焊缝体积，熟练后由正常焊接的几个接头变成一个接头，减少了打磨量，改善了焊缝外观质量，减少不必要的焊材消耗；三是节能 50％以上，降低了生产成本。在外来其它车型的类似焊缝的焊接上也能有所借鉴。

参考文献：

[1] 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册[M].北京：机械工业出版社。