时间：2023-03-20 16:17:08
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇焊接工艺论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
1.1焊接材料
钢结构焊接工艺技术中运用的主要工具有电焊条和引弧板。选择焊接条时，其型号一定要严格按照设计要求进行，之后按照相关说明书将焊接条进行烘焙后，放入保温桶内以供之后取用。另外，在钢结构建筑焊接过程中，严禁使用焊芯生锈的一些焊条，同时酸碱性焊条不得混合在一起使用。最后，在焊接钢结构建筑的重要部位时适合选用碱性焊条。在焊接钢结构建筑部件需要采用坡口连接时，需要使用引弧板，而引弧板材质的选择一定要和所焊接部件的材质相同。
1.2主要工具
钢结构建筑工程中使用焊接工艺技术时所需要的机具主要有焊钳、焊条保温桶、烘箱和电焊机等。
1.3焊接条件及要求
温度较低时进行焊接会造成热量迅速散失，为此，当钢材厚度达到一定程度时，可以适当采用多层焊接工艺技术。另外，为防止温度的迅速降低，在进行某条缝隙焊接时，一定要一次性完成，避免发生焊接中断的现象。若发生中断，应进行正确恰当地处理。最后，在风雪天气环境下，应尽可能避免焊接，若确实需要焊接，应搭建帐篷等，之后在室内进行钢结构建筑的焊接。同时，焊接过程中要保证风速在恰当的局限范围之内。焊接结束后，要运用适当材料使得焊接物体进行缓慢的降温。
2焊接变形的原因探讨
2.1焊接变形的主要类型
焊接变形主要是指钢结构在焊接中因高温引起的变形和焊接结束后在钢结构构件中出现的残余变形问题。在以上两种焊接变形中，最影响焊接质量莫过于焊接残余变形。焊接残余变形对钢结构建筑的影响具体可分为整体和局部变形，而依据变形的形状特点又可分为角变形、波浪变形和扭曲变形等，局部变形又包括角变形和波浪变形，整体变形又包括扭曲变形等。在钢结构焊接过程中，最易发生变形类型是整体变形。
2.2焊接变形的缘由
钢结构的刚度无疑是影响焊接变形的主要因素之一，钢结构的刚度主要是针对结构体对弯曲及拉伸等变形的抵抗力而言的，而钢结构的刚度强弱则主要取决于钢结构尺寸的大小及其截面形状。另外，焊接连接缝的所在位置和数量也在一定程度上影响着焊接变形的程度及状况。在钢结构刚度不能达到一定的标准时，应将钢结构体的对称位置作为焊接的连接缝，这时若焊接顺序合理的话，结构体就只能产生线性变形，而不可能产生弯曲变形。最后，焊接工艺也在某种程度上影响着焊接变形的程度。例如，在焊接电流较大、焊接速度较慢时，就会导致更加严重的焊接变形。为此，在钢结构焊接过程中，一定要定制科学合理的焊接工艺措施和方法。
3钢结构焊接工艺造成的变形防治工作
3.1焊接节点的构造控制
为进一步避免和改善焊接变形的状况，在进行钢结构焊接节点构造设计时，要注意以下几个方面：
a.首先，应对焊缝的数量及大小进行一定的控制。当钢结构在焊接过程中存在焊缝数量多、尺寸大的问题时，就会给焊接变形提供更多的可能。为此，在进行钢结构焊接节点构造设计时，应尽可能在一定程度上控制焊缝的数量和大小，进而改善焊接变形的状况；
b.其次，要尽可能选择适当的焊缝坡口大小及形状。对焊缝坡口的大小和形状进行合理科学的选择，不仅可以在一定程度上保证钢结构的承载能力，同时还可以在某种程度上减少截面积，进而对焊接变形数量起到一定的控制作用；
c.此外，在钢结构焊接过程中，应尽可能使焊接节点的位置处于物体截面的对称处。而对于中性轴焊接节点的选择，应尽可能使焊接节点靠近中性轴，同时避免处于或接近高应力区。
d.最后，节点形式的选择，应尽可能选择刚性较小一些的节点形式。同时，节点不应设置在多向交叉位置，只有这样才能避免因焊缝高温集中和应力集中而造成的焊接变形。
3.2钢结构建筑焊接工艺的改进
钢结构焊接工艺的改进对焊接变形的改善有着至关重要的作用，其具体操作主要集中于以下几个不同的方面：
a.首先是钢结构的组装和焊接过程中所选择的焊接顺序。对钢结构的组装及制作，相关人员应严格依照有关规定和要求在标准的层面上进行操作。只有这样，才能在一定程度上确保相应的自重压力承受情况，进而更好地满足于构件组装的要求和标准。在钢结构焊接过程中，对焊接小型构件的焊接，可一次性完成，之后再选择合适的焊接顺序进行组装。而对于一些相对较大的钢结构焊接与组装，应首先将小构件焊接完成，之后再进行相应的组装和焊接工作。为防止部件组装过程中产生变形的状况，零部件型号的选择一定要符合相关的规定和要求，此外，组装时应尽可能避免过度的外力强制性拼接。最后，在构件焊接和组装过程中，应尽可能保持焊接接头的热量均匀性和温度适当性，防止因热量不均造成的焊接变形。
b.其次，要做好相应的反变形工作。钢结构的焊接工艺过程中，由于冷却后的收缩原理，焊缝会发生一定的收缩反应，这也就在一定程度上减少了构件原有的尺寸大小。为此，在焊接过程中人们常常采用反变形的方式来进一步弥补因热胀冷缩而出现的变形问题。反变形方法就是在进行焊接工作前期首先人为使构件发生一定的变形，其变形方向与后来的焊接变形方向相反，变形程度与后来的变形程度相同。
船体焊接工艺设计复杂，影响船体焊接质量工艺参数繁多。目前，大多数焊接工艺人员只能通过手工查阅相关标准，以及查阅企业历史资料，结合自身经验完成焊接工艺设计，工艺设计效率难以提高。另外，由于每个工艺人员能力、经验、工作习惯、责任心存在差异，使得焊接工艺规程标准化程度低，从而影响施焊工作开展。为了实现快速化、智能化焊接工艺设计，有必要开发船体工艺焊接知识库及工具包，在船体焊接工艺设计中引入知识管理技术，将焊接工艺员从繁重的查手册、查标准等重复劳动中解放出来，并且将企业焊接工艺人员多年来积累的丰富经验进行有效的利用，提高焊接工艺设计的效率。
2船体焊接工艺知识库
2．1船体焊接工艺知识要素分析
在船体生产制造中，焊接工艺必须根据相应的标准或规范进行严格的焊接工艺评定（WPQ），形成焊接工艺评定报告（PQR），其后，生成焊接工艺指导书（WPS），并且依据WPS制定焊接工艺规程，以保证产品的焊接质量和性能。船体焊接工艺设计中主要关注如下几个方面的问题：焊接方法的选择、焊接位置的选择、坡口形式的设计、加工步骤的安排和工艺成本分析等。船体焊接工艺设计中许多问题的可统计性差，影响因素多，因素与因素之间的相互联系难以明确表达。因此，解决这类问题要借助于经验知识，比较适合于选用工艺知识库。
2．2船体焊接工艺知识库组成
船体焊接工艺知识库包含6大类库：焊接工艺基础参数库、母材库、焊材库、焊接规范参数库、检验项目库、施焊要求库。其中：焊接工艺基础参数包括：焊接方法库、接头形式库、坡口信息库、设备信息库，母材库包括：种类及规格库、力学性能库。
2．3船体焊接工艺知识库信息模型
系统客户端依据系统功能，设计开发了不同的用户接口，满足不同工艺设计和管理人员的需求。系统服务端负责工艺数据的处理和工艺决策的推理。数据库服务器主要为焊接工艺设计系统提供信息的存储、查询和管理服务，积累基础焊接知识、推理规则和专家经验，是企业的重要信息资源之一。
3船体焊接工艺过程智能化应用工具包
基于知识库的快速化、智能化，实现了船体焊接工艺过程智能化应用工具包的系统设计。通过智能化应用工具包，根据焊接工艺设计的特点，可以选择产生式规则表示方法，作为船舶焊接工艺决策基础。选择产生式规则表示除了符合焊接工艺知识特点外，还具有易于扩展、易于进行一致性检查等实现方面的优势。根据对焊接工艺决策需求分析，在引入知识管理技术对焊接工艺知识库构建的基础上，焊接工艺设计系统可以建立焊接工艺决策过程。
3．1焊接工艺设计集成环境
作为用户建立产品结构的应用平台，是系统应用的重要前提，此模块将用以建立工艺评定数据、文档的存储线索，同时，也作为PDM与焊接工艺规程设计系统进行数据集成的接口模块，可以从PDM系统中得到产品数据，建立焊接工艺设计产品结构。
3．2焊接工艺指导工具
完成焊接工艺指导书（WPS）的编制、校对、审核、归档、浏览、打印等工作。焊接工艺指导为工艺人员提供一个方便实用的工艺设计环境和工具，将工艺人员从大量繁琐的工艺标准的选择、工艺资源的查找、工艺指导书的填写和工序图的绘制等工作中解放出来，减轻工艺人员的劳动强度，促进企业工艺设计的自动化、标准化和规范化。
3．3焊接工艺规划工具
焊接工艺规程，又称焊接细则，是指导焊工操作的详细工艺说明书，是以工艺评定为基础，以具体产品为服务对象的详尽焊接工艺。每当有新产品出现时，焊接工艺评定可能会有可替代的，但多数焊接工艺规程要重新编制，因此，企业内部积存了高于工艺评定1倍甚至几倍的焊接工艺规程，造成重复编制和遗漏等现象时有发生。
3．4焊接工艺评定工具
产品投产之前，必须对所采用的焊接工艺进行焊接工艺评定试验，验证合格后，方可用于产品的焊接生产。由于影响焊接性能和质量的工艺参数众多，每种重要参数的改变，如预热温度、热处理温度、焊接能量超出规定的范围，都要进行焊接工艺评定试验。因此，各船厂积累了大量的焊接工艺评定规则。
4结论
压力容器的制作工艺需要做到很精细，不能够出现任何的差错。而其中的焊接工序也是同样需要很精细，造成焊接工序出差错的原因就是材料选取的不正确。如果在焊接时选取的钢制材料性能较差的时候，就会在焊接的接头上出现一些裂痕，这些裂痕对于压力容器是致命的伤害；如果在选取材料时选取了钢号或者是化学成分不对的材料，这时在使用过程中就会出现各种腐蚀的现象；而且如果我们选用的钢制材料的转化温度高于压力容器的温度时，就会使压力容器在制作的过程中突然断裂。所以，综合以上几点所论述，我们在选取压力容器的制作材料时，必须要考虑到压力容器的工作条件、工作压力、各个介质之间的腐蚀性、钢制材料的温度，还要重点注意钢制材料的力学性能、物理性能、化学性能等等一系列的科学因素。当然，在进行压力容器的焊接工序的时候，还需要技术方面的硬性要求。在焊接工序的准备阶段，在选取压力容器容器外圈的时候，要选用低碳钢、不锈钢、低合金钢，在焊接卷板之前应该提前清理干净依附在板面上，可能对压力容器造成损伤的硬物和杂物，同时还要检查好焊接时的焊接接口位置等等一些工序，使之符合焊接所需的一切标准。在压力容器焊接成型的阶段，不能直接将钢板弯曲，应该先有一个预弯的过程，在钢板卷成一个圆形的时候，必须要在机器上摆放端正，可以采用在机器和钢板上做记号的方式来确定钢板是否已经摆正，卷轴钢板的时候严禁一次就将钢板卷制完成，要采取循序渐进的方式，一次次不间断的进行卷制，而每次卷制的程度不得高于上一次的百分之三十，在焊接时要选取一个已经焊接合格的样板来进行比对，确认是否符合一切准则，在焊接时，必须严格按照确定好的接口进行焊制，并且在焊制的过程当中要及时的清理在焊接时产生的杂质和脱落的钢材，以免对压力容器造成伤害。在压力容器焊接成型之后我们就需要对她进行矫正和检查，矫正就是需要验证压力容器的制作是否符合科学界所规定的一些数据，而检查就需要看，在压力容器焊接完毕之后，内外表面是否光滑、没有划痕、没有压伤、起皱、裂痕、等等的缺陷，与此同时还要按照技术条件进行检查各项参数，确定制作完成的压力容器符合硬性文件上的各项技术要求。
2压力容器的焊后检查和焊后返修
任何的一种科技制品，在完成之后都需要有事后的检查和返厂维修，压力容器也不列外。压力容器在焊接完毕之后，应当首先检查它的焊缝外观和尺寸是否符合预定目标和目标参数、实验压力容器焊接完毕之后的抗热能力和对热的处理、检查压力容器是否在焊接的时候出现裂痕等损伤、检查压力容器在制作之后的致密性是否良好，是否有透气的现象出现。关于压力容器在焊接完毕之后的返厂检查必须要严格做到以下几点：
（1）焊接的返修次数不宜超过两次；
（2）如果需要对焊接之后的压力容器进行返厂检修，必须要提交它要返修的原因并且对原因作出分析，同时提出要维修的建议；
（3）在压力容器回厂返修之前，必须要将其清洗干净，可以采用表面扫描的方式确定已经清洗干净；
（4）等待补焊的部位一定要开阔、平整、以便于进行补焊工作的进行。
3结束语
焊接卷筒的卷筒体所用板材通常选用化学及力学性能类似于Q345-B或Q345-C的材料。下料前，必须对钢板做相应的超声波检验，确保其力学性能、化学成分等满足相应的要求，同时，对钢板做表面抛丸、除锈等处理，清理氧化渣、铁锈等表面缺陷及杂质。卷筒体在压制或卷制前，需要打磨周围的棱角。
2成形
根据卷筒体的内径d、筒节长度L以及壁厚δ等因素，可将其成形类型分为整体卷制、两个半圆压制、钢管代替等类型。
3下料
无论使用哪种成形方式，钢板的轧制方向必须与卷筒体的周向展开长方向相同，其毛坯尺寸根据图纸要求及成形类型来确定。当卷筒体采用两个半圆压制时，两侧需各留160mm左右的压头余量，板长等于压头余量与卷筒体的周向展开长之和；当卷筒体采用整体卷制时，卷筒体的周向展开长无需留压头余量，但需要减去理论延伸量。
4焊接工艺
4.1装配对接
卷筒体的环形对接坡口形式为双面U型或双面V型，使用机加工设备按照图纸加工出坡口。装配间隙按照图纸及工艺要求，装配直线错边量为b≤3mm，点焊方法为混合气体保护焊。清理焊接范围内的油污、锈、氧化皮等杂质，同时，纵向焊缝装点引弧板和收弧板。根据参数选择相应的预热温度，若工艺图纸有特别说明，按图纸要求执行。
4.2焊前准备
清理焊接范围内的油污、锈、氧化皮等杂质，同时，纵向焊缝装点引弧板和收弧板。根据参数选择相应的预热温度，若工艺图纸有特别说明，按图纸要求执行。
4.3焊接过程
筒体内侧焊接使用混合气体保护焊，焊材型号为ER50-6，保护气体成分为Ar（80%）+CO2（20%），筒体外侧清根后，盖面使用埋弧自动焊，焊材型号为H08MnA，焊剂为HJ431或SJ101。
4.3.1纵缝焊接
卷筒体内侧打底、填充和盖面使用混合气体保护焊，外侧清根后，填充使用混合气体保护焊，盖面使用埋弧自动焊。根据参数表3选择相应的预热温度，预热区域为对接坡口中心两侧各75mm范围。卷筒体纵缝的错边量b应满足b≤3mm。焊工应当具备相关产品的焊接资质证书，焊接过程严格按照相应安全规程执行。
4.3.2环缝焊接
卷筒体环缝的焊接方法、预热和纵缝的焊接要求相似。若卷筒体由钢板压制成型，则对接环缝的两相邻纵缝错开90°，若卷筒体由钢板卷制成型，则对接环缝的两相邻纵缝错开180°。卷筒体环缝的错边量b应满足b≤3mm。焊工应当具备相关产品的焊接资质证书，焊接过程严格按照相应安全规程执行。
4.4探伤检验及修复
4.4.1探伤检测
卷筒体的纵向与环向对接焊缝应当做相应的无损探伤检验。纵向对接焊缝要以焊缝总长的20%在卷筒体两端进行探伤检验，达到《起重机械无损检测钢焊缝超声检测》（JB/T10559）BⅠ级的要求。对卷筒体的环向对接焊缝进行100%的探伤检验，达到上述检测要求。
4.4.2缺陷修复与复探
经探伤检验后，若发现有气孔、夹渣、未焊透、裂纹等缺陷，需对缺陷进行修复与复探。具体步骤如下：
4.4.2.1缺陷去除
使用碳弧气刨刨出或者砂轮机将缺陷打磨，去除氧化皮、熔渣等杂质，将缺陷处打磨出金属光泽，并做MT检验，确保缺陷已彻底去除。
4.4.2.2焊接
待焊区域及其周边70mm范围内需要预热110℃左右，使用气体保护焊，焊材型号为ER50-6，采用多层多道焊接，确保层间温度小于250℃。
4.4.2.3修磨与复探
将焊缝打磨光滑过渡，按JB/T10559BⅠ级要求进行100%UT复探，再由检验员进行外观检查，确保施焊部位没有缺陷。
5热处理
铅是种特性十分适合焊接工艺的材料。当我们将它除去后，到目前还无法找到一种能够完全取代它的金属或合金。当我们在工艺、质量、资源和成本等方面找到比较满意的代用品时，我们在工艺和成本上都不得不做出让步。而在工艺上较不理想的情况有以下几个方面。
1．较高的焊接温度。大多数的无铅焊料合金的熔点都较传统锡铅焊料合金高。业界有少部份溶点低的合金，但由于其中采用如铟之类的昂贵金属而成本高。熔点高自然需要更高的温度来处理，这就需要较高的焊接温度。
2．较差的润湿性。无铅合金也被发现具有较不良的润湿性能。这不利于焊点的形成，并对锡膏印刷工艺有较高的要求。由于润湿效果可以通过较高的温度来提高，这又加强了无铅对较高温度的需求。熔化的金属，一般在其熔点温度上的润湿性是很差的，所以实际焊接中我们都需要在熔点温度上加上20度或以上的温度以确保能有足够的润湿。
3．较长的焊接时间。由于温度提高了，为了避免器件或材料经受热冲击和确保足够的恒温以及预热，焊接的时间一般也需要增长。
以上这些不理想的地方带给用户什么呢？总的来说就是器件或材料的热损坏、焊点的外形和形成不良、以及因氧化造成的可焊性问题等工艺故障。这些问题，在锡铅技术中都属于相对较好处理的。所以到了无铅技术时，我们面对的焊接技术挑战更大。
二、工艺窗口
简单来说，无铅的工艺挑战或工艺难处，在于其工艺窗口相对锡铅技术来说是缩小了。例如器件的耐热性，在锡铅技术中一般为240℃，到了无铅技术，IPC和JEDEC标准中建议必须能够承受260℃的峰值温度。这提高只是20℃。但在合金熔点上，从锡铅（Sn37Pb）的183℃到SAC305的217℃却是提高了34℃！这就使工艺窗口明显缩小。使工艺的设置、调整和控制都更加困难。
如果不采用较高成本的低温无铅合金，你的最低温度（约235℃），几乎已经是锡铅技术中的最高焊接温度了。而如果你采用美国NEMI的建议，也就是使用SAC305和焊接温度在245到255℃时，你的热-冷点温度窗口只有10℃，而在锡铅技术中这温度窗口有30℃之多。
无铅器件的耐热标准，目前多认同确保在260℃最高温度上，这距离推荐的SAC305合金的最高焊接温度只有5℃。如果我们考虑测量设置的系统误差（注二）的需要保留6℃，以及业界许多回流的波动性时，我们根本无法使用高达255℃的温度。
三、工艺设置
回流焊接的工艺设置，就是通过炉子的各温区温度，以及传送链速度的设置来取得最适当的“回流温度曲线”的工作。最适当的意思，表示没有单一的曲线是可以供所有用户使用的，而必须配合用户的材料选择、板的设计、锡膏的选择来决定。不论是锡铅技术还是无铅技术，其实工艺设置的方法都是一样的。所不同的是其最终的参数值。基本上，无铅由于前面提到的工艺窗口缩小的问题，使得工艺设置的工作难度较高。这需要更高的工艺能力，以及对技术的了解和掌握上做得更完整更细化。
工艺设置的首要条件，是用户必须知道所要焊接产品的温度时间要求。对于大多数用户来说，这就是回流曲线规范。为了方便技术管理，一般只制定了一个规范，规范中清楚地指出了各参数的调整极限。在锡铅技术中，绝大多数用户的这个规范曲线都来自锡膏供应商的推荐。在工艺窗口较大的锡铅技术中，人们遇到的问题似乎不大（但绝非没有问题）。但进入无铅后，这种法未必可靠。原因是锡膏并非决定焊接温度曲线的唯一因素，以及供应商提供的曲线并不精确。在掌握工艺技术较好的企业中，选择锡膏前都必须对锡膏等进行测试评估。
器件焊端镀层是另外一项没有被仔细了解和控制的材料参数。镀层的材料（例如NiPd或Sn等等）、镀层的工艺（例如无极电镀，浸镀等等）、以及镀层的厚度，将决定用户的库存能力，可焊性以及质量问题或故障模式。而这些也会因为无铅技术到来而有所变化。以往不太需要注意的，现在也许会成为不得不给予关注的。PCB焊盘的镀层也一样，材料、工艺和厚度都必须了解和给予适当的控制。总之，要有良好的工艺设置，用户必须首先知道自己的材料和设计需求。从需求上制定应该有的温度曲线标准。
四、工艺管制和监控
以上所谈的内容，如果掌握得好，就能协助用户设置出一个较好的回流焊接工艺。而在整个产品产业化过程中，以上的内容要点可以协助用户进行试制和试生产的工艺阶段。当以上工作处理好后，接下来的就是面对批量生产了。批量生产的重点，在与推动快速生产的同时，确保每一个产品都是完好地被制造出来。所以我们就有所谓的质量管理工作和责任部门。
时至今日，大多数工厂的质量管理，还是较依赖传统的一些检验和返修的做法。例如采用MVI（目检）、AOI（自动检验）等手段，配合以一些量化统计做法如SPC等。但在今天的先进生产技术中，这些都属于较落后的手段方法。以下指出几个常遇到的缺点。
1．对故障的改正成本高；
2．属于事后更正的概念，无法取得零缺陷成绩；
3．目前的检查技术无法检出所有问题（一些故障的可检性还不好）；
4．目前检查技术在速度和精度上都还跟不上组装技术；
5．太多和滥用检查技术，反会对它形成不良的依赖性，而忽略了从工艺着手；
6．SPC不适合于小批量和高质量的生产模式。这情况下其能力非常低。
较好的做法是检查设备和工艺能力，控制过程，而不是检查加工的结果（也就是产出品的检查）。厂内的所有炉子的性能必须给予测量和量化。在保养管理中确保Cm和Cmk的受控。这是良好质量的前提条件之一。这方面的讨论不在本文的范围之内。而工艺能力以及加工过程的控制，在生产现场又如何进行呢？
我们不可能对每一个产品都焊上热耦。有一种技术可以做到，就是非接触式测量的红外测温技术。曾有炉子供应商在炉子内部设计这样的温度监控，但由于技术不成熟，效果不理想而最终没有大量推广。过后就没有见到有开发这类技术的。
这类系统通过以下的途径提供用户很好的质量控制方法：
1．100%不间断的检查；
2．实时测量和监督；
3．提供预警；
4．完整的纪录方便质量跟踪；
5．完整的报告可以提高客户的信心。
除了以上功能之外，其实这类系统还可以协助监控炉子的表现，提高炉子的维护保养管理，以及将来的采购工作。是个先进数据管理系统中重要的一个工具。
当我们进入无铅技术后，缩小的工艺质量窗口对于参数等的偏移敏感得多，也推动了我们对这类质量监控工具的需求。其作用就像质量管理学中的一句常用名言：“不要靠猜测，而要测量和理解它！”
材质：X60H；输送介质：天然气；工作温度：常温；工作压力：1.6MPa；管道直径：Φ630mm×10mm；焊条型号：E7010；规格Φ3.2~4.0mm；装配间隙：2.5mm左右。V型坡口，坡口型式如图1所示。错边量≤1.0mm，直流焊机：YD—400AT3HGF2台。选择焊接速度与质量均相当的焊工两人一组。在施工前，先对焊条进行80℃烘干，1h保温，待施焊时随用随取，在管口组对前将坡口两侧各30mm宽的表面上的泥土、油污、铁锈、水分等清理干净，使之露出金属光泽。施焊前在管口坡口两侧各100mm范围内进行火焰预热（使用中性焰），预热温度为100~120℃，均匀上升。组对时使用外用专用对管器进行，定位焊4个对称点，分别在管口的2点、4~5点、7~8点和10点的位置上。焊接质量要求同正式打底焊缝相同。定位焊的长度≤20mm，厚度为3mm左右。定位焊完成后，使用角磨机将起头处打磨成斜坡状，以利于施焊过程中的衔接。
2燃气管道焊接操作方法
施焊时，待管壁温度加热到110℃左右时，第1个焊工从管接头的12点往前约5mm处引弧，当形成第1个熔孔后迅速压低焊条，采用短弧焊接，焊条作小幅度的直线往复运动，均匀、平稳、快速地向下焊接。根据组对间隙的大小微调速度的快慢。第2个焊工待第1个焊工形成了第1个熔孔后，也迅速地在11点处引弧，待焊条开始燃烧时，迅速将焊条拉到12点处，然后压低电弧，开始焊接，待运条至第1个焊工的焊缝端头处时，做一个向下压的动作，待形成了熔孔后，开始进入正常焊接过程。其焊条的倾角可随着到达各个位置的不同作相应的调整。在焊接过程中，焊工还必须做到“听、看、送”。“听”就是要注意听是否有电弧击穿管坡口钝边所发出的“噗噗”声，“看”就是要注意观察熔池的温度和熔池形状以及熔孔的大小。熔池形状大小应保持基本一致。熔池过大，说明焊接速度慢，熔池温度高，背面容易形成焊瘤甚至烧穿；熔池过小，说明焊接速度快，或者焊接电流小，或者焊条角度不当，此时易造成未熔合等严重缺陷。熔孔大小应控制在每侧坡口钝边熔化1.5mm左右为宜。“送”就是根据坡口间隙、钝边大小等因素，通过合适的电弧长度、焊条角度、焊接速度及运条方式来控制熔池温度和形状，以达到最终控制焊缝质量，以避免焊接缺陷的产生。收尾时，第1个焊工在熄弧前做一个比正常熔孔大一点的熔孔，并迅速用角磨机将突起的焊道端头磨成缓坡状，第2个焊工接头时，当焊条运动到第1个焊工形成的弧坑边缘根部时，要将电弧尽量往里压，听到“噗噗”声后，稍停一会儿，随后恢复正常焊接。此时需注意的是：第2个焊工在收尾时必须采用画圆圈收尾法，并注意在收尾后慢慢提起焊条直到自动熄灭，以保证焊缝的平滑过渡。打底层焊完后，立即用角磨机将焊缝打磨干净，并检查焊缝质量：不得有裂纹、夹渣、未焊透、气孔等缺陷。热焊层的关键在于焊接电流要略高一些（电弧长度为1倍焊芯左右）并且与打底层的间隔时间越短越好（以不超过10min为宜），并且层间温度控制在100℃以上，更换焊条时要迅速。施焊时焊钳要稳，焊接速度要快并要均匀，使熔池成圆片状为宜。避免电弧过短或焊条角度不正确，造成“顶弧”，使铁水与熔渣分离不清或倒流，造成夹渣和未熔合等缺陷，同时还应防止电弧烧穿第1层。
关键词：爬行式；全位置焊；焊接工艺；自动焊；机器人
前言
随着科学技术的发展，大型重要构件的焊接越来越多，仅仅依靠手工焊接难于满足焊接质量和焊接效率的要求，焊接自动化将成为焊接技术发展的必然趋势。在此介绍新型爬行式弧焊机器人的焊接工艺问题，其目的是为了实现大型构件的全位置自动化焊接。
该系统对国内外现有的焊接设备和方法来说是全新的，所以在整个设计、完善和试验过程中不可避免的遇到了很多问题和困难，在此就焊接试验过程中所遇到的问题和采取的解决办法做一说明。
一、爬行式弧焊机器人系统
爬行式弧焊机器人系统的构成主要由永磁履带爬行机构、激光图像传感系统、信息处理及跟踪控制系统所组成。爬行机构是机器人的运动动力系统；图像传感与信息处理系统构成焊接识别系统，以识别焊缝，与跟踪控制系统一起组成焊缝跟踪系统，以实现运动中的焊缝跟踪和焊接。
在十字滑块的上滑块上固定有螺丝可调节钢臂，其平行于机器人车体，用以焊枪的对准调节。前端为摆动器，其上可夹持焊枪，用以完成焊接过程焊枪的摆动，参数可调。
为了保证焊接电流在试验过程中稳定可靠，以使焊接试验能够较准确地反映该套系统用于焊缝跟踪焊接的实际效果，焊接用电源和送丝机构选用芬兰KEMPPI公司生产的KEMPPIPR0500，它的焊接模式、焊接脉冲、电流、电压等多项焊接参数均可随时手动调整，在焊接过程中并能根据已有参数自动稳定焊接电流、电压。
二、焊接工艺与试验
采用该系统我们做了两种位置的焊接试验，分别为立焊和横焊（大型构件主要的焊接位置分为立焊和横焊，针对这两种焊接位置来进行试验研究。）在实际手工焊接的过程中!这两种位置的焊接所采用的焊接方法有很大差异，工艺方法也就有很大不同。
1．试验材料
为符合在工业生产中的造船、制罐等实际用材情况，选用普通碳钢焊丝选用直径1.2mm镀膜焊丝。
2．焊接工艺
（1）焊接方法
采用氩气、CO2混合气体保护MIG脉冲焊；背面使用陶瓷衬垫；单面焊双面成形工艺&盖面根据焊接位置为立焊一道、横焊多道成形。
（2）焊接坡口
a.立焊。坡口选用“V”型坡口，具体坡口形式及尺寸如图2所示。焊前坡口及周围20mm范围内清除水、油、锈等，露出金属光泽，以保证激光图像传感系统对焊缝的顺利识别。
b.横焊。坡口选用不对称"v"型坡口，具体坡口形式及尺寸。焊前需处理坡口表面。
（3）工艺规范
在试验过程中，除对焊机参数的整定和正确调节外，焊枪位置、焊枪的摆动、焊接速度对焊接质量、焊缝成形都有很大的影响。因为这些量依靠手调、特别是焊枪位置、焊枪摆动，在实际操作中不便于测量，调节难度较大。
a.焊枪位置包括焊枪头与工件位置、焊丝与坡口位置（要考虑摆动幅度的影响。
b.焊枪摆动由调节摆动器来实现，主要参数有摆动速度%左中右3个位置的停留时间。
c.焊接速度um为焊前设定值，焊接过程中可调。
d.焊前对焊机电压补尝进行整定，整定值2.6V作为焊机内设参量。常用调节量有送丝速度us、焊接电压U和脉冲幅值。
（4）焊接各项参数
a.立焊
立焊打底时焊枪垂直于工件mm左右上方，加摆后焊丝靠两边坡口1～2mm，第二道盖面，焊枪垂直上调5～8mm，摆动幅度适当调大。
b.横焊
横焊打底时焊枪微向下扎，使焊丝在加有摆动时不至太靠下边坡口，焊枪顺焊接方向向下斜摆，大约与水平成75°～80°；盖面三道成形，均不加摆动，且每次要根据上道次焊接的效果和位置从新调整焊枪姿态第一道盖面枪头略向下扎，二道时较平，末道枪头略向上抑。
三、试验结果
a.在早期试验中，电流、电压值与焊速的匹配总不令人满意。采用的MIG脉冲焊，其宜于用较小的平均电流进行焊接，特点是熔池体积小，不易淌流，且在脉冲峰值电流作用下，熔滴的轴向性好，故比起普通氩弧焊更有利于焊缝成形，在全位置焊中有很好的效果。试验中早期打底焊焊速一般在8cm/min以上，相应电流值也较高，在95～105A之间，焊接过程不太稳定，背面成形有时也不理想。究其原因，在于脉冲幅值的影响，脉冲电流使熔滴呈喷射过渡，在较大脉冲电流下较小的电压易造成大飞溅、淌流，而大电压表面成形也不理想。我们在试验中不断摸索，后在稳定幅值的前提下适当减小电流、电压并且降低焊速，这样在横向和垂直位置的焊接过程中，充分发挥出了脉冲焊工艺在全位置焊上的优点，焊接过程稳定，飞溅小，两面成形都很理想。立焊焊前加衬垫样板、立焊背面成形、打底和盖面成形样例。
b.手工焊盖面横焊工艺采用的是加摆停留的方法，由于人工操作的灵活性，焊接过程中摆动频率、幅度和停留时间均可实时改变，故一般宽度的盖面焊可一次成形。由于该机器人缺乏人的灵活性，我们通过模仿人工的盖面过程横焊，采用高焊速加快速摆动或不加摆动多道成形的横焊盖面方法。这样就避免了横焊盖面淌流的发生，也取得了不错的效果。打底焊、盖面第一道、第二道、最后盖面成形。
c.除了电流电压和焊速，另一个人为影响较大的因素是摆动器的调节，根据不同位置的焊接要采用不同的摆动方式。
（1）工艺方案
摇臂壳体已精加工完毕，壳体的壁厚仅为70mm。如果直接在煤壁侧壳体上堆焊耐磨层，因焊接面积太大，焊接热量和应力释放将使摇臂壳体各轴承孔变形，因此决定在摇臂装配后进行焊接，以控制焊接变形，并采用耐磨板塞焊的工艺进行处理。具体工艺：用一块厚10mm材料为16Mn的钢板，按图纸要求将轴孔和外形尺寸切割好，各轴孔单边留10mm间隙，并将塞焊的孔钻好，板上按要求堆焊耐磨层，然后在装配好的摇臂壳体上进行塞焊，同时在耐磨层钢板的周边进行焊接，并在加工好的轴孔周边进行点焊。此工艺虽然避开了摇臂因加工后进行大量焊接而引起的变形，但是却存在很多问题。
（2）焊接后存在的问题
装配好的摇臂在焊接耐磨板时，由于耐磨板的翘曲变形，导致耐磨板和煤壁侧大平面不能贴合无法焊接。以至于在焊接时，对耐磨板翘曲部分进行不断的敲击使焊接部位贴合，工作量大而且很难保证焊接的质量，同时由于不断的敲击冲力，对摇臂装配精度也有很大的影响，再加之在点焊轴孔端周边时，虽然焊接量比较少，但是对摇臂轴孔端的轴承影响很大，更容易诱导轴承在加载时的噪音和抱死烧毁的发生，而且点焊和塞焊的效果在实际的使用过程中效果并不好，因为在截割煤的生产过程中，大量原煤的冲击和摩擦，导致点焊部位和塞焊部位过早开裂，使耐磨板剥落，防护时间有限。
2改进后的工艺方案
由于用户要求在后续的摇臂生产中新增焊接耐磨层，因此决定对耐磨层的焊接工艺进行改进，避免在精加工后焊接耐磨层。精加工后焊接耐磨层不但在实施和使用过程中都存在诸多问题，同时也与一般加工工艺理论相背离，因此要求将耐磨层的焊接放在精加工之前完成。
（1）耐磨层焊条性能及要求
DELCROME90为高铬铸铁合金堆焊材料，由于碳含量和合金元素高，具有铁基合金中最优良的耐磨性，堆焊层不宜进行切削加工。注意事项：①堆焊前焊条须经250℃左右烘焙1h；②可不予热施焊，但堆焊层会出现横向裂纹，用预热540℃和焊后缓冷措施可使焊层横向裂纹缩小到最小程度；③对于较大刚性的高碳钢和合金钢工件堆焊宜采用一定的预热和焊后去应力热处理。
（2）摇臂壳体的加工工艺流程及分析
摇臂壳体的加工工艺流程：划线－粗加工－焊水道盖板－去应力热处理－半精加工－精加工。如果放在半精加工后焊接，会因焊接壳体壁厚太薄（70mm）而变形，同时焊接后的应力释放又会引起精加工后轴孔的变形，因此放在半精加工之后不合理。同时从焊接耐磨层的焊条DELCROME90的性能和要求可以看出，耐磨层焊接的应力集中及热变形非常大，焊接后应进行去应力退火，这和摇臂的加工工艺流程中焊接水道后进行去应力热处理相吻合，因此将耐磨层的焊接添加到粗加工后的焊接水道盖板工序，是最合理的。但是摇臂煤壁侧大平面作为轴孔的加工测量基准及A、B面加工的安装基准如图2所示，如果按图纸设计要求焊接耐磨层，焊接后摇臂壳体在半精加工和精加工时，就失去了测量和安装基准，如果做其它的辅助基准也将给测量带来很大困难且不准确，因此需要对粗加工后的耐磨层焊接工艺进行探索和研究。
（3）工艺方案的制定
从上述的工艺分析可以看出，耐磨层焊接放在粗加工后的问题主要有2个方面：侧面加工基准和轴孔测量基准。首先对于侧面加工基准的解决，结合摇臂壳体加工图纸和焊接耐磨层的尺寸要求进行计算对比，发现摇臂在焊接耐磨层后，端面两端还有100mm和80mm宽的平面，即C、D面可以作为侧面A、B面加工基准，其次是轴孔的测量基准，考虑到测量基准的统一性，因此考虑在焊接时沿中心线留出40mm宽的平面做为轴孔的测量基准，同时根据现场的使用情况进行分析，留出的40mm宽平面，并不影响耐磨层的防护功效，因此，评定此方案可行。
3工艺方案的优化
为了保证焊接耐磨层尺寸准确及外形美观，制作了如图3所示的划线样板，在一个5mm厚的钢板上，按焊接耐磨层的尺寸进行切割，各孔边留出5mm的间隙，并将不需要加工的部位留出来，焊接前按样板进行划线，按划线范围进行焊接，保证了焊接质量，同时也给加工带来了便利，避免了因焊接超过加工尺寸，加工时损伤刀具。
4改进后的效果
