【摘 要】 产品制造中经常会遇到箱形结构件角焊缝的焊接，这类焊缝的结构形式比较特殊，焊接比较困难。只有选择合理的焊接工艺方案，才能有效地提高焊接质量和工作效率。角焊缝是箱形结构件制造的主要焊缝形式之一，一般板厚较大，有一定的熔深比例要求，由于拘束度大，焊接时容易出现裂纹，打底焊缝清渣困难。如何开发合理先进的焊接工艺，提高角焊缝的焊接质量与效率，就显得十分必要。结合公司已制与在制的产品，介绍箱形结构件角焊缝的焊接工艺方案及其在实际生产中的应用情况。
　　【关键词】 箱形结构件；角焊缝；工艺方案；焊接质量；工作效率
　　1.焊接方法的选择
　　由于箱形结构件角焊缝一般坡口深度比较深，根部坡口尺寸小，根部焊道易出现结晶裂纹。这和结构的约束度及根部焊道的焊接工艺与成形有关。若采用一般的埋弧焊直接进行焊接，则很容易产生根部清渣困难的问题，同时，焊丝不易到达坡口根部，造成根部熔深不夠，达不到设计要求。我们尝试采用细丝埋弧焊在隅角焊缝进行打底焊道的焊接，可综合性地解决熔深不足、根部裂纹以及清渣困难等问题。对于填充焊道，由于焊接填充量大，焊接效率较低，为了提高焊接效率，则采用双丝埋弧焊进行其余焊道的焊接。
　　2.焊接材料的选择
　　针对不同的材质应选用不同牌号的埋弧焊丝。对于我们常用的Q345系列钢材，埋弧焊丝牌号采用H08Mn2E或H10Mn2。细丝的焊丝直径采用φ1.6mm，双丝的焊丝直径采用φ4.0mm。为了提高脱渣性，埋弧焊剂则尽量采用碱度不太高的烧结焊剂。
　　3.焊前预热
　　我们根据不同的板厚和结构刚性的情况，确定不同的预热温度。我公司采用陶瓷电加热器或氧–乙炔焰进行预热。若采用火焰预热，枪头应保持与母材表面的距离在30mm以上，预热时应匀速移动枪头，不得长时间停留在某一部位，以防止母材“过烧”。预热范围一般为焊缝每侧100mm以上，采用半导体测温仪或测温笔进行测量温度，测温点应尽量布置在预热面的反面，距离焊缝中心30～50mm。预热温度的范围根据焊接工艺评定进行确定。温度太低容易出裂纹，温度太高容易造成热输入量太大，焊缝晶粒粗大、焊缝性能下降，而且预热成本上升、预热时间过长、焊工作业环境变差。
　　4.坡口优化设计
　　为了提高角焊缝翼缘板抗层状撕裂的能力，改善焊缝根部焊道的焊缝成形，提高焊缝的脱渣性能，减少焊缝金属填充量。我们对焊接接头进行坡口优化设计，通过不同的坡口形式进行实际的对比试验，然后综合考虑焊接接头的各项性能，得到一种比较好的坡口形式。对比实验效果评价如图1所示。
　　图1 不同的坡口形式进行实际的对比试验
　　5.焊接操作的控制
　　采用细丝埋弧焊进行打底焊道焊接操作时，我们采用窄焊道进行焊接，每道焊缝不得过宽，焊缝宽度以5～8mm为宜，每层焊缝在保证焊接质量的情况下尽量薄一点，焊缝厚度以4～6mm为宜。如果焊缝太宽和焊缝太厚，容易产生夹渣、未熔合以及咬边等缺陷，焊缝性能也会下降，特别是低温冲击韧性会下降很多。为了提高抗裂性能，第一道打底焊缝可以适当厚一些。打底焊道根据坡口情况，焊接2～4道后就进行焊缝的填充和盖面。填充和盖面焊道采用双丝埋弧焊进行焊接，双丝埋弧焊的前丝使用直流电，后丝使用交流电，这样不仅能保证得到足够大的熔深，也能保证得到良好的焊缝成形外观。
　　6.温度和变形的控制
　　焊接时应连续作业，要求保持层间温度不低于预热温度。若焊接作业中途停止，再焊接时必须重新加热，加热温度应稍高于预热温度，以避免出现裂纹。
　　为了减少焊接变形，除了控制合理的焊接规范外，对隅角焊缝进行反面刚性固定就显得十分必要。采用加强三角板进行点固焊定位连接，同时进行对称焊接施工，可以在很大程度上减少焊接变形。
　　7.焊后处理
　　每焊接完一段焊缝后，在清理焊渣时，采用小锤顺便对焊缝进行锤击处理（打底焊缝和盖面层焊缝除外），可以消除部分焊接内应力。
　　对于钢板特别厚的箱形结构件角焊缝，在接头焊接完工后，随即采用石棉布进行保温，让焊接接头缓慢冷却，同时加强工件局部位置的防风措施，减缓焊缝区域的冷却速度，必要时采用火焰加热的方式减缓接头的冷却速度。
　　8.人员及设备的控制
　　我公司焊接作业采用定人、定设备和定工位的制度，即：在同一工位采用同一组焊工，进行同样结构的焊接，保证焊缝的内、外部质量的稳定性，同时可以提高施工人员的熟练程度，减少由于人员操作的不稳定性而引起的焊接质量的下降，使焊接质量及变形趋向稳定。
　　9.结语
　　箱形结构件角焊缝虽然结构形式特殊，焊接困难，但采取以上所述工艺方案并结合有针对性的焊工培训后，焊接完的接头几乎不用进行返修，提高了生产效率，节约了制造成本。
　　作者简介：陈桃杯（1968），女，出生地河南，助理工程师，大专学历，从事机械制造与设计工作。