选择性焊接工艺的优化

选择性焊接工艺的优化（精选9篇）

选择性焊接工艺的优化 第1篇

选择性焊接工艺的优化

合理的印制板布局和焊接喷嘴设计可以显著提高选择性波峰焊工艺的质量和成本

结构

市场全球化导致了基于成本压力上的激烈竞争。因此，在保证产品一贯高品质的基础上，电子 产品制造企业必须想方设法降低生产成本。基 于对品质和制造流程再现性的要求，人工焊接方式因其费 钱费时和成本敏感性强，已不再具有优势。

另外，高密度多层板及小型化和高引脚数的细间距器 件很难实现高质量/高效率的维修。因此，诸如生产率、操 作培训和错误装配所造成的“隐形成本”也必须在总成本 中加以考虑。还要特别关注的是，无铅工艺应用中人工返 修焊接过程将导致极大的热应力损伤问题。因此，目标是要建立一个零缺陷的选择性波峰焊 工艺。

在这里，一个合理的印制板设计是非常重要的。例 如，焊盘的形状和它们之间的间距如果采用了合理的设 计，就会大大降低短路缺陷发生的可能性。焊盘和邻近不 被润湿的焊盘之间的距离设计，也需要遵循一定的规则。引脚之间的距离和引脚的长度，也同样需要加以考虑。此外，选择合适的焊接喷嘴，可以避免在自动选择 性焊接工艺中发生焊接缺陷。焊接喷嘴的形状或尺寸以及 所采用的技术（比如润湿性和非润湿性焊接喷嘴）的设计 也是重要的考虑因素。新增的创新功能，比如“去桥接 刀”（debridging Knives），可以有效降低桥接缺陷的形成，特别是在浸焊（dip）工艺中。

不同的焊接工艺

在焊点和邻近器件之间没有空隙的条件下很难实施焊 接, 这是在选择性焊接工艺中最普遍的问题, 通常是因为焊 接过程中容易将SMD器件冲洗掉或焊接喷嘴容易刮擦和损 坏有引脚器件的封装外壳.在其他许多情况下，主要的缺陷是焊接短路和填充不 良；此外，锡珠也会导致缺陷。形成良好的焊点基于多种 因素，而选择性焊接工艺可提供可靠的焊接结果。通常，不同的选择性波峰焊工艺有不同的焊接模式。

如果采用单“迷你波”（Miniwave）焊接工艺（图1），可 选择拖焊（drag）或浸焊模式进行操作,并允许以一定的角 度进行焊接。这种系统柔性更强，而且对板子的设计约束 也较少。但是, 根据焊点的数量，采用单“迷你波”工艺所 需要的操作周期相对较长, 从1分钟到10分钟不等。

另一方面，多喷嘴浸焊工艺（图2）使用特定的焊接喷 嘴工具，在一定程度限制了柔性。不过，所有焊点在装配 过程中是同时被焊接的，多喷嘴浸焊工艺可以提供更短的 操作周期，大约20到30秒。这类设备大多数是不能设定焊接角度的。

部分这类工艺对设计有着不同的要求。

印制板设计规范

为避免在选择性焊接工艺中发生问题，相关印制板设计规范主要集中在对焊点周围间隙的设定上。可采取一 些措施来改善孔填充效率，比如正确的器件引脚长度，引脚直径和通孔之间的正确比例，热解耦效应（thermal decoupling）等。为了降低桥接缺陷产生的风险，必须考虑 器件引脚及其长度的范围；但是，采用特殊设计的焊接喷 嘴也可以帮助减少桥接缺陷。此外，通过合理的印制板设 计或采用特殊的焊接喷嘴设计，也可以降低锡珠缺陷的产 生。

焊点周围的间隙

为了获得可靠的焊接工艺效果，单“迷你波”焊接工 艺的喷嘴内径一般为3mm，外径则在4mm左右。如果采用 多喷嘴浸焊工艺，则外部尺寸至少为5mm×8mm。为避免由边界间隙导致的焊接困难，在多喷嘴 浸焊工艺过程中，需要焊接的焊点与周边器件或不需 要焊接的焊点之间必须至少保持2 mm 的间距。一个 最小为5 mm × 8 mm 的喷嘴至少需要在焊点周围留出 9mm×12mm的空间（图3）。

根据特殊的工艺条件，很小间距的焊接也能实现；当 然，这需要做彻底的检查。它主要根据周围器件的型号以 及可能需要采取特殊地措施，例如使用有定位脚的夹子或 润湿型焊接喷嘴等。对于“迷你波”焊接工艺，板子设计 者需要在引脚或引脚排的三边留出2mm的空间，并在器件 离开波峰的一边留出5mm的空间，以便正确进行焊接脱离（图4）。

让波峰保持一定的角度或者采用润湿型焊接喷嘴 将有利于解决有时根本不可能留出的5 mm空间的问题（图5）。

当设计者难于在焊点三边留出至少2mm间隙时，周边 的SMD器件应该进行内部对齐（图6）。这种设计的好处在 于，如果这些回流焊接器件必须在选择性焊接工艺中进行浸润，它们不会被立即冲洗掉。

使用在拖焊中的单“迷你波”焊接还需要考虑焊点及 其附近高度超过10mm器件之间的距离。当以一定角度进行焊接时，高于10mm的器件可能碰到焊接喷嘴或气体罩。根据经验，对于这类特殊器件的设计，要求必须保证焊点与器件之间的距离等于或大于器件的高度。改善孔填充率

焊点孔填充率不足的现象主要来自于不完全的热传导 率，合理的印制板设计可以改善这一问题。特别在多喷嘴 浸焊工艺中，器件引脚的长度在改善焊点孔填充率不足的 过程中扮演着重要的角色。

多喷嘴浸焊工艺要求引脚长度超过2.5mm，这与影响 通孔渗透情况的能量传输率是直接相关的。稍长的器件引 脚可以更深地浸入液态焊料中，由此可增加热量的传导并 最终得到较满意的孔填充率。

另一个影响孔填充率的因素是引脚和通孔直径间的 合理比例。如果比例过大，就不能形成毛细管作用；如果 比例太小，助焊剂无法深入通孔，也无法形成良好的焊 点。根据经验，通孔的直径必须等于引脚直径加上0.2～ 0.4mm。在无铅工艺中，可能要求加上0.5mm。

如果焊盘尺寸放大到一定的程度或者采用椭圆形焊 盘，热能传导的效果会比较好。如果可能，应避免阻焊膜 过分靠近焊点，这样可以帮助在焊盘上保持一定的热量，同时也可以帮助防止锡珠的产生。

热解耦设计也是一个值得注意的因素。考虑了合理热 解耦设计的PCB板，热能就不会完全被引脚带走，而是会在 焊盘上保留更长的一段时间（图7）。

在浸焊工艺中，通常也希望在焊接过程中有连续流动 的焊锡流，这样可以防止焊接过程中发生氧化，而且可以 源源不断地提供正常加温的焊接合金以形成焊点。这样能 够保证即使是在最消耗热能的接触阶段，附雍辖鹨膊换? 冷却。无论是在焊接很多引脚的情况下,还是引脚需要连接 到印制板内层抑或引脚置于组件边缘的情况下，系统都可 以达到显著改善孔填充率的效果。

减少桥接缺陷

桥接是发生在选择性焊接过程中的主要缺陷，主要是 由于器件引脚间距离过小。所以，多喷嘴浸焊焊接工艺要 求引脚间距大于2.54mm，而单“迷你波”焊接工艺要求相 对较低，引脚间距要求大于1.27mm。满足上述条件后，系统可以设定合适的焊接角度以帮助达成良好的焊接脱离效果，减少桥接风险；或系统可配置润湿型焊接喷嘴，以达到同样的效果。

尽管引脚间距小于2.54mm的焊点排在浸焊工艺中有 较大的桥接缺陷风险，但是，如果考虑板面的基本布局规 则，这些引脚也是可以被良好焊接的。在引脚附近设计 不同形状的引流焊盘，比如小尺寸的焊盘或者椭圆形的 焊盘，可以帮助将多余的液体焊料引离焊点，以减少桥 接缺陷。对多喷嘴焊接工具进行特殊的调整，也可以使 2.0mm引脚间距的焊接应用达到良好的效果。

器件引脚的长度对桥接缺陷的产生有着相当重要的影 响。多喷嘴浸焊工艺要求引脚长度大于2.5mm（图8）。器 件引脚长可以增加焊接脱离速度，使多余焊料不再堆积在 焊点上，从而降低桥接风险。

在单迷你波焊接工艺中，板子是移动的，并通常设置 一定的焊接角度以改善焊接脱离效果。这时对引脚长度的 要求大约为1mm（图9）。较短的引脚可能造成有缺陷的焊 点形状，例如：较差的半月板焊点和球状焊点。

在浸焊工艺中，有一种特别的焊接喷嘴设计，也可 以减少桥接缺陷。这种设计被称为“去桥接刀”；举例来 说，就是在焊接喷嘴内安装润湿性金属板，在浸焊后用于 从引脚上移除多余的液体焊料（图10）。“去桥接刀”可 用于特殊的焊接应用，例如对不能满足先前所提及的理 想设计标准，引脚长度小于2.5mm，以及引脚间距介于2.0mm 到2.54mm 之间的情况。

减少锡珠缺陷

锡珠现象存在于所有的波峰焊工艺中，在无铅焊接过 程中更易发生，因为无铅的工艺温度较之传统的焊接工艺 有了较大的提高。较高的工艺温度对阻焊膜有不利影响。取决于质量状况，阻焊膜可能在预热期间就被软化，由此 增加了锡珠粘连的机会。在传统有铅相关或者高质量无铅 阻焊膜的工艺应用中，生成的锡珠会即刻弹散开。所以，在条件许可下，应使阻焊膜远离焊点（图11）。

在多喷嘴浸焊工艺中，特殊设计的喷嘴可以帮助避免 锡珠缺陷的产生。通过采用引流片的方法引导需要产生的 锡流。同时，完整的喷嘴工具上部还覆盖有一层金属板，图11：阻焊膜应远离焊点 任何在液体焊料回流过程中可能出现的飞溅，都没有机会 接触到印制板上。结论

在所有的自动焊接工艺中，选择性焊接也许是要求 最高的工艺，它需要很多经验以及有关于工艺本身和相关 材料的基本知识。不过，最新的选择性焊接系统已经排除 了大多数可能在工艺过程中发生的问题。对比一些基本 的PCB设计规范，耗时和成本敏感型的返修焊接将成为过去，采用选择性焊接将获得良好的焊接效率并保持产品的 高质量水准。

关于作者： Reiner Zoch是SEHO公司的产品经理；Christian Ott是SEHO公司的高级销售和产品经理。

选择性焊接工艺的优化 第2篇

不同焊接工艺的焊接烟尘污染特征

摘要：介绍了11种不同的焊接工艺,分析了其焊接材料、焊接工艺内容及其所产生的焊接烟尘的污染特征.作 者：郭永葆    GUO Yong-bao  作者单位：太原市机械电子工业局,山西太原,030002 期 刊：科技情报开发与经济   Journal：SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY 年，卷(期)：, 20(4) 分类号：X701.2 关键词：焊接工艺    焊接烟尘    污染治理   

选择性焊接工艺的优化 第3篇

关键词：薄钢板,风管焊接,自动焊接

0 引言

薄板风管制造中, 最难控制的是焊接。目前薄钢板焊接中大多采用焊条电弧焊或氩弧焊技术, 在产品制造中有成功的经验, 也有许多失败的教训。本文通过将半自动CO2气体保护焊机与半自动切割装置相整合, 可实现薄板风管长直焊缝的自动焊接, 提高了焊接效率;通过焊接工艺研究, 优化工艺参数, 解决了薄板焊接易出现的焊接变形及焊接中烧穿等问题。

1 工艺原理

薄板风管自动焊焊接工艺主要是在半自动CO2气体保护焊焊接基础上, 为实现自动焊接技术, 加装了半自动切割机的自动行车装置, 利用半自动切割机的自动行车装置能够沿焊接方向连续匀速行进, 从而实现焊接过程的自动化。设备见图1 CO2气体保护自动焊设备。

2 薄板自动焊焊接工艺操作要点

2.1 选择适合的焊接材料及焊接设备。

以钢板厚度2mm, 角铁∠30×3, 材质为Q235的风管为例。选择焊丝型号ER50-6规格准0.8、准1.0、准1.2三种;CO2气体;二氧化碳焊机型号HB400-04;半自动切割机型号CG1-30。

2.2 制订2mm薄板钢板的自动焊焊接方案;研制出合格的焊接工艺评定。

(1) 加工薄板钢板试件。Q235厚度2mm钢板加工成600×200mm试件;∠30×3角铁加工成600mm试件。 (2) 焊接薄板钢板试件。将半自动CO2气体保护焊枪固定在半自动切割机上, 调试二氧化碳焊机、半自动切割机;使用牌号为ER50-6, 直径分别为准0.8、准1.0、准1.2三种规格的焊丝进行施焊试验, 确定合适的焊接参数见表1。

(3) 焊接工艺措施。1) 焊接时焊接位置采用平角焊 (横焊) , 焊枪调整角度为45°施焊。2) 引弧前首先按焊枪上的控制开关, 点动送出一段焊丝, 焊丝伸出长度小为12-15mm, 超长部分应剪去。若焊丝端部出现球状时, 必须先剪去, 否则引弧困难。3) 引弧时, 将焊机置于自锁状态, 再将焊枪放在引弧处, 保持45°倾角和喷嘴高度, 然后按焊枪上的控制开关, 焊机自动提前送气, 延时接通电源, 保持高电压、慢送丝, 当焊丝碰撞工件短路后, 自动引燃电弧。4) 引燃电弧后, 焊接过程中, 焊工应根据熔池的形状、飞溅的大小、电弧的稳定性和焊缝成形的好坏, 判断焊接工艺参数是否合适。若焊接过程中, 熔池平稳, 飞溅较小, 电弧稳定。同时, 可观察到周期性的短路, 听到均匀的周期性的啪啪声, 而且焊缝成形较好, 说明参数合适。否则应调整焊接工艺参数。5) 收弧时, 先停车后断弧保证填满弧坑, 应让焊枪在弧坑处停留几秒钟, 以保证熔池凝固时得到可靠的保护。

2.3 对焊接试件进行加工取样。

对分别采用三种规格焊丝施焊的焊接试件进行焊缝外观检查、无损检测、宏观金相检验等, 试验及合格标准执行GB228, 根据试验数据出具焊接试验报告。试件见图2。

2.4 对分析结果进行汇总, 确定焊接工艺的可行性。

对三组焊接试验数据进行综合, 分析焊缝外观记录、焊缝缝表面无损检测记录及焊缝金相试验报告, 最后确定可行焊接工艺 (见表2) 。

3 培训CO2气体保护自动焊焊工

依据优化的焊接工艺, 对施工现场风管焊接的施焊焊工进行培训, 使其能熟练掌握本项操作技能, 保证焊接质量。

4 薄板风管自动焊焊接工艺在产品中试用的操作要点

(1) 施焊时技术措施:焊接时焊枪为不摆动;喷嘴直径准20mm;焊丝伸出长度12-15mm:熔滴过渡形式为短路过渡。 (2) 施工现场每个施焊工位要有防风措施, 以保证CO2保护气体的稳定。 (3) 为防止焊枪导电嘴和喷嘴粘着飞溅物, 焊前应在导电嘴和气体喷嘴表面涂以硅油或其它防飞溅剂。 (4) 焊前检查焊接电源, 送丝机、控制器、指示仪表和焊枪等是否正常。如出现异常现象, 应及时通知有关部门检修, 以保证焊接过程的稳定性。

5 薄板风管自动焊焊接工艺的优点

薄板风管自动焊焊接工艺相对于传统的薄板风管手工焊接而言, 具有以下优点: (1) 解决焊接时极易出现烧穿、变形等焊接缺陷, 有利于对进度、质量控制。 (2) 变手工操作为自动施工, 减轻劳动强度, 提高工效。 (3) 节约焊接材料, 减少焊接接头焊材消耗, 从而节省施工费用。 (4) 随着焊接线能量减小, 焊接变形量也减小, 使薄板风管施工过程中受力均匀, 提高安装精度。 (5) 施工不受场地限制, 操作简单, 方法实用。 (6) 与传统风管制造相比, 采用薄板风管自动焊焊接工艺风管的生产效率提高了2倍, 见表3。

6 总结

利用薄板风管自动焊接工艺, 提高了CO2气体保护焊的效率, 有效地控制了焊接变形。该技术主要适用于大型通风空调工程1-3mm风管制作行业。随着城市地铁的大量使用, 采用薄板制造的风管越来越多, 因此推广应用前景广阔。

参考文献

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[2]姚建伟, 王海燕.大截面薄钢板焊接风管施工技术[J].青岛理工大学学报, 2006 (06) .

[3]彭桂蒸, 张纪刚, 韩建, 邓文艳.大面积薄钢板焊接残余应力的试验研究[J].低温建筑技术, 2010 (08) .

[4]谭标瑞.薄钢板风管保温施工质量问题及预防措施[J].机电信息, 2010 (12) .

[5]林文华, 李华林.薄钢板风管保温中常出现的问题及预防措施[J].山西建筑, 2004 (05) .

选择性焊接工艺的优化 第4篇

关键词：铝合金；焊接；变形；工艺

在我国大力发展现代装备业背景下，铝合金构件在机械制造行业发挥了巨大的作用，尤其铝合金应用到现代高端设备中实现了机械设备性能的进一步完善，但是铝合金材料由于具有传热性强、膨胀系数大一级散热速度快的特点，因此其在焊接的过程中容易出现变形量超过允许值的问题，因此需要我们在进行铝合金焊接时注重其变形研究，通过合理的控制措施，提高铝合金构件焊接工艺，以此提升我国装备制造技术水平。

一、铝合金构件焊接变形的表现形式及原因

铝合金构件焊接是铝合金应用到装备制造业中的重要形式，由于铝合金材料导热性强、散热快的特点使得在焊接过程中极容易出现铝合金构件变形的现象，影响产品的外观及性能的应用。结合实际铝合金构件焊接变形主要分为：瞬间变形和残余变形。瞬间变形就是在铝合金构件焊接过程中由于铝合金焊接温度超过铝合金自身的结构极限而出现的变形。残余变形则是在经过焊接之后，余热导致铝合金构件出现变形，因此导致焊接变形的主要根源是残余应力和塑性应变，影响铝合金构件变形的因素包括：（1）焊接热过程的参数会影响焊池的相变过程，从而对热区金属的组织结构形成一定的影响；（2）焊接过程热不均匀导致铝合金构件产生的热响应不同，从而产生应力变形；（3）熔池大小与尺寸影响焊接件的焊接质量。

导致焊接变形的原因是多方面的，根据焊接变形类型的不同导致其变形的原因也是不同。实践中由于焊缝区域的温度高于焊接周围的温度，因此也会造成焊接缝变形量比较大，以此产生偏心拉应力，该力会造成出现纵向绕曲。而错边变形主要发生在焊接的初期阶段，一旦出现焊接错边问题就会导致焊接无法继续的问题。

二、铝合金焊接焊接变形的诱发机制

根据铝合金焊接变形的产生原因，导致焊接变形出现的诱发机制主要是：一是接头中间与周围产生的温度差导致出现残余应力；二是接头两边的温度不同而导致变形；三是焊接力导致弹塑性形变；四是金属流变阻力和焊接牵引力同时作用导致变形。

三、铝合金构件焊接工艺优化的举措

（一）做好焊接准备工作。一是要选择与焊接质量要求相适应的电源，电源作为提供焊接的能量来源，合理选择电源，一般直流电源的电弧具有良好的稳定性以及能够避免出现焊接过程中的飞溅问题，因此一般选择直流电弧作为焊接电源的首选。而直流反接电源能够避免在焊接张出现大量焊渣以及污染气体的现象，这样便于对焊接过程进行观察，根据焊池及时调整焊接速度与角度；二是清理铝合金构件的表面，保证其干净；三是选择合理的焊丝直径。焊丝直径、成分等都会影响到焊接缝金属的力学性能，因此要选择合理的焊丝，选择表明质量与化学成分达标的焊丝。

（二）做好焊接设计。对于铝合金构件焊接变形问题主要举措就是做好设计，降低焊接变形量。为此我们从两个方面入手：一是做好焊接设计。在进行焊接工艺设计时需要采取比较成熟的方案，并且合理布局焊接的位置，尤其是要对铝合金构件与主体装备结构之间的焊接缝隙的大小、形状等进行优化设计，降低焊接缝的数量，以此实现对焊接结束后可能出现的残余变形问题；二是做好产品制造阶段的设计。对制造产品焊接的设计主要是对焊接工艺的参数等进行熟记，并对相关的理论知识做到熟记于心。并且做好焊接的检查工作，如果发现出现残余变形之后，要及时的采取相应的措施给予矫正，达到对变形量的控制，达到焊接要求。

（三）加强对焊接过程的工艺控制。在焊接过程中，采取一定的反变形或者是刚性固定组装的方法在焊前进行预防；焊接结束之后，为了减小已经出现的残余变形，可以采取加热矫正或者是利用机械外力进行矫正的方法。另外在焊接过程中，除了要严格按照设计的焊接工艺进行焊接之外，还应按照优秀的焊接工艺实现对瞬时变形的控制，例如，采取那些能量密度高的热源，对焊接过程中的焊接受热面积进行技术控制。

（四）优化焊后检查工作。首先工件焊接完毕之后，在进行焊缝无损检查之前，应及时清除焊缝及焊缝两侧的焊渣、残存焊剂，预防因焊渣、残存焊剂腐蚀工件表面而出现不良影响；其次焊接完毕后，若出现焊瘤或焊接接头余高过高等问题，必须及时去除缺陷。应通过射线探伤或超声波确定返修范围，具体返修范围应超过缺陷部位面积，通常可向缺陷两头分别扩展

80-100mm。如果探测结果明确指出缺陷靠近外侧或内侧，可先返修该侧。另外由于电弧长短对焊接质量也有显著影响，而电弧电压决定电弧长短，因此，在焊接时，依据焊接试验，需要控制好电弧电压，产生适宜长度的电弧长度进行焊接。

参考文献：

[1] 李怀珠.大型铝合金构件的焊接工艺设计.电子工艺技术 2015（11）

轴盘的焊接工艺措施 第5篇

针对轴盘的焊接工艺措施进行详细的.论述.

作 者：王慧玉 宣英军 戴光群  作者单位：王慧玉(黑龙江省牡丹江煤矿机械厂,黑龙江,牡丹江,157009)

宣英军(黑龙江牡丹江康佳电器有限责任公司,黑龙江,牡丹江,157009)

正确的模具焊接修复工艺 第6篇

锻造企业需要必要的设备和正确的培训来保证焊接修复工艺的正确，其中包括具备正确的焊接材料、焊接电源、焊接辅助设备、天车、电炉。在此基础上，正确的焊接工艺包括以下9点：

1、模具清理及检查

待修模具的清理及检查是确定正确焊接修复工艺的基础，清理后根据检查结果，确定焊接修复工艺，包括使用焊材的型号及数量，根据模具情况，通过焊材的组合，达到修复目的。

2、清理型腔

焊接前必须彻底清理型腔中的裂纹、鳞片、疲劳层及一切杂质材料，并清理出足够的开放度，一般来说需要40-60°的角度，以确保焊条或焊丝可以正常沉积。

3、焊前加热

焊前加热时成功修复模具的重要步骤，加热温度为800-900℉，按每英寸厚度用时计算并保温，焊件在加热炉或加热火焰中的总时数取决于绝缘材料的质量及加热火焰的热值。

4、焊件的位置

焊件必须确保在待焊区域便于焊工操作，有时焊接过程中需要不断调整焊件的位置，但待焊型腔的中线必须垂直于地面。焊接时使用短弧，以确保焊壁与焊材紧密融合，焊壁必须在焊工视线以内。

5、焊后敲击

每次焊道结束后，必须使用风镐或机械方式加以敲击，使熔覆层达到最佳的晶相结构并防止焊件冷却过程中沿中心线收缩。

6、焊后加热与常化

焊后加热与常化的为800-900℉，按每英寸厚度用时1h计算，目的是防止工件与熔覆层冷却速度过快。

7、缓冷

缓冷即让焊件在空气静止的环境下缓冷至室温，缓冷目的是达到平衡的微观晶相结构和韧性，从而在锻造过程中达到最佳效果。

8、回火去应力

目的是去除焊接中产生的应力，并最终达到模具要求的韧性和熔覆层的硬度，回火时间以每英寸厚度1h来计算。

9、最终冷却

选择性焊接工艺的优化 第7篇

箱形井架是一种我国在上世纪九十年代初由外国引进到国内的一种大型金属焊接结构，由于其相比于我国较为传统的焊接结构有着具有许多良好的优势，一经引进便被国内许多的煤矿建设企业的设计人员和决策人员表示赞赏，并且快速将其深入研究透彻，而后根据我国的实际情况来进行略微的调整，最后便被大范围地投入使用，即使到了现在，箱形井架的焊接结构也依然是现代化煤矿的标志性建筑结构。但是这种金属焊接结构虽说已经投入使用了挺长一段时间，但是金属焊接的失效问题仍然时有发生，并且由于金属焊接失效而造成的灾难性事故也不在少数，金属焊接失效问题一直以来都是煤矿建设企业最为重视的问题，必须对金属焊接失效的原因进行深入的分析，找到相应的处理方案，才能够保证箱形井架焊接工艺对煤矿建设企业带来的正面作用。

1 导致箱形井架失效的原因和影响因素

要想避免和预防箱形井架由于焊接失效或是制作工艺方面的原因而造成严重的灾难性事故，就必须要先对造成箱形井架失效的原因以及影响因素进行深入的分析，而后再提出相应的基础措施。

根据统计数据进行分析，笔者发现导致箱形井架失效的影响因素大致分为三种，分别是金属结构设计、金属材料的选择以及制造和安装的工艺与质量水平。 而在这三种影响因素当中，金属结构的设计和焊接是最常出现，同时也是最为重要的影响因素，导致箱形井架结构失效的问题大多都与金属结构焊接的特殊热加工工艺息息相关。

在制作工艺方面会造成箱形井架失效的主要原因之一便是裂纹。而裂纹则又细分为三种类型，其一是指在金属材料当中有某一个部分存在缺陷以及裂纹，其二是指在箱形井架结构的焊接过程当中出现的焊接裂纹或其他焊接缺陷，其三则是指箱形井架在天轮长期受到升降罐笼的循环，因为交变载荷的作用导致箱形井架的焊接缝隙被不断拉伸和压缩，从而出现了疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹。

而导致箱形井架失效的原因则大致可以分为两种，其一是由于焊接裂纹以及其他的焊接缺陷而导致箱形井架结构焊接失效；而其二则是由于金属材料经受到反复的焊接热循环和由于焊接应力而出现焊接变形，从而导致金属材料的材质性能骤降，并且与产品的尺寸出现了偏差，以至于产品的质量十分不理想。以上两种情况都很可能会导致箱形井架结构焊接失效，最终甚至会引起灾难性事故的发生。

2 相应的`技术措施

2.1 遵守国家现行的标准

首先，箱形井架的焊接必须要遵守国家现行的《钢结构设计规范》中的标准来进行设计，并且按照相关的规范标准合理选择金属材料，最好是以韧性高的为优先选择，这样便能够确保箱形井架在建设完成后有着较高的脆断抗性。并且焊接缝隙的布置必须具备较高的合理性，切忌焊缝过密或是使用十字焊缝，这些都可能导致焊缝之间的距离布置存在问题。而且在厚度以及截面出现变化的部分需要尽量使用圆滑过渡，切忌出现大量的拐角和死角这类应力容易集中的部分，同时还要注意不可在箱形井架的主焊缝和高应力部分焊接其他的附件，这对于箱形井架的结构十分不利。还需要注意的是，在进行强度核算的时候需要保证箱形井架的安全系数是过关的，并且最好使用应力集中最小的对接接头，确保母材和焊缝之间的过渡足够平缓。

2.2 制作工艺的质量水平

在箱形井架的制作工艺方面，最需要注意的是材料的质量，只有符合图纸和设计要求的材料才能够保障箱形井架的质量水平，并且必须有严格的施工工艺规范，制定详细的焊接工艺要求，确保焊接材料和母材有着较高的匹配程度，并且在焊接完成后要进行焊接工艺评定。其中最需要严格把控的便是材料以及焊材的代用制度，必须要确保有着较高的可焊性，否则一旦出现焊接缺陷，便会直接影响到箱形井架的质量，甚至可能会造成严重的灾难性事故。除此之外还需要注意焊接方法以及工艺参数的合理性，严格按照流程来进行装配焊接工作，确保接头形式的合理性，这样便能够有效减少焊接残留下来的应力。

3 结语

综合上文所述，根据上文对箱形井架焊接失效的原因分析，我们可以看出，箱形井架焊接失效大多都是因为在材料材质的选择方面、设计方面以及焊接工艺方面没有按照国家现行的相应规范、标准以及准则来进行，从而导致箱形井架结构的焊接失效，引起重大的灾难性事故，直接危及到企业的发展，甚至危害到社会群众的人身安全以及财产安全。所以对于煤矿建设企业来说，遵守国家相关的法律法规以及规范标准是极为重要的，只有这样，才能够切实的提高箱形井架的焊接强度，不断的增加箱形井架的寿命周期，最大程度的保障箱形井架的竖立足够具有安全性，从而进一步的促进我国煤矿行业的健康的、快速的、可持续的发展。

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浅析长输管道焊接施工工艺选择 第8篇

1长输管道常用安装焊接方法概述

目前我国的长输管道焊接施工中的焊接工艺主要包括药皮焊条电弧焊、手工钨极氩弧焊、熔化极气体保护半自动焊、自保护药芯焊丝电弧焊、埋弧自动焊、熔化极活性气体保护自动焊及闪光对焊等。在这些焊接方法中除去闪光对焊外其它的焊接工艺则多已应用于我国西气东输的管道施工工程中, 主要的焊接施工工艺包括自保护药芯焊丝半自动焊和熔化极活性气体保护自动焊等。根据目前我国在长输管道施工中的具体工艺选择来看, 现场安装焊接中的施工技艺主要为不需背衬垫板的全位置单面焊双面成形技术, 在不同的焊口选取较为单一的焊接方法或焊接方向, 但也有组合式的焊接工艺与焊接方向可供选择。

2长输管道施工工艺选择

2.1选择焊接方法的考虑因素

长输管道施工在焊接工艺选择上通常需要对以下影响因素进行综合考量:首先是焊接作业所需的技术规范和各项要求, 以确保施工工艺符合业主要求及施工规范;其次是钢管的类型、规格和选取级别;再其次是焊接设备的选择, 往往会针对不同造价的设备与材料分析其特点, 最终选择符合工程要求的;而施工现场的各项具体工程情况也是需要工作人员考量的重要因素, 包括场地的地形地貌、焊接方位与朝向、作业地点的温度湿度情况;另外, 在管道施工中还需要考虑一些对于施工质量可能产生的影响, 包括输送压力与介质性质、施工团队的整体素质与专业水平, 以及施工人员对于选取工艺的掌握程度、焊接设备与其配套装配的故障率及检修难易度;所需气体材料的现场供应状况;符合施工现场管理实际的法规规范等这些都是我们在长输管道的焊接工艺选择上所需要优先考量的。

2.2焊接方法的选用原则

在管道工程的焊接工艺选择中, 充分考虑上述各项因素后还需要施工人员对焊接工艺的选用原则进行把握, 从而使焊接工艺选择更为科学合理。

2.2.1焊条电弧焊优先原则

焊条电弧焊主要应用与直径不大、管线不长, 工程情况相对单一, 不需要复合式的焊接工艺组合这类管道施工。毫无疑问, 焊条电弧焊是一种简单可行且能够最大程度上节约劳动力和施工费用的焊接工艺。它所需的设备与劳动力相对有限, 操作技艺变动和位置转变相对灵活, 在施工中可以将下向焊和上向焊有机结合, 而高纤维素型焊条也可以根据根焊适应性在这一施工环境下发挥作用。

2.2.2埋弧自动焊优先原则

管子的埋弧自动焊是在为管道专设的管子焊接站进行的。如果在靠近现场处将两根管子焊好, 在这种焊接工艺选择上, 主管线的铺设工艺会提高安装焊接的整体效率, 工程量可有效缩减40%~50%, 因而施工工期也可得到减少。埋弧自动焊工艺无疑在大直径、管壁厚的工程施工中是优先选择的。

2.2.3熔化极气体保护焊优先原则

对于直径大于609 mm、壁厚较大的长输管线在埋弧焊使用条件受到限制的情况下, 为获得施工的高效率和高质量, 往往首先考虑熔化极活性气体保护焊。气体保护焊工艺在自动与半自动的选择上是灵活的, 因而此工艺也在近四十年的管道施工中获得了国际认可, 并被许多发达国家所广泛采用。这一施工工艺获得肯定其中最重要的原因就是它能最大程度上保证安装焊接的施工质量, 尤其是管线的强度质量。

2.2.4药芯焊丝电弧焊优先原则

药芯焊丝电弧焊是一种发展较快的安装焊接方法, 该方法具有较高的技术经济指标, 其表现为焊接生产率高、焊口合格率较高、工艺性能好、利于实现机械化和自动化, 并适于各种位置和全位置焊接, 因而被广泛采用, 得到美国、日本、前苏联和我国等国家的高度重视。该方法与焊条电弧焊相结合, 用于大直径、大厚壁钢管的填充焊与盖面焊。

2.2.5闪光焊优先原则

此类焊接工艺最初流行于苏联和欧洲国家, 其原因是在这些国家尤其是苏联的管线施工中, 往往要应对长达数万公里长的管线铺设, 管道工程要应对各类恶劣的施工环境, 同时又必须保证装配质量, 因而就要求管道施工必须达到高效率。由于这类焊接工艺需要大规模的供电系统和高精度的控制设备支持, 因此目前在我国的管道工程中并没有获得普及推广。

3结语

近年来我国的长输管道施工中的焊接加工工艺已取得了较大进步, 其中包括焊接技术和半自动气体保护焊技术, 而全自动气体保护焊技术的应用也取得了长远进步, 对于工程人员而言, 则需要选择恰当的焊接施工工艺, 本文通过分析长输管道现场安装焊接中的工艺特性, 重点探讨焊接工艺的选取各项标准。

摘要：长输管道输送的历史悠久, 但是在近40年, 管道工程却得到跨越式的大发展。本文系统地介绍了当下长输管道施工中最为主要的几项现场焊接方法, 探索其施工特点、应用情况及其选择原则, 并为施工人员提供合理、高效的安装焊接方法提供参考支持。

关键词：长输管道,施工工艺,技术支持

参考文献

[1]谢斐.长输油气管道信息化管理实现的思考[J].化工管理.2015 (36) .

[2]许琛琛.探析长输油气管道安全运行技术管理[J].化工管理.2015 (22) .

[3]谢斐.长输油气管道信息化管理实现的思考[J].化工管理.2015 (28) .

选择性焊接工艺的优化 第9篇

关键词：LDWS522组装机；焊接电源；改造；工艺优化

中图分类号：TD421.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）23-0004-03

1 电阻点焊的工作原理及影响焊接的因素

LDWS522型组装机所使用的焊接电源是电阻点焊机。焊接方式，如图1所示，电阻点焊方法是一种利用工件自身的电阻、施加在工件上的加压力和通过的大电流，在工件接触部位产生焦耳热（公式如下所示）而进行熔融的金属连接方法。

Q=KI2RT（1）

其中：K为系数；

R为焊接部位的电阻（Ω）；

I为焊接电流（A）；

T为焊接时间（sec）。

1.1 电阻R 及影响R 的因素

电极间电阻包括引线本身电阻R1，电容端面喷金层本身电阻R2，引线与喷金层间接触电阻R3，电极与引线间接触电阻R4。即：

R=R1+R2+R3+R4（2）

当工件和电极一定时，工件的电阻取决与它的电阻率.因此，电阻率是被焊材料的重要性能.电阻率高的金属其导电性差（如不锈钢），电阻率低的金属其导电性好（如铝合金）。因此，点焊不锈钢时产热易而散热难，点焊铝合金时产热难而散热易.点焊时，前者可用较小电流（几千安培），而后者就必须用很大电流（几万安培）。电阻率不仅取决与金属种类，还与金属的热处理状态、加工方式及温度有关。

接触电阻存在的时间是短暂，一般存在于焊接初期，由于工件和电极表面有高电阻系数的氧化物或脏物质层，会使电流遭到较大阻碍。过厚的氧化物和脏物质层甚至会使电流不能导通。

1.2 焊接电流的影响

从公式（1）可见，电流对产热的影响比电阻和时间两者都大。

因此，在焊接过程中，它是一个必须严格控制的参数。引起电流变化的主要原因是电网电压波动和交流焊机次级回路阻抗变化。

焊接电流可以如下方法比较简单地求得。最初设定较低的焊接电流，如果逐渐增大焊接电流，会发生飞溅。比发生飞溅时的电流值稍低的电流值就是适当的电流。电流值根据焊接机加压系统的追随性的不同而不同。焊接机的追随性愈好，愈容易施加较小的加压力和大的导通电流，即获得最佳的焊接效果。

1.3 焊接时间的影响

为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以相互补充。

为了获得一定强度的焊点，可以采用大电流和短时间（强条件，又称硬规范），也可采用小电流和长时间（弱条件，也称软规范）。选用硬规范还是软规范，取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率。

对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间，都有一个上下限，使用时以此为准。

1.4 电极压力的影响

电极压力对两电极间总电阻R有明显的影响，随着电极压力的增大，R显著减小，而焊接电流增大的幅度却不大，不能 影响因R减小引起的产热减少。

因此，焊点强度总随着焊接压力增大而减小。解决的办法是在增大焊接压力的同时，增大焊接电流。

1.5 电极形状及材料性能的影响

由于电极的接触面积决定着电流密度，电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失，因此，电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响。

随着电极端头的变形和磨损，接触面积增大，焊点强度将降低。

1.6 工件表面状况的影响

工件表面的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻。过厚的氧化物层甚至会使电流不能通过。局部的导通，由于电流密度过大，则会产生飞溅和表面烧损。

氧化物层的存在还会影响各个焊点加热的不均匀性，引起焊接质量波动。因此彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件。

2 常见焊接电源的种类与控制模式

2.1 常见焊接电源的种类及特性

常见的电阻焊接电源的焊接波形图，如图2所示。接下来我将对这些焊接电源特点进行一一介绍。

①交流式焊接电源。

这种焊接电源就是我们现在使用的电源，它的特点是：最普遍使用的焊接电源，构造较简单，操作简单并且价格低廉，但是热效能不是很好，容易发生热影响，控制精度差，不适合超精密度焊接，相比较而言适用于容易焊接的材料。

②电容储能式焊接电源。

特点：电容器充电后，流出大电流，适用于热传导性能优越材料如铝镍、铜等。电容充电后即使输入电源容量变小了也能进行稳定地焊接。但从焊接波形图中我们可以看到因为电流急速上升不能控制其倾斜角，容易产生飞溅，所以该焊接电源不适合我们使用。

③晶体管式焊接电源。

特点：电流通过晶体管能够细微的调整电流，能抑制飞溅，能进行超精密焊接，电流的控制速度很快，所以可以在极细线（电灯的灯丝等）的焊接上使用，最适合于高阻焊材质，因我们是焊接铜、锡材料，属于低阻焊材质，因此晶体管式焊接电源也不太适合我们使用。

④直流逆变式焊接电源。

特点：热效率好，焊接时间短（能够控制到1 ms，甚至更短），热影响少，而且通过逆变式高速回路控制，能够有效防止飞溅，保证焊接品质，适用于超精密焊接。因此该类型焊接电源适用我司焊接需求。

2.2 焊接电源控制模式及特性

目前常见的焊接电源一般采用恒电压、恒电流这两种控制模式，特性如下：

①恒电压控制模式。

指在整个焊接过程中电压保持一致，这种控制模式设计简单但存在缺陷，根据公式：I=U/R 的原理，R变大，I就会变小，导致整个焊接回路电流变小，在R大到一定值时，甚至无法保证有效回路的形成，导致产品虚焊。

②恒电流控制模式。

指在焊接过程中电流输出保持不变，通常情况下能够确保焊接的有效，但是根据公式一，如果回路中焊接点存在氧化层或污秽，导致回路中电阻变大，焊点电压过高，一旦回路击破，容易产生飞溅，导致虚焊。

3 LDWS522组装机焊接系统的优缺点

3.1 优 点

目前LDWS522组装机选用的是恒电压控制的交流焊接机，交流焊接机是最普遍使用的焊接电源，这种焊接电源优点是构造较简单，操作方便并且价格低廉。

3.2 焊接电源的控制精度低，控制方式存在缺陷，无法满 足小型化产品需求

交流焊接机有其优点，但是缺点也同样很明显。

缺点1：该类型焊接电源输出只能以整数个周波数来设定，一个周波数的输出是20 ms，也就是说这种电源控制的精度是20 ms，在小型化产品越来越多的今天，这种粗放的控制模式已无法满足生产需求，我们的维修人员在生产调机中往往发现多一个周波数会出现焊的太死，而少一个周末又会虚焊的问题。

缺点2：该类型焊接电源采用恒电压控制方式，根据前面分析，回路电阻足够大时，产品容易虚焊。

4 LDWS522组装机焊接系统的改进

以上分析了常用焊接电源的工作原理以及各自的优缺点，从我公司的焊接小芯子产品的实际要求考虑，本次改造设计用直流逆变式焊接电源，且采用恒功率控制模式，接下来分析一下直流逆变式焊接电源的原理及特性。

4.1 直流逆变式的工作原理

电路图，如图3所示。

从该电路图可以看出逆变电焊机的基本工作原理：先将工频（50 Hz）交流电，经三相桥式整流器整流和滤波变成直流，再通过大功率开关电子元件IGBT，逆变成几10 kHz的中高频交流电，同时经变压器降至适合于焊接的低电压，再次整流并经电抗滤波输出相当平稳的直流焊接电流。

其变换顺序可简单地表示为：工频交流（经整流滤波）→直流（经逆变）→中频交流（降压、整流、滤波）→直流。即为：AC→DC→AC→DC。

该电路中用到的开关电子元件IGBT为双极型绝缘效应管，其开关频率在20～30 kHz之间，并且它可以通过大电流（100 A以上），而且由于外封装引脚间距大，爬电距离大，能抵御环境高压的影响，安全可靠。

4.2 直流逆变式焊接电源的高精度控制特性

焊接波形图，如图4所示。

从焊接波形可以看到该焊接电源分两段波形输出，且可以对每段波形单独设置电流上升的斜率、焊接时间及冷却时间，控制精度达到1 ms，比原来的20 ms提高了20倍。

4.3 直流逆变式焊接电源的恒功率控制特性

恒电压、恒电流控制都存在一定的缺陷，为了达到更好的控制，本次改造我们设计用恒功率控制模式， 恒功率焊接就是通过电流和电压的闭环，控制恒定的输出功率。即同时建立输出的电压、电流反馈闭环控制，实时监测输出功率，这样即保证了足够高的击穿电压，又保证了建立有效电回路所需的焊接电流，而且有效防止飞溅的产生。其电压电流和功率示意图，如图5所示。

4.4 焊接参数的确定

前面我们完成了硬件方面焊接系统的设计改进，同时也完成了整个电路的接线，PLC控制器的编程，接下来就是工艺参数的重新确定，在这个过程中我们做了大量的实验，最终确定了能够保证稳定焊接的工艺参数，见表1。

5 结 语

LDWS522组装机焊接电源改造后电流控制精度度提升至1 mm级，同时采用高可靠性的恒功率控制模式，通过这两项改造使我们的焊机达到了国内领先水平，有效解决了小芯子电容在LDWS522组装机上的焊接难题，焊接效果得到明显的改善，经过近半年的数据统计：焊接不良率由改造前的平均0.58%，下降到改造后的0.1%。按我厂每年生产6亿只产品计算，每年可多增加【60 000万*（0.58%-0.1%）=288万】只合格产品，节约生产成本约57.6万元/年。

LDWS522组装机焊接系统改造成功，不仅节约了生产成本，更重要的是保证了产品质量，提高了产品竞争力。该创新在公司2012年度创新奖评比中得到专家组的肯定，获公司创新一等奖。

参考文献：

[1] 张光先.逆变焊机原理与设计[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2] L-CDG1BN32-440，L-CDG1BN32-430，气动元件产品目录[S].