楊金鵬

勁旅環(huán)境科技股份有限公司 安徽 合肥 230000

1 環(huán)衛(wèi)車薄板件焊接的現(xiàn)狀

目前，我國環(huán)衛(wèi)建設(shè)方面，大部分城市都采用了環(huán)衛(wèi)車輛。環(huán)衛(wèi)車上需要大量的鋼結(jié)構(gòu)連接，板與板之間的連接都以焊接為主。而對于焊接工藝而言，板厚越薄的板材焊接的難度越大，越容易發(fā)生焊接變形與缺陷。雖然社會科技不斷發(fā)展，但就我國目前的焊接工藝來講，薄板件的焊接仍然存在些許缺陷[1]。對于板件的焊接一般分為手動焊和自動焊兩種，如果采用人工焊接，那么焊工的技藝對薄板件焊接起著至關(guān)重要的作用。現(xiàn)階段，環(huán)衛(wèi)車輛多采用人工焊接，大部分焊接產(chǎn)品都存在焊接連接點(diǎn)間隙過大、不牢固，或是焊接工藝未達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 環(huán)衛(wèi)車輛薄板件焊接變形種類與結(jié)構(gòu)變形

環(huán)衛(wèi)車輛薄板件焊接對其焊接位置可歸結(jié)區(qū)分為整體和局部焊接兩種。細(xì)化整體變形的程度，可分為板面的橫向、縱向與彎曲變形等。而細(xì)化局部變形，同樣可細(xì)分為角部位變形、波浪變形和扭曲變形等。

薄板件尺寸大的焊縫形式主要是對接和搭接兩種形式，兩種方式產(chǎn)生的變形程度基本相符，同樣會產(chǎn)生橫向收縮和縱向收縮。另外，還會發(fā)生翹曲變形，即薄板焊后的板面不平整呈波浪狀，如圖1所示。

圖1 薄板焊后的呈波浪狀

3 環(huán)衛(wèi)車輛薄板件產(chǎn)生焊接變形的原因

通過對環(huán)衛(wèi)車輛薄板件焊接的研究，從最初的焊接過程開始剖析，導(dǎo)致薄板件變成的因素諸多，例如，焊接的工藝手段與參數(shù)、焊縫的大小、焊段的長度極其斷面的大小，以及薄板件的性能參數(shù)等都會對焊接質(zhì)量造成或大或小的影響。另一方面，薄板件外觀尺寸，焊接程序是否合理，焊縫位置是否對稱平整以及焊接的收縮系數(shù)也同樣使薄板件發(fā)生焊接變形現(xiàn)象[2]。正因為薄板件焊接容易變形的特點(diǎn)，通過各種手段預(yù)防和控制變形的發(fā)生，乃是當(dāng)下最需要研究的問題。

4 環(huán)衛(wèi)車輛鋼結(jié)構(gòu)焊接的困難之處

4.1 焊接人員方面

目前，造成焊接質(zhì)量不高的問題正是鋼結(jié)構(gòu)焊接現(xiàn)存的困難之處。現(xiàn)行的鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)常用的就是手工焊接，此方法對人工技藝要求十分嚴(yán)格，要求焊工具備多年的實際操作經(jīng)驗，對焊接問題和焊接時的關(guān)鍵要點(diǎn)的理論知識熟練掌握，如此才能確保焊接質(zhì)量達(dá)標(biāo)。與此同時，對于焊接的操作流程及規(guī)范制度作為一個合格且專業(yè)的焊工也要同步遵守，二者相結(jié)合，才能保證焊接質(zhì)量過關(guān)，使焊接位置牢固、穩(wěn)定，產(chǎn)品安全性能達(dá)標(biāo)。

4.2 焊接結(jié)構(gòu)復(fù)雜、位置各異等問題

環(huán)衛(wèi)車輛的箱體、框架位置等各處均需要焊接，焊接位置各異，對焊、角焊都給焊接帶來了阻礙。特別是面對鋼結(jié)構(gòu)框架梁多、支撐多、焊點(diǎn)多的情況，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)給焊接同樣帶來阻礙。另一方面，鋼板的厚度，焊接的密度直接制約了對于接頭的焊接，極易出現(xiàn)接頭裂縫問題。

4.3 焊接環(huán)境的問題

通常情況下，對于環(huán)衛(wèi)車輛的生產(chǎn)制造大多是在廠房內(nèi)完成。廠區(qū)內(nèi)的潮濕環(huán)境以及切割飛濺的殘渣都會給焊接質(zhì)量帶來影響。潮濕的環(huán)境，板面不清潔，加之焊條受潮，潮氣與焊接電弧熱相互反應(yīng)，產(chǎn)生氣體，造成焊接裂紋和氣孔的產(chǎn)生，使得焊接密度減弱。如果焊接區(qū)域緊鄰切割區(qū)或者飛濺物較多的區(qū)域，就會造成飛濺物與焊液融合，降低焊接的強(qiáng)度。所以說，在進(jìn)行焊接作業(yè)時，要在一個干燥清潔的廠區(qū)內(nèi)進(jìn)行。

4.4 焊接缺陷的問題

焊接缺陷也是阻礙焊接質(zhì)量提高的困難之一。焊接缺陷一旦產(chǎn)生，便會使鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂現(xiàn)象，焊接點(diǎn)局部受力性遭到破壞，并伴有氣孔的產(chǎn)生，導(dǎo)致焊接位置不受力，十分脆弱。在此狀態(tài)下，對鋼結(jié)構(gòu)的焊接滋生斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致焊接點(diǎn)區(qū)域的受力性能降低。

5 預(yù)防和控制環(huán)衛(wèi)車輛薄板件焊接變形的方法

環(huán)衛(wèi)車輛的結(jié)構(gòu)件的板材厚度（如箱體或大塊的薄板件）大多選用3至6mm薄板件拼接后焊接形成，在制造過程中，焊接變形是一種常態(tài)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝性能方面，進(jìn)行相應(yīng)的考慮可以有效預(yù)防和控制焊接的變形程度。

5.1 環(huán)衛(wèi)車薄板件設(shè)計方面

5.1.1 焊縫的尺寸、形式及分布位置的選擇。對于環(huán)衛(wèi)車輛薄板件焊接時的受熱變形以及薄板件自身的屬性也是導(dǎo)致板件變形的重要因素，徹底避免是不可能實現(xiàn)的，只能盡量抑制，降低變形程度。首先，需要從薄板件自身著手，在對環(huán)衛(wèi)車輛初期設(shè)計時，薄板的選擇必須要滿足其設(shè)計強(qiáng)度及保證自身的使用能力，那么就要合規(guī)地布置薄板件焊接的板縫形式，以降低焊接時板件的變形。

焊縫尺寸同樣影響著焊接變形，焊縫尺寸不宜太大，否則會嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。因此在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的承壓性能的前提下，盡可能縮小焊縫尺寸。舉個例子，當(dāng)選用薄板件厚度小于6mm的板角焊縫，30mm的焊腳最為合適。并且最好選用間斷式的焊接，即焊縫長度大于等于20mm（盡可能大的距離）。設(shè)計時，焊縫位置的選擇最好與截面中性軸相對稱，或焊縫臨近中心軸位置。

5.1.2 加強(qiáng)筋及折彎設(shè)計。當(dāng)需要對焊接結(jié)構(gòu)筋板的外形和排列的分布設(shè)計時，最該考慮的就是筋板的焊接性能，在無法進(jìn)行施工焊接的位置最好不要布置加強(qiáng)筋。薄板件的筋板，盡可能選用折彎板件，來取代T型接頭（接管）的使用（詳見圖2），這樣做的目的是利用搭接焊縫替代角焊縫，以免焊接鼓包的產(chǎn)生，加之易于校準(zhǔn)矯正薄板件的變形。對于大塊的薄板件在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，選取略帶圓弧或板面上帶有壓制凸、凹筋的薄板件，目的是降低平面度的差值帶來的變形[3]。在環(huán)衛(wèi)車輛組裝過程中，壓縮車箱體側(cè)板如選用后組裝的話、結(jié)構(gòu)上的頂蓋板應(yīng)選取圓弧角度大的，目的是提高結(jié)構(gòu)剛性同時降低焊接的變形。設(shè)計中盡可能取消對大塊的薄板件中間開大孔或開很多小孔的思路。當(dāng)薄板件剛性較小時應(yīng)相應(yīng)的選取剛性骨架作為罩板的支撐和固定。為了使鋼結(jié)構(gòu)框架更加穩(wěn)固，增加其剛性性能，可以考慮在平板的相應(yīng)位置加焊折彎板，且折彎角度小于90°。門邊位置可設(shè)計成U型，盡量避免L型，目的是增強(qiáng)剛性，抑制門邊波浪變形。

圖2 筋板焊接方式

5.2 環(huán)衛(wèi)車薄板件工藝方面

通過環(huán)衛(wèi)車輛薄板件的焊接工藝水準(zhǔn)來降低薄板件的變形程度。步驟方法如下[4]：①將所需焊接的薄板件切割成適合的小塊，分別焊接，以此方式降低薄板件的焊接變形，對板件變形后的處理也有所幫助，即更易校正。②對于薄板件的局部變形問題，可通過縮短焊縫長度或是分塊截面之間的中軸距離。③薄板件核心焊接位置，在允許范圍內(nèi)縮短焊腳尺寸，優(yōu)化板件焊接的布置形式。④對于焊縫長的部位需在背部進(jìn)行拉筋加強(qiáng)，目的是提高其剛性，減低焊接變形程度。舉個例子，例如環(huán)衛(wèi)掃地車外部的罩板與底架中間的連接焊縫，應(yīng)進(jìn)行滿焊且兩板厚度均為3mm。首先，在焊縫后側(cè)對起加強(qiáng)作用的槽鋼先進(jìn)行焊接點(diǎn)固（詳見圖3），然后開始焊接，焊接完畢再將拉筋拆除，這樣做可以減小焊縫處變形數(shù)量，節(jié)省矯正和校對的時間，有效地預(yù)防與控制焊接變形。

圖3 工藝?yán)?/p>

5.3 其他方面[5]

①在焊接過程中，焊工作業(yè)的操作速度和焊接工具（焊接等）的電流是否穩(wěn)定都會導(dǎo)致焊接質(zhì)量的缺陷，因此，我們需在穩(wěn)定的電流操作平臺下，要求焊工使用規(guī)范焊接方式和操作速度，加之采用合適的焊接角度，運(yùn)用精湛的焊接手法，保證焊接縫側(cè)壁的有效距離，以此完成焊接作業(yè)。②焊接過程產(chǎn)生的氣孔，需要在焊前對焊接氣體進(jìn)行把關(guān)，以免作業(yè)過程中發(fā)生氣體供應(yīng)不足；焊材的選取和保存也是產(chǎn)生氣孔問題的影響因素，因此，要按照規(guī)范選材，并在干燥條件下存放焊材。③一般情況下，板件焊接后發(fā)生變形的主要成因是受熱不均。焊接前，對薄板件提前預(yù)熱。以免焊接過程中受熱不均，導(dǎo)致薄板件變形的現(xiàn)象。在焊接過程中，薄板件的溫度不均，且因板件過薄，最后導(dǎo)致薄板變形，各邊尺寸也會發(fā)生側(cè)邊或短或長的變化，俗稱焊接變形。④在焊接過程中，難免在焊道層中間位置存在金屬焊接未完全的現(xiàn)象，需及時清理。

6 結(jié)束語

本文對環(huán)衛(wèi)車輛薄板件的焊接變形進(jìn)行了有針對性的分析和闡述，并提出了合理化的建議與對策。綜上內(nèi)容得知，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計、焊接工藝的水平，焊工的技藝以及薄焊件自身的要求和焊材的選取存放要求，都對薄焊件變形有著很大的影響，這些誘發(fā)因素既是直接關(guān)系者，又是參與者。提高焊工的焊接技術(shù)，是提升鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量的核心，更是對環(huán)衛(wèi)車輛安全的保障。在焊接作業(yè)時，要嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量核查，按照國家的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范執(zhí)行，如此才能對環(huán)衛(wèi)車輛的質(zhì)量和安全給予強(qiáng)大保障，確保環(huán)衛(wèi)車輛快捷、高效的制造產(chǎn)成，為人類造福。