付軍發(fā)

(馬鋼股份有限公司冷軋總廠，安徽 馬鞍山234300)

雖然目前激光焊機(jī)已經(jīng)成為主流趨勢(shì)，但是由于NMW型閃光焊機(jī)的高效性和激光焊機(jī)的高成本，目前閃光焊機(jī)在國(guó)內(nèi)主要鋼鐵企業(yè)仍普遍使用。隨著設(shè)備的不斷老化，焊機(jī)焊縫缺陷大又成為影響TCM生產(chǎn)線高效運(yùn)轉(zhuǎn)瓶頸的趨勢(shì)，所以焊縫質(zhì)量控制引起了廣泛重視。但是由于其成因十分復(fù)雜，涵蓋了電氣、機(jī)械、工藝等多方面因素，往往解決起來(lái)難以入手，最好的解決方法就是從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出發(fā)結(jié)合理論知識(shí)詳細(xì)歸納分析焊縫缺陷因素，并將因素一一進(jìn)行排除最終消除焊縫缺陷。

1 NMW閃光焊機(jī)的原理介紹及焊機(jī)工序說(shuō)明

只有深入了解閃光焊機(jī)的原理和工序才能理論結(jié)合實(shí)際，才能準(zhǔn)確快速的查找影響焊接缺陷的因素，并最終解決焊縫缺陷。

1.1 閃光焊機(jī)焊接原理

閃光焊是電流通過(guò)兩個(gè)對(duì)接工件的接觸表面時(shí)，其細(xì)小的接觸點(diǎn)的電阻及其接觸表面的電弧產(chǎn)生熱量，將對(duì)接表面加熱，在適當(dāng)時(shí)間后，對(duì)接頭施加壓力，使兩個(gè)對(duì)接表面的整個(gè)區(qū)域同時(shí)牢固結(jié)合起來(lái)的電阻焊方法。將被焊的兩工件夾在與焊接變壓器次級(jí)連接的夾鉗(電級(jí))中后，當(dāng)一件工件緩慢地向另一工件移動(dòng)時(shí)，由于工件端面總是“凹凸”不平，兩工件端面總是由一點(diǎn)或幾點(diǎn)開(kāi)始接觸。當(dāng)加上時(shí)，電流通過(guò)這些接觸點(diǎn)就產(chǎn)生電阻熱。由于電流大，這些接觸點(diǎn)的金屬很快被加熱熔化，形成“過(guò)梁”，“過(guò)梁”在大電流密度作用下，迅速被加熱而爆炸、噴濺，并形成許多小電弧。這個(gè)過(guò)程稱為“閃光”過(guò)程。隨著其中一個(gè)工件以適當(dāng)速度推進(jìn)，新過(guò)梁不斷產(chǎn)生，閃光繼續(xù)發(fā)生，直到兩接口表面完全被一薄層熔化的金屬覆蓋，而且兩個(gè)工件從電級(jí)伸出的部分都有一小段達(dá)到塑性很好的溫度，此時(shí)施加頂鍛壓力，將接合面的熔化金屬全部擠出，將兩工件牢固地鍛壓在一起。

圖1 NMW－C1250S焊機(jī)焊接主要工序

1.2 閃光焊機(jī)工序介紹

2 影響焊機(jī)質(zhì)量因素歸納并逐一排除

因焊縫質(zhì)量缺陷而引起斷帶的原因復(fù)雜而多樣，與有帶鋼本身的冶金方面化學(xué)成分、材料不均甚至有夾層有帶鋼板形狀況有關(guān)。比如有波浪變形、銹蝕、斷面厚度不均等原料問(wèn)題。本文主要著重解決因機(jī)械設(shè)備、工藝參數(shù)、電氣控制方面等因素引起的焊縫缺陷，以實(shí)現(xiàn)焊縫質(zhì)量穩(wěn)定可靠的控制。

2.1 焊縫缺陷的描述和檢驗(yàn)

常見(jiàn)的焊縫缺陷多種多樣，其中比較常見(jiàn)的有焊縫斷面錯(cuò)位、焊穿、虛焊等，而有些焊縫目測(cè)良好，一旦經(jīng)過(guò)軋機(jī)就斷，主要因?yàn)槠浜缚p強(qiáng)度不夠，其中錯(cuò)位發(fā)生最為頻繁并且又有多種形式比如某個(gè)固定位置斷面局部錯(cuò)位，或者錯(cuò)位的區(qū)域不停的隨著每次焊接發(fā)生變化，一會(huì)在中間區(qū)域，一會(huì)又在兩邊等等。檢測(cè)焊縫質(zhì)量的方法有目測(cè)法，即僅憑肉眼觀察焊縫表面的齊整情況，對(duì)于焊縫強(qiáng)度不夠的缺陷，我們可以用配套的設(shè)備進(jìn)行杯凸實(shí)驗(yàn)對(duì)焊縫進(jìn)行更為準(zhǔn)確的判斷，杯凸實(shí)驗(yàn)在最小、最大、中等規(guī)格帶寬實(shí)驗(yàn)帶上檢查5至10個(gè)點(diǎn)，要求對(duì)于所有的鋼帶沿焊縫的裂紋出現(xiàn)率小于等于20%。

2.2 影響焊縫質(zhì)量的機(jī)械因素

通過(guò)了解焊接的工序，我們知道上述介紹的工序中主要有帶鋼帶頭帶尾的剪切工序、對(duì)中工序、夾緊工序和焊接過(guò)程中的閃光和頂鍛工序以及焊機(jī)后續(xù)的焊縫刮削工序?qū)缚p質(zhì)量起著重要的影響。因此要結(jié)合實(shí)際的焊接工序確保每一道工序的準(zhǔn)確高效完成，才能確保焊接質(zhì)量的可控和穩(wěn)定。

(1)焊接前工序之一是旋轉(zhuǎn)剪對(duì)帶鋼帶頭帶尾進(jìn)行剪切，確保帶頭帶尾的斷面齊整性。但是要想獲得較好的齊整性必須要求:a)旋轉(zhuǎn)剪剪刃足夠鋒利，上下剪刃間隙在0.20～0.30mm之間，剪刃不夠鋒利或間隙過(guò)大就會(huì)出現(xiàn)帶鋼帶頭帶尾被撕扯斷而產(chǎn)生S形斷面;b)上下剪刃重合位置的高度以及旋轉(zhuǎn)剪與電極下表面的平行度等均有嚴(yán)格要求，以及旋轉(zhuǎn)剪本體中心線與橫移軌道方向有一個(gè)向外的傾角(見(jiàn)相關(guān)技術(shù)資料)必須要保證，否則會(huì)出現(xiàn)剪切后的帶鋼WS側(cè)邊部產(chǎn)生上翹或下垂現(xiàn)象導(dǎo)致斷面不齊整無(wú)法滿足焊接要求。綜上分析如果帶鋼斷面剪切后出現(xiàn)上述描述的現(xiàn)象，就要逐步排除上述列舉因素直至現(xiàn)象消除。

(2)刮刀的高度零位調(diào)整如果出現(xiàn)偏差，往往也會(huì)導(dǎo)致焊縫被刮深甚至直接導(dǎo)致帶鋼在焊縫處被刮穿撕裂，或焊縫表面刮淺了而出現(xiàn)凹凸不平和焊渣殘余，一旦發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象就要及時(shí)對(duì)刮刀進(jìn)行零位復(fù)核和調(diào)整保證焊縫質(zhì)量。

(3)電極狀況不好，焊縫斷面錯(cuò)位的發(fā)生大部分由于電極表面的不平整、過(guò)度磨損以及水平度不夠引起的，如果上下電極表面出現(xiàn)麻點(diǎn)、凹坑，過(guò)度磨損，就會(huì)導(dǎo)致夾持在電極中的帶頭帶尾斷面發(fā)生凸起、凹陷而影響帶鋼與電極的接觸性，從而導(dǎo)致電阻局部變大，局部電流變小影響閃光效果，過(guò)度磨損就會(huì)使被電極夾持的帶頭帶尾的無(wú)法受到完全約束上下有一定的游動(dòng)余量，在焊接頂端過(guò)程中，帶鋼接頭斷面就會(huì)在強(qiáng)大的頂端力擠壓下而發(fā)生錯(cuò)位。所以一但出現(xiàn)焊縫錯(cuò)位，在入口電極水平高度調(diào)整無(wú)效的情況下，要考慮用百分表對(duì)出入口下電極表面的水平度進(jìn)行復(fù)核，必要時(shí)在電極與電極模間加墊片以改善電極水平度，同時(shí)上下電極端面差值安裝時(shí)也要控制在1mm以內(nèi)，否則尤其是在焊薄板情況下由于其剛度不夠，頂鍛時(shí)接頭斷面也會(huì)發(fā)生錯(cuò)位。2.3影響焊接質(zhì)量的工藝因素

焊接過(guò)程中影響焊縫質(zhì)量的主要工序就是閃光和頂鍛，如果主要工藝參數(shù)設(shè)置不對(duì)，直接影響焊縫質(zhì)量，比如閃光時(shí)間、閃光電流不夠就會(huì)出現(xiàn)焊不透現(xiàn)象，這種焊縫缺陷往往焊縫表面比較齊整并無(wú)異樣，一旦過(guò)軋機(jī)就會(huì)段帶。頂端時(shí)如果頂端初始間隙實(shí)際值不對(duì)、DS與WS兩側(cè)頂端距離不同步，頂端壓力過(guò)大均會(huì)導(dǎo)致焊縫缺陷。其中初始間隙過(guò)小和過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致頂端不夠和過(guò)頂端，導(dǎo)致帶頭帶尾融合不夠或無(wú)法融合。我們可以通過(guò)壓鉛實(shí)驗(yàn)對(duì)其實(shí)際值進(jìn)行測(cè)定并通過(guò)頂端缸頭部調(diào)整螺母進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果WS、DS兩側(cè)頂端距離不一就會(huì)導(dǎo)致兩側(cè)頂端效果不一，焊縫質(zhì)量差，必須將兩端的頂端差值控制規(guī)定范圍內(nèi)。因此在生產(chǎn)中就需要我們定期對(duì)焊機(jī)頂鍛WS、DS兩側(cè)頂端距離進(jìn)行復(fù)核比較，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)值差超過(guò)0.5mm，就要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整以恢復(fù)精度要求。另外如果頂端壓力過(guò)大時(shí)，焊接薄板時(shí)往往會(huì)導(dǎo)致焊縫兩端焊平中間搭焊即斷面出現(xiàn)臺(tái)階的現(xiàn)象。因?yàn)楸“鍎偠炔粔蛟陧敹藟毫^(guò)大時(shí)，接頭斷面極易錯(cuò)位，發(fā)生搭焊。

3 結(jié)語(yǔ)

焊峰出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的原因錯(cuò)中復(fù)雜，一定要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)焊縫缺陷的實(shí)際情況進(jìn)行判斷，并更具上述可能對(duì)應(yīng)的原因逐個(gè)排查，對(duì)于系統(tǒng)的各種精度要求要逐一核實(shí)并恢復(fù)到出廠精度，確保焊縫質(zhì)量的高品質(zhì)，減少不必要的損失。

［1］薛垂義.NMW－C1375FS自動(dòng)閃光對(duì)焊機(jī)［J］.電焊機(jī)，2007:64－67.

［2］榮 茜，孫新學(xué)，盧 寧，等.閃光焊接技術(shù)在無(wú)頭軋制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究［M］.焊接技術(shù)，2007.40－45.