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摘 要 随着市场的发展需要，T形管焊缝的焊接需求越来越多，焊接的技术要求也越来越高，因此T形管自动焊接机得到了長足的发展，针对不同的焊接类型与焊接机构，选择不同的焊机工艺可以很大程度的提高焊接质量。
关键词 焊缝；T形管焊接；焊接工艺
中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0076-02
工艺性能优劣是机械设计与加工中考虑最齐全的步骤，设计要达到产品的使用要求，确保预想的功能能够顺利实现，加工工艺的影响不容忽略。通常，零件加工方法对质量的影响较大，优良的加工工艺便于零件的加工，降低生产成本，也就成为控制质量的关键。
1 T型管焊接类型比较
悍件的形状样式具有多样性，其中具有横管与竖管相贯的焊接管叫做T型管，具有这种功能的焊接方式叫做T型管焊接，在T型管焊接中横管与竖管焊接时的相贯线就叫做焊缝。随着社会的不断进步发展，类似于T型管的工艺产品越来越多的出现在日常生活中，如北方采暖用的暖气散热片、各种圆形管件的接口等。此类焊接件不管是在生活中还是在工业中应用广泛且需求量与日俱增。
T型管焊接方式在理论上比较容易简单，但在实际焊接中要求非常高，特别是焊缝的质量，它是T型管的生命。在现代化的工业生产中要求焊缝不但要有好的平顺性而且还要有非常高的密封性，而人工焊接的质量具有不确定性，焊接产品的好坏只能取决于工人的焊接水平，因此高质量的T型管自动焊接机取代人工已是大势所趋。采用T型管自动焊接机之后可以提高生产效率降低加工周期、成本等等，最为关键的是焊接质量有了保证。T型管自动焊机具有很多优点，同时也受到一些局限性，下面以暖气散热片为研究对象来进行分析焊缝类型。T型管件焊缝常见类型有三种：1）不同直径圆管的相贯焊缝（相同直径圆管的相贯），如图1a所示；2）是圆管与D型管（或者平板）相交的相贯焊缝，如图1b所示；3）非圆型管之间相贯焊缝（如椭圆与D型管（或者平板）相贯），如图1c所示。这几种类型的T型管焊缝具有典型性，此类产品是当前社会中应用率比较高的换散热器件。
由图1三个图可看出此类换散热器在T形管焊机自动焊接时普遍存在以下问题：
1）若采用T形管焊接机自动连续焊接将受限于T型管之间的空间间隙。
2）若采用分段焊接的方式会由于温度分布不均产生较大的热变形，严重影响工件的质量。
因此，选择合适的焊接工艺对焊接质量有着极为重要的影响，本文以两圆形管相贯的T形管焊缝为例讨论相关焊接工艺的选择。
2 不同焊接工艺的比较分析
对于自动焊接机所能采用的焊接工艺如表1所示。
当前T形管在焊接过程中常会出现焊接咬边、裂纹、焊瘤、悍穿、下榻，焊接错边变形、焊接尺寸不合要求等问题，这些问题将影响T型管的正常使用，主要有：1）T型管焊缝附近应力分布不均。当给T形管内部施加较大的液体压力或是气体压力时，应力承受较小的方位往往会产生裂纹或是变形，严重时管件还会爆裂，这将给生产生活产生重大影响。2）降低管件使用寿命。T形管焊缝问题不大时在短时间或是较长时间内使用没有问题，但随着使用时间的加长，焊缝问题也在不断的扩大，当焊缝附近无法承受内部应力时将会引起关键的裂缝或是断裂。3）瞬间脆裂。这是一种低应力断裂，不但与材料的选择使用有关，而且还与内部应力的种类和使用环境有关，低应力断裂几乎是在没有塑性变形的情况下发生的，因此具有快速突发性，危害性很大。
为了确保焊缝焊接质量，在进行T形管焊缝焊接之前需要对各种焊接工艺进行分析比较。T形管焊缝焊接工艺过程主要有备料、装配、焊接、焊后处理和焊缝检验等，在此过程中焊缝的焊接最为关键，因此需要选择一种性价比最高的焊接方式来焊接。
T形管焊缝焊接常采用的四种焊接方式如上表所示，通过各种实验现象与分析发现，熔化极氩弧焊焊接质量较高，在焊接过程中不受焊接金属材料的限制，焊接熔渣飞溅较小，焊缝优质美观，应力分布均匀。此焊接巨大优点是：焊接电流较大，焊丝熔化很快，管件很小，同时焊接电弧空间无氧化性或氧化性较弱，焊接自带残渣清理功能。采用此方法再结合T型管自动焊接机可焊接厚度在1.5～2 mm左右的管件，且焊接质量很好。若采用常规焊接单道焊熔深比较有限（约3 mm左右），另外若选用其它常规方法进行焊接，易焊穿且应力分布不均。同时去过在焊接时使用混合气体也可以使焊缝表面轮廓和形貌得到改善，节省了焊缝金属和焊接时间，而当在氩气中混合不同比例的二氧化碳气体时，其得到的焊接效果也是不一样的，通过多次试验与观察分析得知，当混合气体中二氧化碳含量低于15%时，会出现零星的气孔，当混合气体中二氧化碳含量在8%-25%时，其焊接显著特征是增加了熔化率并具有碗行溶深断面形状，但当二氧化碳含量接近25%时电弧稳定性有下降的趋势，根据以上分析并结合实际实验结果，选用80%的氩气和20%CO2气体混合的方法。
为保证焊接完成后的散热件在打压试验中有良好的表现，要求在焊接时必须全焊透，这时厚管可考虑开“V”型和“U”型坡口，薄管可不开。焊接时采用向下焊工艺，向下焊工艺技术是从20世纪60年代中期开始逐步发展起来的一种焊条电弧焊焊接工艺方法，与传统的向上焊工艺方法相比，其焊接特点在于焊条运行方向是自上而下，具有焊接电弧吹力大、焊条熔化速度快、熔敷效率高、焊缝质量好和适宜野外较差的自然环境等优点[9]。
3 焊接工艺的选择
根据上述各种焊接工艺的优缺点，通过比较分析，将采用如下焊接工艺：
1）采用单面焊接多遍成型工艺，且焊丝为实心的气体保
护焊。
2）焊接坡口形式最优为“V”型或“U”型。
3）采用向下焊工艺，焊接自下而上且质量好。
4）焊接采用20%的二氧化碳和80%的氩气气体混合气体保护焊。
焊接之前可通过以下方法提高焊缝焊接质量：
1）焊接前认真准备材料，做好材料管口矫圆工作，安装精确，调节好对口器，控制程序精确无误，避免形成管口错边。
2）采用双枪焊接，降低由于使用单枪焊接时因为由于温度分布不均产生较大的受热变形。
3）焊接前清除影响焊缝焊接质量的因素，如焊缝附近的铁锈、油漆杂物。
4 结论
合适的焊接工艺对提高焊接质量有重要的影响，对于不同机械结构的自动焊接机选择合适的焊接工艺可以极大地提高焊接质量。
参考文献
[1]刘强.周辉焊接手册[M].北京：机械工业出版社，2001.
[2]丁仕燕.基于Pc的数控系统软件设计研究[R].合肥工业大学2002，10，1.
[3]郎伟锋.基于面向对象技术的开放式全软件数控系统[R].山东交通学院学报，2002，11，3（5）.
[4]刘强，李亚江.气体保护焊工艺及应用[M].北京：化学工业出版社，2009.
[5]郑保祯，昌友平，等.特细焊条在中小管道焊接中的应用[J].焊接技术，2002，08，4（31）.
[6]范绍林.焊工操作集锦[M].北京：化学工业出版社，2008.
[7]John Norrish著.先进焊接方法与技术[M].史清宇等译.北京：机械工业出版社，2010.
[8]郭道厚.下向焊焊接技术缺陷产生原因及预防[J].焊接，2000.
[9]陈自振，吕向阳.向下焊接工艺技术及焊接缺陷分析[J].焊工之友，2002（08）.
关键词 焊缝；T形管焊接；焊接工艺
中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0076-02
工艺性能优劣是机械设计与加工中考虑最齐全的步骤，设计要达到产品的使用要求，确保预想的功能能够顺利实现，加工工艺的影响不容忽略。通常，零件加工方法对质量的影响较大，优良的加工工艺便于零件的加工，降低生产成本，也就成为控制质量的关键。
1 T型管焊接类型比较
悍件的形状样式具有多样性，其中具有横管与竖管相贯的焊接管叫做T型管，具有这种功能的焊接方式叫做T型管焊接，在T型管焊接中横管与竖管焊接时的相贯线就叫做焊缝。随着社会的不断进步发展，类似于T型管的工艺产品越来越多的出现在日常生活中，如北方采暖用的暖气散热片、各种圆形管件的接口等。此类焊接件不管是在生活中还是在工业中应用广泛且需求量与日俱增。
T型管焊接方式在理论上比较容易简单，但在实际焊接中要求非常高，特别是焊缝的质量，它是T型管的生命。在现代化的工业生产中要求焊缝不但要有好的平顺性而且还要有非常高的密封性，而人工焊接的质量具有不确定性，焊接产品的好坏只能取决于工人的焊接水平，因此高质量的T型管自动焊接机取代人工已是大势所趋。采用T型管自动焊接机之后可以提高生产效率降低加工周期、成本等等，最为关键的是焊接质量有了保证。T型管自动焊机具有很多优点，同时也受到一些局限性，下面以暖气散热片为研究对象来进行分析焊缝类型。T型管件焊缝常见类型有三种：1）不同直径圆管的相贯焊缝（相同直径圆管的相贯），如图1a所示；2）是圆管与D型管（或者平板）相交的相贯焊缝，如图1b所示；3）非圆型管之间相贯焊缝（如椭圆与D型管（或者平板）相贯），如图1c所示。这几种类型的T型管焊缝具有典型性，此类产品是当前社会中应用率比较高的换散热器件。
由图1三个图可看出此类换散热器在T形管焊机自动焊接时普遍存在以下问题：
1）若采用T形管焊接机自动连续焊接将受限于T型管之间的空间间隙。
2）若采用分段焊接的方式会由于温度分布不均产生较大的热变形，严重影响工件的质量。
因此，选择合适的焊接工艺对焊接质量有着极为重要的影响，本文以两圆形管相贯的T形管焊缝为例讨论相关焊接工艺的选择。
2 不同焊接工艺的比较分析
对于自动焊接机所能采用的焊接工艺如表1所示。
当前T形管在焊接过程中常会出现焊接咬边、裂纹、焊瘤、悍穿、下榻，焊接错边变形、焊接尺寸不合要求等问题，这些问题将影响T型管的正常使用，主要有：1）T型管焊缝附近应力分布不均。当给T形管内部施加较大的液体压力或是气体压力时，应力承受较小的方位往往会产生裂纹或是变形，严重时管件还会爆裂，这将给生产生活产生重大影响。2）降低管件使用寿命。T形管焊缝问题不大时在短时间或是较长时间内使用没有问题，但随着使用时间的加长，焊缝问题也在不断的扩大，当焊缝附近无法承受内部应力时将会引起关键的裂缝或是断裂。3）瞬间脆裂。这是一种低应力断裂，不但与材料的选择使用有关，而且还与内部应力的种类和使用环境有关，低应力断裂几乎是在没有塑性变形的情况下发生的，因此具有快速突发性，危害性很大。
为了确保焊缝焊接质量，在进行T形管焊缝焊接之前需要对各种焊接工艺进行分析比较。T形管焊缝焊接工艺过程主要有备料、装配、焊接、焊后处理和焊缝检验等，在此过程中焊缝的焊接最为关键，因此需要选择一种性价比最高的焊接方式来焊接。
T形管焊缝焊接常采用的四种焊接方式如上表所示，通过各种实验现象与分析发现，熔化极氩弧焊焊接质量较高，在焊接过程中不受焊接金属材料的限制，焊接熔渣飞溅较小，焊缝优质美观，应力分布均匀。此焊接巨大优点是：焊接电流较大，焊丝熔化很快，管件很小，同时焊接电弧空间无氧化性或氧化性较弱，焊接自带残渣清理功能。采用此方法再结合T型管自动焊接机可焊接厚度在1.5～2 mm左右的管件，且焊接质量很好。若采用常规焊接单道焊熔深比较有限（约3 mm左右），另外若选用其它常规方法进行焊接，易焊穿且应力分布不均。同时去过在焊接时使用混合气体也可以使焊缝表面轮廓和形貌得到改善，节省了焊缝金属和焊接时间，而当在氩气中混合不同比例的二氧化碳气体时，其得到的焊接效果也是不一样的，通过多次试验与观察分析得知，当混合气体中二氧化碳含量低于15%时，会出现零星的气孔，当混合气体中二氧化碳含量在8%-25%时，其焊接显著特征是增加了熔化率并具有碗行溶深断面形状，但当二氧化碳含量接近25%时电弧稳定性有下降的趋势，根据以上分析并结合实际实验结果，选用80%的氩气和20%CO2气体混合的方法。
为保证焊接完成后的散热件在打压试验中有良好的表现，要求在焊接时必须全焊透，这时厚管可考虑开“V”型和“U”型坡口，薄管可不开。焊接时采用向下焊工艺，向下焊工艺技术是从20世纪60年代中期开始逐步发展起来的一种焊条电弧焊焊接工艺方法，与传统的向上焊工艺方法相比，其焊接特点在于焊条运行方向是自上而下，具有焊接电弧吹力大、焊条熔化速度快、熔敷效率高、焊缝质量好和适宜野外较差的自然环境等优点[9]。
3 焊接工艺的选择
根据上述各种焊接工艺的优缺点，通过比较分析，将采用如下焊接工艺：
1）采用单面焊接多遍成型工艺，且焊丝为实心的气体保
护焊。
2）焊接坡口形式最优为“V”型或“U”型。
3）采用向下焊工艺，焊接自下而上且质量好。
4）焊接采用20%的二氧化碳和80%的氩气气体混合气体保护焊。
焊接之前可通过以下方法提高焊缝焊接质量：
1）焊接前认真准备材料，做好材料管口矫圆工作，安装精确，调节好对口器，控制程序精确无误，避免形成管口错边。
2）采用双枪焊接，降低由于使用单枪焊接时因为由于温度分布不均产生较大的受热变形。
3）焊接前清除影响焊缝焊接质量的因素，如焊缝附近的铁锈、油漆杂物。
4 结论
合适的焊接工艺对提高焊接质量有重要的影响，对于不同机械结构的自动焊接机选择合适的焊接工艺可以极大地提高焊接质量。
参考文献
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[5]郑保祯，昌友平，等.特细焊条在中小管道焊接中的应用[J].焊接技术，2002，08，4（31）.
[6]范绍林.焊工操作集锦[M].北京：化学工业出版社，2008.
[7]John Norrish著.先进焊接方法与技术[M].史清宇等译.北京：机械工业出版社，2010.
[8]郭道厚.下向焊焊接技术缺陷产生原因及预防[J].焊接，2000.
[9]陈自振，吕向阳.向下焊接工艺技术及焊接缺陷分析[J].焊工之友，2002（08）.