钢桶焊接工艺研究

焊接速度（m/min） 焊接点数（点数/10mm） 焊接电流（kA） 焊接时间（周） 间隔时间（周） 中速缝焊 焊接速度（m/min） 焊接点数（点数/10mm） 焊接电流（kA） 焊接时间（周） 间隔时间（周） 低速缝焊 焊接速度（m/min） 焊接点数（点数/10mm） 焊接电流（kA） 2.8 4.2 12 2 2 2 4.5 9.7 3 3 1.2 5.1 8.6 2.6 4.6 15.5 3 2 1.8 4.9 13 2 4 1.1 5.7 11.7 2.5 3.6 18 3 3 1.8 3.4 14.5 2 4 1.0 6.0 13 2.4 3.7 19 4 3 1.7 3.0 16 2 4 0.9 5.3 14 备注 焊轮形状尺寸 表中焊点直径按板厚决定，即d=aδ，系数a按所用规范的软硬程度分别为5、5.6、6（软规范选用大的直径系数）。电极多用圆锥形，工作端面直径与核心直径接近。通电时间tw与板厚8成正比增加，而电流密度j与板厚8 5成反比。电极压力Fw应参考焊接电流IW，选用适当值，以便使生产飞溅的Fw为最佳值。Fw过大，会使熔化核心尺寸过小，因而由扩大的塑性环参与受力，结果使强度降低，波动性增大。

缝焊前定位点焊的规范小于正式点焊规范。定位点焊偏离焊缝轴线不超过1mm。

低碳钢缝焊焊速一般为1.5 m/min，如焊接过程全自动化，无须手动控制焊缝位置，而且焊机容量足够时，也可采用2～3m/min的焊接速度。当焊件厚度增大时，焊速应降低，以保证核心质量及焊透率。

钢桶材料也常采用镀锌钢板、镀锡钢板等。点焊时主要问题是表面层易破坏，失去原有涂覆层的作用，电极易与板件表面层粘连，电极寿命短；缝焊时不易保证气密性等。

因锌的熔点仅为692K，点焊时，板件间接触表面上锌层熔化范围比板间原擎触范围宽，焊接区涂覆层熔化而挤出的锌与焊接区周围超过692K地带熔融的锌

同时挤于板缝内，形成两板间良好的导电条件，电流场被扩大，接触面上电流密度大为降低。当核心直径处于临界状态时，电流略有波动则出现未焊透。从这一点出发，点焊涂覆层钢板时，应增大电接电流Iwo而镀层熔点越低，Iw应越大。为了能冲破涂覆层使点焊时各接触面有良好接触，并将已溶化的涂层挤于接触面之外，所以电极压力比低碳钢点焊时应提高20%～25%。国际焊接学会推荐镀锌钢板点焊规范见表4。当焊机功率不足时，也可采用小电流、低压力进行镀锌钢板的焊接，但必须避免出现压力与电流的分流现象。

表4 镀锌桶钢板点焊规范

板厚（mm） 0.5 1.0 1.25 电极直径（mm） 4.8 5.2 6.0 焊接压力（N） 1400 2900 3700 时间（周） 6 14 17.5 电流（kA） 9 12.5 14.25 涂覆钢板缝焊的问题与点焊相似，因镀层熔化范围更宽，分流严重，要求更大的电流方能焊接。当焊接接温度超过1173℃时，锌元素向热影响区扩散，接头组织脆性增加，一定条件下便形成由核心延伸到热影响区的裂纹。板件表面熔化锌层，与铜焊轮形成Cu-Zn。合金，增大了焊轮表面电阻，使散热更加加剧，粘连愈加严重：而表面层的过热进一步加强锌元素向热影响区的扩散，扩大了形成裂纹的机会。当核心内锌的蒸气由固熔的金属中析出时，便形成气孔。虽然气孔对焊缝气密性影响较小，但对裂纹的影响很大，是目前涂覆层钢桶缝焊的关键问题。为了减少裂纹，首先需要改善规范。试验证明，焊透率较小( 10%～20%)，裂纹等缺陷越少。而焊速高则表面过热、熔深大，易于出现裂纹。一般在满足因涂覆层熔化使分流增大的条件，尽量选用小电；焊接速度应低些，并使用强烈外部水冷。焊轮用压花滚轮带动，以随时修正并清理滚轮表面保持预定的滚轮密度。镀锌板缝焊规范参考表5。

表5 镀锌桶钢板缝焊规范

板厚 （mm） 0.6 1.0 1.25 焊轮宽度 （mm） 4.5 5.0 5.5 焊接速度 （m/min） 2.5 2.5 2.3 焊接电流 （kA） 16 18 19.5 电极压力 （N） 3700 4300 4500 焊接时间（周） 通 3 3 3 断 3 3 2 其他镀覆层钢板焊接时，出现的问题及采取措施与镀锌板类似。 五、钢桶点焊、缝焊接头的缺陷分析

钢桶点焊、缝焊焊件的缺陷分为焊接接头外部缺陷，内部缺陷和焊接件结构缺陷等三类。

1．外部缺陷 焊点外表面应平滑，没有裂纹及粘附的电极金属、深压坑、飞溅、边缘胀裂、焊点烧穿等外部缺陷。板间间隙一般以不大于两外侧板平均厚度的10%为限，表面压坑深度一般不超过10%。接头常见外部缺陷，其产生原因和改进措施等综合列于表6；各类接头允许存在的最大缺陷的数量，包括修补后允许的缺陷数量参考表7。

表6 钢桶点焊、缝焊接头常见外部缺陷及其产生原因

序号 缺陷 产生缺陷的可能原因 电极工作表面形状不正确或磨损不均匀； 修整焊轮； 焊接时，焊件与焊轮倾斜； 焊速过快 通电时间过长； 改进措施 1 缝焊焊缝表面压痕形状及波纹度不均匀 检查机头刚度，预调焊轮倾角； 调整焊速 调整规范； 改变电极映面锥角角度； 改善冷却条件 清理焊件与电极表面； 提高电极压力，更换磨损过度的电极； 修速电极； 改善冷却条件 调整规范 改变规范，注意消除过热因素 注意及时清理表面； 调整规范； 降低焊速或改善冷却条件 调整规范； 改进接头设计； 注意电极安装及焊件平放 注意装配； 调整板件间隙与电极挠度 2 焊点压坑过深及表面过热 电极压力不足； 电流过大 焊件或电极表面不干净； 电极压力不足，或焊件与电极间未真正接3 表面局部烧穿或金属强烈外溢 触； 电极接触表面形状不正确； 缝焊焊速过快，焊轮过热 4 焊点表面径向裂纹 5 焊点表面环裂纹 电极压力不足或电极冷却不足 电流通电时间过长 焊件及电极表面清理不良； 6 接头表面发黑、包覆层破坏 电极电力不足； 通电时间过长，电流过大 边距过小，电极未对中； 7 接头边缘压溃或开裂 电流过大，时间过长； 大量焊后飞溅 8 焊点脱开 装配不良； 焊接时焊件有错位 表7 各类等级的钢桶焊接接头允许的最大缺陷数量级

钢桶的质量等级 缺陷 A B C A B C 不需再修补（%）① 修iu后后允许缺陷（%）① 外部缺陷 延伸到表面的裂纹② 边缘胀裂 板间间隙超过规定限度 直径大于4.8mm的压坑和焊点击穿 直径小于1.6mm的压坑 板间飞溅与表面飞溅 电极金属粘附 压坑过深 0 0 3 0 3 3 2 5 0 0 5 0 3 5 3 10 内部缺陷③ 裂纹、缩孔 脱焊 包覆层夹渣或伸入 焊透率不足 焊透率过大 0 0 0 0 0 6 0 5 3 3 不适用 0 不适用 不适用 不适用 5 1 0 0 0 10 2 0 0 0 不适用 5 不适用 不适用 不适用 5 10 10 10 10 10 5 10 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 5 5 0 0 5 0 0 5 10 10 0 0 注：①缺陷总数/焊点总数：A级接头不大于10%；B级接头不大于15%；C级接头不大于20%。

②缝焊时不允许有延伸到表面的裂纹。 ③超过允许值的缺陷数。

2．内部缺陷 接头常见的内部缺陷及其形成的主要原因，现综合列于表8。

表8 钢桶焊接接头的内部缺陷及其产生原因

序号 缺陷 产生缺陷的可能原因 电流小，电极压力大； 调整规范； 修整电极； 清理表面 调整规范 改进措施 1 未焊透，核心小 电极工作表面直径大； 表面清理不良 2 3 4 5 6 裂纹与缩孔 核心涡旋状成分不均匀 结合线伸入 环形层花纹 核心偏移 通电时间短，电汉密度小，电极压力过大 表面氧化膜清除不干净 加热时间过长 电极材料，端面尺寸或冷却条件不当 注意硬、脆氧化膜的清理，并降止再氧化 调整规范 改变电极尺寸、材料和冷却同时我然后； 采取其他工艺措施