薄銅板熔池受力分析

焊接質(zhì)量的好壞對工件的最終成形質(zhì)量有直接影響。由于焊接參數(shù)的變化，焊縫極易焊穿或者未焊透。所以要嚴格控制焊接各參數(shù)，包括：焊接電流、電弧電壓、焊接速度的合理選擇與匹配、氣體的純度和流量等。

一般情況下，熔池主要受到的作用力有：電弧作用力，熔池金屬重力，熔池金屬界面張力。當熔池金屬體積、質(zhì)量、熔寬一定時，熔池深度取決于電弧力的大小，熔深和電弧力又與焊接電流相關(guān)，熔寬則由電弧電壓決定，界面張力的大小與固液界面和表面情況有關(guān)。

但是如果熱輸入量太小的話又會出現(xiàn)未熔合，所以熱輸入應(yīng)控制在一個合適的范圍內(nèi)。就薄板焊接而言，這個范圍非常小，所以一定要嚴格控制各相關(guān)參數(shù)，以獲得良好的焊接質(zhì)量 。

薄板焊接的質(zhì)量控制包括薄板切割、裝夾、施焊、焊后處理等，其中還要考慮所采用的焊接方法、有效的變形控制措施等。純銅的焊接性是比較好的，應(yīng)注意以下兩方面的要求：(1)盡量采用加熱面積小、能量密度大、功率相對較大的焊接方法，以保證母材良好熔合，防止變形；(2)采用惰性氣體保護防止工件被氧化。純銅薄板的焊接可選用TIG焊工藝滿足上述要求，其他方面的問題主要是薄板焊接常遇到的變形、燒穿和未熔合等。

薄板焊接技術(shù)在國防、航空、化工及電子等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越普遍, 薄板的焊接也越來越多。因此, 進一步研究薄板焊接工藝十分必要。焊接1 mm 厚以下的薄板, 由于其自身拘束度小, 很容易出現(xiàn)常見的焊接燒穿和未熔合等缺陷。如果要防止出現(xiàn)上述缺陷, 關(guān)鍵是要嚴格控制焊接接頭上的熱輸入量, 力求在能完成焊接的前提下盡量減小熱輸入量, 從而減小熱影響區(qū)。在此針對0.22 mm 厚的T2 純銅薄板進行焊接工藝的可行性研究 。

薄板焊接變形具有復(fù)雜性、多元性，且隨著板厚的減小，抵抗彎曲變形性能降低，這是薄板焊接變形控制困難的主要原因。由于焊接薄板傳熱速度快，焊接過程中的熱作用和焊縫冷卻收縮致使后段尚未焊接的組對邊發(fā)生嚴重的翹曲變形，使焊接無法繼續(xù)進行。焊接過程中的局部高溫加熱和快速冷卻在焊縫及其近縫區(qū)的母材內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)變和壓縮塑性應(yīng)變，進而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，也會最終導(dǎo)致構(gòu)件的縱向撓曲變形和角變形等。所以在保證焊縫成形良好的情況下，應(yīng)盡可能采用小的焊接熱輸入，才能保證焊接應(yīng)力和變形均較小。

有多種方法可以防止焊接變形。當薄板面積較大、焊縫較長時，可采用壓鐵法，分別放在焊縫兩側(cè)來減小焊接變形。本研究采用剛性固定法，設(shè)計合理的組對組焊夾具，將焊件固定起來進行焊接,增加其剛性，達到減小焊接變形的目的，保證裝配的幾何尺寸。但應(yīng)盡量減少焊接裝配過程中引起的應(yīng)力，如果該應(yīng)力超過臨界變形應(yīng)力就可能發(fā)生變形。

為了有效防止焊接變形，選用琴鍵式夾具來夾緊工件。焊接時, 先用對齊工具將工件對齊，然后用夾具將其固定, 從而限制焊接過程中工件的變形。使用過程中主要應(yīng)注意以下幾點：第一，工件一定要對齊，不能有錯邊，而且要保證兩個工件完全接觸；第二，保證各個壓塊都已壓緊工件，否則工件各個部位的導(dǎo)熱情況就會有區(qū)別，并影響焊接質(zhì)量, 甚至無法焊接成形；第三，保證鎢極嚴格對準焊縫中心 。

銅薄板焊接很容易產(chǎn)生焊接缺陷，為得到高質(zhì)量產(chǎn)品, 防止缺陷的產(chǎn)生, 首先必須保證幾點：

(1)平板對接時，采用引弧板和熄弧板。引弧時不允許鎢極與工件接觸，不得在母材或焊縫區(qū)直接引弧，應(yīng)將鎢極在引弧板上燃燒并行走穩(wěn)定后，再引到焊縫處焊接；當焊槍移動到熄弧板時再停止。

(2)平板對接焊前要試走一遍，保證鎢極移動方向與焊縫方向嚴格相同，鎢極末端不能與焊件接觸，以防止短路或者損害鎢極。

(3)在開始焊接時，必須保證不燒焦或燒熔墊板。

所發(fā)生的缺陷及預(yù)防措施：

(1)燒穿。

引起燒穿的原因有：焊接參數(shù)不匹配、錯邊、焊縫表面不平整、保護氣體不足等，所以試驗前一定要做好準備工作，保證工件對齊、平整、沒有錯邊，然后再適當調(diào)整焊接參數(shù)。

(2)未焊透。

產(chǎn)生原因有：焊接電流與焊接速度不匹配、保護氣體不足等，可以通過對焊接過程的控制避免未焊透的產(chǎn)生。

(3)焊偏。

這主要是由于鎢極行走軌跡與焊縫方向不重合導(dǎo)致。預(yù)防措施：焊接之前先試走一邊，確定鎢極行走方向與焊縫方向重合后再施焊。

(4)焊縫不均勻。

試驗中發(fā)現(xiàn)某些情況下會出現(xiàn)：焊縫大部分成形良好，但是還有一部分未熔合或者焊穿。產(chǎn)生原因：工件表面不平整或焊槍行走過程中有震動，導(dǎo)致電弧長度發(fā)生變化所引起的。解決方法：保證設(shè)備精度滿足要求，夾緊工件時保證工件表面平整。另外，如果夾具的各個夾緊塊的壓緊程度相差很多，會使焊縫的各區(qū)段散熱情況不一樣，也會出現(xiàn)上述缺陷。

(5)夾雜。

這主要是由于工件表面有油污等雜質(zhì)造成的，所以焊接時一定要保證工件表面潔凈。另外，還要選擇合適的鎢極尺寸和尖端形狀，準確控制鎢極高度以防止夾鎢 。

(1)薄板對接必須嚴格控制設(shè)備的精度以及工藝參數(shù)的匹配，特別是電流和焊接速度之間的搭配，其工藝參數(shù)的調(diào)整范圍極小。

(2)焊接速度不同會影響焊接過程中的熱傳導(dǎo)，從而影響用于母材熔化的熱量在總熱量中所占的比例, 并進一步影響焊接效果，所以在進行薄板焊接時一定要綜合考慮各種因素，使各參數(shù)匹配適當。

(3)要防止焊接缺陷的出現(xiàn)必須綜合采取各種措施，控制各個影響因素，并嚴格控制焊接參數(shù)及焊接過程 。