引弧板用于焊縫的焊接。在焊點(diǎn)的起點(diǎn)和終點(diǎn)處，常因?qū)雍缚p的焊件剖口，所以焊件對(duì)接焊縫的型式有直邊縫、單邊V形縫、雙邊V形縫、U形縫、K形縫、X形縫等等。而焊縫的起點(diǎn)和終點(diǎn)處，常因不能熔透而出現(xiàn)凹形的焊口，為了避免受力后出現(xiàn)裂紋及應(yīng)力集中，按《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定，施焊時(shí)應(yīng)將兩端焊至引弧板上，然后將多余部分切除，這樣就不致減小焊縫處的截面。
應(yīng)用場(chǎng)景
隨著鐵路現(xiàn)代化建設(shè)的高速發(fā)展，鋁合金車(chē)體焊接結(jié)構(gòu)已在軌道交通裝備制造業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。由于鋁合金材料本身具有導(dǎo)熱快、膨脹系數(shù)大、易氧化等性能，因此在焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一系列的困難，而使焊接過(guò)程中極易產(chǎn)生氣孔、未熔合等焊接缺陷，必須進(jìn)行返修焊接。但在實(shí)際焊接過(guò)程中，頻繁出現(xiàn)的焊接缺陷造成了極高的焊接返修率，而鋁合金焊接返修一般不能超過(guò)2次，否則將作報(bào)廢處理。例如，對(duì)于高速列車(chē)鋁合金車(chē)體結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部件車(chē)鉤梁，報(bào)廢1件其經(jīng)濟(jì)損失就高達(dá)15萬(wàn)元。但是，對(duì)于車(chē)鉤梁的中厚板對(duì)接焊縫來(lái)講，焊接返修時(shí)采用的傳統(tǒng)的“平板”式引弧板不能與焊縫表面緊密貼合，影響了焊接熱量的快速傳導(dǎo)，極易在返修焊縫的引弧端處產(chǎn)生未熔合等缺陷，造成焊接返修一次合格率僅為60%左右，因此有必要對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行研究，以提高一次焊接合格率。
使用方法
1.焊接返修處理方法
（1）打磨缺陷由于焊接缺陷多為焊縫局部問(wèn)題，為了保證焊接可達(dá)性，在確定焊接缺陷位置并去除焊接缺陷后，應(yīng)保證待焊區(qū)域根部寬度不小于5mm，并將待焊區(qū)域兩端坡面根部和兩側(cè)坡口面銑削至圓滑過(guò)渡，使坡口角度不小于30°，從坡口根部至焊縫表面的縱向過(guò)渡區(qū)域坡度不小于1∶4。在徹底去除缺陷的前提下，應(yīng)盡量減少焊縫去除量，以減少焊接返修填充量，從而控制熱輸入及焊接變形。
（2）安裝引弧板由于鋁合金MIG焊接過(guò)程中母材散熱較快，熔池冷卻速度也較快，在焊縫引弧端容易產(chǎn)生氣孔、未熔合等焊接缺陷，因此，為避免缺陷產(chǎn)生，必須在焊縫引弧處加裝與焊縫坡口形式相同的焊接引弧板。由于返修焊接起始部位為下坡焊，因此與焊縫坡口形式相同的引弧板并不能充分發(fā)揮引弧的作用，所以，普遍采用返修用引弧板用于焊接返修操作。引弧板為一矩形板，該矩形板的一側(cè)壁為坡面，該坡面與矩形板一個(gè)面的夾角為坡角，該坡角為30°～45°。
焊接返修前將引弧板平放于焊縫上，使引弧板的坡面邊緣與待焊區(qū)域起始端邊緣貼合，即引弧板的坡面與縱向過(guò)渡區(qū)域相連接，并用F形卡具將引弧板與母材卡緊固定。
（3）焊接返修若母材厚度≥8mm，焊接前需要采用氧乙炔火焰預(yù)熱待焊區(qū)域，使預(yù)熱溫度控制在80～120℃，在進(jìn)行多層多道焊接時(shí)，道間溫度控制在100～120℃。焊接返修完成后，松開(kāi)卡具，并采用手工銑削方式打磨去除返修用引弧板。保留原始焊縫與返修焊接焊縫，并將兩焊縫間連接處打磨光滑，使焊縫間高度一致。
2.現(xiàn)有返修用引弧板的缺點(diǎn)
（1）由于返修用引弧板需要裝配于焊縫之上，而且焊縫一般留有約1~2mm余高，造成了引弧板與焊縫余高之間接觸面積極小。焊接過(guò)程中，熱量傳導(dǎo)效果較差，局部熱量較高將會(huì)嚴(yán)重影響縱向過(guò)渡區(qū)域的焊接質(zhì)量，容易產(chǎn)生焊接未熔合及焊縫氣孔缺陷。同時(shí)，由于局部溫度較高，還會(huì)造成焊接接插件中熱影響區(qū)會(huì)出現(xiàn)軟化，使母材強(qiáng)度降低。
（2）熔化金屬表面張力較小，流動(dòng)性很強(qiáng)。焊接返修起始階段為下坡焊，更加快了熔化金屬的流動(dòng)速度，造成引弧端處的熱量不夠集中，使引弧端縱向過(guò)渡區(qū)域以及坡口根部易產(chǎn)生焊接未熔合及焊縫氣孔缺陷。
（3）鋁合金焊接熱輸入越大，性能降低的程度越嚴(yán)重。而返修焊接時(shí)引弧處缺陷的產(chǎn)生，會(huì)使焊縫局部因重復(fù)焊接而增大熱輸入，從而使焊接接頭強(qiáng)度降低。
為此，針對(duì)現(xiàn)有返修用引弧板與焊縫和母材接觸面積小的問(wèn)題，筆者發(fā)明了一種新型返修用引弧板。
新型設(shè)計(jì)應(yīng)用
1.新型返修用引弧板的設(shè)計(jì)方法
（1）設(shè)計(jì)思路
通過(guò)分析焊接返修造成的坡口根部未熔合缺陷，可推斷熔化金屬的流動(dòng)速度超前于焊接熔池，使填充金屬與母材坡口根部?jī)蓚?cè)并沒(méi)有形成有效連接，造成焊縫與母材未熔合，而熔化金屬流動(dòng)速度快是由于引弧焊接時(shí)引弧板與母材焊縫間沒(méi)有形成良好的熱量傳遞、返修用引弧板導(dǎo)熱不良造成。嘗試將引弧板表面設(shè)計(jì)成凹形圓弧形狀，使之與母材焊縫余高的凸形圓弧相匹配，增大返修用引弧板與母材的接觸面積，增加熱量傳導(dǎo)速率。
（2）結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)計(jì)方法
其形狀為引弧板板體的一面具有與焊縫余高相配合的凹槽，板體上被凹槽穿設(shè)的至少一個(gè)側(cè)壁為坡面，坡面與板體上凹槽所在面的夾角為30°～45°，即坡角為30°～45°。板體與焊接母材的厚度相同，該厚度是指板體上除凹槽、坡面所在位置的厚度。
以高速列車(chē)鋁合金車(chē)體關(guān)鍵部件車(chē)鉤梁10V坡口對(duì)接焊縫返修焊接為例，該返修用引弧板板體與焊接母材為相同材質(zhì)的鋁合金材料，且厚度相同，板體規(guī)格為10mm×50mm×50mm，板體的一面加工出與焊縫余高相配合的凹槽，使凹槽的截面形狀應(yīng)能夠容納凸出于母材表面的焊縫余高，該凹槽可采用手工銑削方式加工完成，板體上被凹槽穿設(shè)的一個(gè)側(cè)壁為坡面，該坡面與板體上凹槽所在面的夾角（坡角）為40°，在返修焊接過(guò)程中，引弧板的坡面的邊緣與待焊區(qū)域上邊緣相貼合，該夾角減小了返修用引弧板坡面與待焊區(qū)域間的縱向過(guò)渡區(qū)域表面坡口角度差異，實(shí)現(xiàn)了直線連接，以便于返修焊接。
2.新型返修用引弧板的使用方法
（1）焊接缺陷去除完成后，將引弧板與母材采用F形卡具進(jìn)行卡緊固定，采用F形卡具夾持在返修用引弧板背離母材的一面，實(shí)現(xiàn)返修用引弧板與母材間的卡緊固定。保證引弧板與工件表面貼合緊密，保證引弧板的坡面與待焊區(qū)域上邊緣貼合平齊，實(shí)現(xiàn)直線連接，以便于返修焊接。
（2）焊接前使用氧乙炔火焰對(duì)待焊區(qū)域進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱過(guò)程中火焰應(yīng)調(diào)整為碳化焰，并且火焰應(yīng)能夠在預(yù)熱區(qū)域上方自由移動(dòng)，但應(yīng)避免直接加熱返修用引弧板。使用接觸式測(cè)溫儀進(jìn)行溫度測(cè)量，預(yù)熱溫度控制在100℃左右，焊接過(guò)程采用多層多道焊，焊接道間溫度控制在110℃左右。
（3）對(duì)待焊接區(qū)域進(jìn)行焊接。返修焊接完成后，待母材焊縫冷卻至室溫或25℃時(shí)，拆除F形卡具。采用風(fēng)動(dòng)直磨機(jī)銑削去除返修用引弧板，將返修用引弧板與焊縫連接處打磨光滑。
（4）采用風(fēng)動(dòng)直磨機(jī)去除引弧板，去除后進(jìn)行縱向打磨，將接頭處打磨至圓滑過(guò)渡，返修焊縫與原始焊縫保持高度一致。
3.新型返修用引弧板的應(yīng)用效果及優(yōu)點(diǎn)
通過(guò)在車(chē)鉤梁返修中實(shí)際應(yīng)用證明，使焊接操作技能要求降低，明顯降低缺陷產(chǎn)生的幾率，使焊縫返修一次合格率由60%提升到100%，縮短車(chē)鉤梁制造周期達(dá)40%以上。通過(guò)驗(yàn)證，這種新型返修用引弧板具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工制作：只需測(cè)量4個(gè)數(shù)值（母材厚度、焊接坡口角度、坡口根部間隙、焊縫余高）用以確定凹槽尺寸，便可批量加工制作。
（2）安裝拆除方便：采用F形卡具進(jìn)行卡緊固定，可靠牢固，拆裝方便。
推廣前景
這種新型返修用引弧板適用于鋁合金材料8mm以上中厚板材的對(duì)接焊縫返修。由于焊接鋁合金車(chē)體板材及型材以8mm及以上尺寸居多，其對(duì)接焊縫焊接返修多采用多層多道焊，焊前需進(jìn)行火焰預(yù)熱，此新型引弧板可加快焊縫引弧端熱量傳導(dǎo)的速率，避免由于引弧板過(guò)熱而造成的引弧板與焊縫連接處接頭強(qiáng)度軟化。
這種新型返修用引弧板也適用于長(zhǎng)焊縫的焊接。長(zhǎng)焊縫焊接不可避免會(huì)留有接插件，新型引弧板與母材間良好的熱傳導(dǎo)性，可減少接頭處焊接未熔合、焊縫氣孔缺陷的產(chǎn)生幾率，保證接頭焊接質(zhì)量。
總結(jié)
凹槽式新型返修用引弧板的應(yīng)用，使引弧板與焊縫和母材的接觸面積增大，加快了母材與引弧板間的熱量傳導(dǎo)速率，從而減少了返修焊接缺陷的產(chǎn)生，取得了良好的返修焊接效果。這種新型焊接引弧板已經(jīng)申報(bào)國(guó)家專(zhuān)利。
參考資料 >
低壓直流斷路器引弧板材料對(duì)電弧電動(dòng)力的影響 - 中國(guó)知網(wǎng).中國(guó)知網(wǎng).2021-07-24