浅谈焊角开裂的成因和预防措施

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PVC型材属冷脆性材料，在冬季的组装和安装过程中比较容易引发型材焊角开裂问题。到底型材焊角开裂与型材质量、组装工艺以及安装操作有些什么关系，怎样才能更好地控制和避免型材焊角开裂问题呢？下面结合一些业内人士的观点谈谈这方面的问题。 
    一、开裂的现象 
    塑料门窗的开裂情况几乎都集中在框和扇的缝角部位。开裂方式一般可归为两种情况：一种是从焊角的内角角顶开始，以比较规律的直线沿焊缝开裂。 
    二、“焊缝开裂”产生的原因及其预防措施造成的焊缝开裂的原因业内的看法比较统一其主要原因是焊接工艺存在问题，焊角强度达不到应有的数值，导致焊角开裂。 
    如下几方面的焊接工艺将对焊角强度产生直接的影响，也对焊缝开裂产生着重要的影响，值得注意： 
    1、型材下料的几何尺寸精度，如长度、角度，框和扇的对角线公差必须保证在2～3mm以内，以避免焊接余量和焊接熔化量不均，焊角强度降低，同时可避免在焊角产生过大的内应力。 
    2、焊板质量和焊接温度的设置。焊板上的温度分布必须均匀，焊板的设置温度和实际温度的吻合性要好；设置的加热温度过高或过低都将使焊角强度降低。 
    3、进给压力的设置。焊角强度与进给压力的关系应该是：随着进给压力的增大，焊角强度增大，进给压力超过一个最佳值时，焊角强度反而下降。另外要注意前后压钳压力的设置应保证型材不变形、不位移，在焊接过程中一旦型材发生位移，焊角强度将严重下降。 
    4、型材靠板的调整和使用。必须调整好靠板的直线度和垂直度，以及靠板内侧与钳口边缘的相对位置，型材靠板调整不当，将使型材产生错位和偏熔偏焊，严重影响着型材的焊角强度。型材靠板高度应与型材高度相直协调（前者稍低），有些组装厂靠板不齐全，用小系列型材的靠板来焊大宽度的型材，这是不可取的。 
    5、焊布的质量和清洁。对于使用期限已过或已穿孔的焊布应及时更换，同时应注意保持焊布的清洁有粘附物要及时清除。有些组装厂为了节省工时，上好胶条后再焊接型材，致使焊布粘胶，弄得焊布黑黑的一片胶料，这是一种只追求效率而不追求质量的做法。 
    另外，不宜采用同一工艺参数焊接不同品种规格的型材或不同厂家的型材。 
    三、“材料开裂”的原因 
    型材产生“材料开裂”与型材本身的内应力和型材所受到的外应力均有关系，当外应力大于内应力时，型材便产生“材料开裂”。 
    1、型材在设计、生产过程中使型材产生“材料开裂”的不利因素。 
　　①、焊角开裂的小端面问题。有人通过焊角开裂的模拟试验，对塑料门窗的角部做压力破坏性容易开裂的型材试验，得出如下结论：容易开裂的型材，其焊角强度的试验值通常也较低。而焊角强度低的型材多集中在小端面型材上，因面小端面型材较容易产生焊角开裂。因此，用小端面型材制作窗框、窗扇时，其尺寸不宜过大。 
　　②、型材的可焊性问题。不同厂家不同配方的同种型材在常温下其可焊性一般来说差别并不是很大，但当环境温度低于15℃时情况就不一样了，温度越低，不同配方的焊角强度值落差就越大，建议组装厂通过对比试验，选用低温条件下可焊性好的型材。 
　　③、型材挤出加工中的塑化度。有人通过实验发现，型材的材料开裂现象与型材的塑化度有着明显的关系，塑化不良或塑化过度的型材都容易产生“材料开裂”。因此在型材生产过程中，厂家应严格控制生产工艺，把握适合的塑化度，使型材达到较佳的性能，具有最好的承受外界应力的能力。 
　　2、焊接与组装对“材料开裂”的影响及其预防措施。 
　　除了本文中的第二点外，还有如下几方面对型材的“材料开裂”有着明显的影响。 
　　①、焊接环境温度。焊接环境温度较低时（≤15℃）所焊的框、扇较容易发生焊角开裂的情况，这与焊接过程中型材产生内应力有关。在型材焊接时，端面被焊板加热至熔融状态，但端面附近型材却处于常温状态，这样就在焊接区和型材区之间形成一个温度梯度分布区域。在冷却过程中，这一狭小的区域内就会由于型材冷却、收缩不均匀而产生内应力，焊接温度与环境温度相差越大，产生的内应力就越大。在内应力与外应力的共同作用下，焊角就会从这一狭小的区域开裂，而往往不是从焊缝开始开裂。因此，有条件的组装厂其焊接车间的环境温度必须保持在16℃以上，而且冬季户外环境比较低时，型材必须在室内贮存24小时以上。没有条件的组装厂在型材焊接前应想办法将型材、焊机平台和压钳预热。 
　　②、清角作业。在清理框、扇内角的焊瘤时，应避免用扁铲刀凿击而产生的刀痕，产生的刀痕会成为后道工序安装压边时应力集中最严重的部位。 
　　③、铝滑轨和压条的开料尺寸。为了防止压条之间或铝滑轨与边框的配合出现缝隙，很多组装厂在确定压条和铝滑轨的尺寸时往往取高不取低，如果压条和铝滑轨的尺寸的余量过大，往往导致安装时框、扇角部被撑裂。建议压条和铝滑轨的下料尺寸按每樘框、扇的实际尺寸进行操作。 
　　3、安装对“材料开裂”的影响及其预防措施 
　　①、在冬季安装塑料窗时，应减少户外作业的工作。一方面可以避免框扇在安装时处于悬空状态而造成角部开裂，另一方面可以避免室外冷环境对材料的冷脆影响。 
　　②、门窗洞口的位置必须横平竖直，洞口尺寸大小适宜。洞口歪斜不规范，造成相邻两窗框的夹角不等于90°，使框、扇的角部应力加大。 
　　③、固定方法应优选采用固定片固定法，尽量不采用膨胀螺钉内附固定法，且固定片安装的间距应符合国标要求。由于膨胀螺钉的紧固作用和不可变形的特性，它不但不能缓解和消除窗框所受的应力，甚至还会增加应力、引发焊角开裂。 
　　④、窗框与洞口之间的伸缩缝内必须采用泡沫塑料或其它弹性材料填塞，避免在温度变化时影响塑窗的尺寸变化。 
　　影响型塑料门窗焊角开裂的因素较为复杂，既可能是型材的内在质量问题，也可能是门窗组装和安装方面的问题，这样就要求型材生产企业与组装厂及其它用户加深技术交流合作，从各方面同时入手，采取合理的应对措施，才可能达到减少和预防型材焊角发生开裂的目的。