焊接操作中不可预见成本的控制方法

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焊接变量部分成本可通过管理来改进整体成本。例如，对于某一给定的应用，有些工艺比其他工艺更经济；正确的接头设计，可以减少所需的填充金属量；通过仔细装配可以实现节省；自动化焊接可以实现更低的单件成本；为了实现最高效率，所有的这些因素都需要考虑。然而，有时成本是“隐藏”于不知或不可预计的操作中。本文讨论了管理成本，重点说明了部分不可预见成本。

管理成本

管理成本包括接头设计、焊件设计错误、预防布局和装配错误、工艺选择、优化操作、生产规划、焊接工艺、配套活动、现场焊接等因素。

接头设计

由于熔敷金属量是焊接成本中基本因素，其他所有的焊接成本都与该变量密切相关。因此，导致熔敷金属减少的改变也必将降低焊接成本。减少熔敷金属量最简单的方法是通过减少间隙、焊缝坡口增加钝边、减少坡口角度或采用V形或U形坡口等方法来减少接头截面积，如图1所示。为减少截面，必须精确加工及定位零件，以保证外形尺寸满足装配要求。如果坡口角度太小或钝边太大，产生未焊透及不可接受的不连续焊缝缺陷的可能性增大。缺陷焊缝成本昂贵，因必须切除这些缺陷焊缝并重焊。坡口几何尺寸的改变在实施前应认真分析和试验，以确保外形尺寸满足规范要求，确保焊接质量可以接受。

焊件设计

降低成本的方法之一就是焊件的重新设计，要充分利用计算机控制的热加工中心的精度及其廉价设计复杂几何形状的能力。改进设计提高了产品质量，预防了误操作。焊接质量伴随着装配体中部件质量改善而改善。焊接速度及接头的连续性增加，这使得焊接自动化成为可能。热加工中心可通过改善焊接接头设计和优化操作（如人工布局）来更新制造操作。可以轻易添加各类孔、对准标线、凸台、滑块或插槽等。一些机器，特别是激光，可以蚀刻布局模式。所有这些特点为后续工艺节省大量时间。焊缝根部间隙往往是材料厚度的50％~100％。其尺寸大小的控制是改善焊缝熔深、确保焊缝连续性及提高焊接质量的一种有效方法。均匀的根部间隙可以通过在工件上加入焊接支架实现，以至增加焊缝熔深和焊接速度。当用其消除工件的倒角（这是一件价格昂贵、劳动密集的操作）时，还可减少焊接准备时间，数控热加工中心创造了支架特征，降低了成本，因为将这些特征引入到部件的成本要远远少于改善带来的节省。如图2所示，支架提高焊接的连续性，改善了焊接质量和减少焊接作业安装时间，从而显著的降低了成本。图3说明了间歇性焊的焊缝长度和间距可以设计应用到工件上，从而减少或消除布局和测量时间。此外，正确的焊接长度和间距的定位特征清楚地将设计要求传达焊工。通过消除焊前布局、焊后检验测量及过焊，可大大降低成本。图4所示将插槽引入，将焊缝的位置和长度传达给焊工和检验人员。

错误预防

所有制造业关心的目标则是预防生产过程的误操作。预防能降低废钢成本并提高效率。图5给出了插槽和标线以便于快速装备操作的实例。如需焊接多个不可替换组件，可使用不同的组合模式创建组件。实际上，可在其装配错误时进行自检，自检工作可免去检验过程中的步骤，从而降低成本。

工艺选择

在实际生产中，各种焊接工艺都有其经济优势。为不同应用选择最有效的焊接工艺，尽量减少焊接成本是至关重要的。对于特定的应用选择最佳焊接工艺取决于该工件要求。在某种程度上讲，选择的工艺决定了生产出具有竞争力的产品类型。最佳工艺就是以最低的成本制造焊件，同时以高熔敷率和高操作水平产出接受的质量。当需要大量焊缝金属时，通常通过增加机械化来增加操作水平，见图6。假定工件可准确定位，装备正确操作，在焊接如造船、桥梁建设，压力容器制造工作中的板材和结构件，埋弧焊工艺是最有效的熔化焊工艺。然而，当需要在适当的位置进行焊接，或工件上几个短焊缝要求焊工或工件频繁的移动，应采用如手工电弧焊（SMAW）、熔化极气体保护焊（GMAW）、药芯焊丝电弧焊等焊接方法。最佳工艺方案的选择取决于焊接速度（熔敷率）、多样性（全位置）与可携带（操作因素）之间的平衡。

优化操作

高精度的热加工中心可消除许多后续操作，如机加工、成型加工等。同时也可合并成全兼容的工作单元，这样通过减少处理工件的工人数量，节约时间和金钱。激光能消除大部分的钻孔操作，包括攻丝前必须的钻孔。这就消除了布局步骤。攻丝可在工厂任何地方加工、焊接或装配时完成。

生产计划

生产计划安排对控制制造成本，尤其是焊接成本至关重要。因此，材料应当及时交付，设备应置于合适位置。下述指南有助于防止工作延误：

1、特定的焊接工艺必须配备和组装适当的设备；

2、特定的焊接工艺所需的焊接材料应可靠准备在工作现场；

3、工件应采用夹具准确定位和对齐，焊前应检查准备工作；

4、尽可能使用夹具和定位装置,尽可能平焊，这将大大提高效率，降低成本；

5、采用电动工具完成清渣和抛光焊缝表面；

6、必须监督并确保遵守程序、不浪费耗材、做工满意。

焊接工艺

员工们在制造焊件时按照焊接工艺方法指令，该方法被采纳时应彻底测试生产的焊件质量是否满足期望要求。项目主管应从最好地满足工作要求的合格工艺组合中选择焊接工艺。选择焊接工艺时，应考虑以下内容：生产质量、生产进度和生产成本。

配套工作

通常焊接生产之前是预装、清洁和装配，其后紧跟着清洗，或加工，或喷漆，或者全都有。成本控制是合作努力的结果，各部门的支持是必需的。实施以下准则将有助于降低整体制造成本：1、工件应按需准确准备,尤其是那些弯曲或成形的工件；2、工件准备应尽可能包括剪切或冲裁，如果成形简单，这些技术可能比热切割更为经济；3、所有切割件应准确清晰地标记工作及其特点；4、材料的运输应计划，以便于所有部件在需要组装时可以利用；5、所有工件在运输到组装区域前应仔细检查；6、工件必须准确地安装；7、合适时尽可能使用自动化或机器人设备；8、应避免过多使用在工作完成之后需要凿掉或者打磨掉的临时焊接束缚或装配辅助器械；9、定位焊应置于沟槽或圆角位置，且应足够小到可以被产品焊接所消除；10、焊后，所有焊渣、飞溅等其它杂物都应从焊件上清除；11、装配应该在每一个操作之后及输送至下一工位之前进行检查。

野外作业

当焊接工程由工厂内和现场制造的焊件相互组成时，应尽可能多的在具有控制装置的工厂内进行焊接。考虑到现场焊接中存在许多复杂的条件和未知的变数，通过在工厂内进行充分的焊接，其焊接不合格数和返修数可能会大大降低。

不可预见成本

当成本预算完成，产品也已制造完成，而工作的成本却超过预算成本,这是工作最令人沮丧的。尤其是成本超支却没有明确的理由。通常，该问题来源于未能找出影响成本的所有因素。有时成本隐藏在不可预见的操作中，以下就影响成本的各种因素进行讨论。质量因素必须认识到，质量问题是焊接和切割成本管理的一个因素。质量成本可以被计算，包括隐藏步骤提供的估算成本或确定和评价不必要操作中的估算成本。质量成本并不总是显而易见的，可能在废料的垃圾桶里被发现，也可能当工件没有按照要求切除或焊接时,在一个意想不到的修复工作中发现。质量成本可能被隐藏在超出制造装备或焊接装备性能而制造的“内置”返工工件中。隐含质量成本的典型例子就是，氧乙炔切割准备的被焊接头质量如此差，以至于返修操作必须额外的打磨,才能符合工件的尺寸、公差及表面光洁度要求。另一个例子就是多道焊时打磨是必需的，以防止未熔合。打磨和金属切割或更换，需要更多的时间和材料才能完成焊接。通常，生产部门主管发现这些情况，并采取适当的纠正措施。然而，耽误的时间、额外的劳动力和原材料都没有确定，在没有预判经验的情况下，可能成为正规工厂实践的一部分。如果发生在额外工艺中的费用没有入成本估算，估计值就会低。做工差也对焊接成本造成不利影响。焊接修复的费用是原始焊缝制造的两到三倍，修复不仅包括时间、劳动力和材料的花费，而且也占用了工厂包括的车间，延迟了整体生产进度。质量差的工作不利于制造商声誉，还最终损害了未来的销售。

过焊

另一个不可预见的成本——过焊,来源于不准确切割和装配、监督不力、培训不足或缺乏焊接指定焊接强度信心。经常导致过焊的两种类型接头是在水平位置制造的全熔透或局部熔透的T形接头和不等厚钢板制造的对接接头。过焊显著影响焊接成本超支。过焊引起的焊缝截面增加如图7所示，焊接详细参数如图8A）所示，期望接头如图8B）所示，常见的过焊条件如图8C）所示。图9描述一个过渡的对接接头的潜在过焊，图10描述了较差组装对焊缝截面的影响。