时间：2022-03-16 07:13:07
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1．1焊接接头的型式及特征柔板尺寸为（11000×1200×22）mm，最大变形挠度为800mm。由于柔板主体既要有较高的强度又要有足够的韧性，故材料选用抗拉强度大于800MPa的T－1钢；由于铸钢件力学性能的各向异性并不显著，且此部位需要流线型造型，因此与柔板连接的底座选择铸钢件，为满足强度要求选用14mm厚的ZG310－570；采用T型接头、单V型坡口、金属焊接位置为平角焊的接头形式。
1．2基材的焊接性分析T－1钢是一种低合金高强钢，其抗拉强度大于800MPa，并含有一定量的合金元素及微合金化元素。其焊接性不同于碳钢，主要体现在热影响区组织与性能的变化对焊接热输入比较敏感和淬硬倾向大，易产生冷裂纹。ZG310－570是一种中碳钢，淬硬倾向较大，在热影响区容易产生低塑性的马氏体组织，当焊件刚性较大或焊接材料、工艺参数选择不当时，容易产生冷裂纹。根据国际焊接学会推荐的碳当量CE（IIW）计算公式和日本JIS标准（适用规定：低碳调质低合金高强钢）T－1钢的碳当量计算公式，计算得出ZG310－570铸钢的碳当量为0．81，T－1钢的碳当量为0．53。这说明这两种钢材焊接时易于淬硬，若焊接工艺选用不当，热影响区易形成硬而脆的马氏体组织，使接头的塑韧性下降，耐应力腐蚀性能恶化，产生冷裂纹的倾向增加。因此需预热，且需采用较小的热输入。
1．3焊丝和焊接方法的选择T－1和ZG310－570组织分类都属于珠光体钢，它们的热物理性能没有很大差别，仅是合金化程度不同。为获得优质的焊接接头，一般按照异种钢合金化程度较高的钢来选择金属焊接方法和制定焊接工艺。碳（或碳当量）是决定珠光体钢在焊接时淬火倾向的主要因素，一般应按异种钢中碳（或碳当量）最少的钢来选择金属焊接材料。其焊前预热或焊后热处理的工艺参数按异种钢合金化程度较高者选用。由于低碳调质钢焊后一般不进行热处理，故选择焊接材料时要求焊缝金属在焊态下具有接近母材的力学性能。但在特殊情况下，如结构刚度或拘束度很大、冷裂纹难以避免时，必须选择熔敷金属强度比母材稍低的金属焊接材料作填充金属。综上所述，焊丝选用ER50－6，因T－1钢为调质状态，只要加热温度超过回火温度，其性能就会发生变化。因此焊接时因热作用使热影响区的局部强度和韧性下降是不可避免的。强度级别越高，这个问题越突出，所以对焊后不再进行调质处理的柔板应选择能量密度较大的焊接方法，如熔化极气体保护焊。
1．4T－1钢的抗裂试验、预热温度和层间温度的确定因T－1钢的合金化程度较高，所以抗裂试验、预热温度和层间温度的确定由T－1钢决定。又因T－1钢易出现冷裂纹，因此采用“斜Y型坡口焊接裂纹试验方法”测试T－1钢最低预热温度和最高层间温度。将T－1板加工至选用厚度，焊丝选用ER50－6，直径为Φ1．2mm，保护气体为CO2，电流为240A，电压为32V，焊接速度为28cm／min。试验选取预热温度为120℃，未出现裂纹。实际工作中采用预热温度＞130℃。为防止组织发生变化，预热温度不得大于220℃，层间温度也应控制在＜220℃。施焊过程中未发现裂纹。
1．5T－1与ZG310－570异种钢的焊接工艺焊前采用火焰预热，预热温度最小为100℃，金属焊接时层间温度控制在最大200℃，采用纯度大于99％的CO2混合气体保护焊焊接，流量为15L／min～20L／min。焊丝为ER50－6，金属焊接的打底电流为120A～150A，电压为18V～20V，焊接速度为10cm／min～15cm／min；填充盖面电流为240A～270A，电压为25V～27V，焊接速度为30cm／min～50cm／min。采用多层多道焊。
2T－1与ZG310－570异种金属焊接接头的性能分析
T－1与ZG310－570异种金属焊接接头熔敷金属的化学成分，与焊丝的化学成分相比，熔敷金属的化学成分并未出现明显的变化，且熔敷金属中C、P和S的含量较低。表5为熔敷金属的力学性能，从表中可以看出熔敷金属的各项力学性能符合实际生产中的使用要求。
3结论
船体焊接工艺设计复杂，影响船体焊接质量工艺参数繁多。目前，大多数焊接工艺人员只能通过手工查阅相关标准，以及查阅企业历史资料，结合自身经验完成焊接工艺设计，工艺设计效率难以提高。另外，由于每个工艺人员能力、经验、工作习惯、责任心存在差异，使得焊接工艺规程标准化程度低，从而影响施焊工作开展。为了实现快速化、智能化焊接工艺设计，有必要开发船体工艺焊接知识库及工具包，在船体焊接工艺设计中引入知识管理技术，将焊接工艺员从繁重的查手册、查标准等重复劳动中解放出来，并且将企业焊接工艺人员多年来积累的丰富经验进行有效的利用，提高焊接工艺设计的效率。
2船体焊接工艺知识库
2．1船体焊接工艺知识要素分析
在船体生产制造中，焊接工艺必须根据相应的标准或规范进行严格的焊接工艺评定（WPQ），形成焊接工艺评定报告（PQR），其后，生成焊接工艺指导书（WPS），并且依据WPS制定焊接工艺规程，以保证产品的焊接质量和性能。船体焊接工艺设计中主要关注如下几个方面的问题：焊接方法的选择、焊接位置的选择、坡口形式的设计、加工步骤的安排和工艺成本分析等。船体焊接工艺设计中许多问题的可统计性差，影响因素多，因素与因素之间的相互联系难以明确表达。因此，解决这类问题要借助于经验知识，比较适合于选用工艺知识库。
2．2船体焊接工艺知识库组成
船体焊接工艺知识库包含6大类库：焊接工艺基础参数库、母材库、焊材库、焊接规范参数库、检验项目库、施焊要求库。其中：焊接工艺基础参数包括：焊接方法库、接头形式库、坡口信息库、设备信息库，母材库包括：种类及规格库、力学性能库。
2．3船体焊接工艺知识库信息模型
系统客户端依据系统功能，设计开发了不同的用户接口，满足不同工艺设计和管理人员的需求。系统服务端负责工艺数据的处理和工艺决策的推理。数据库服务器主要为焊接工艺设计系统提供信息的存储、查询和管理服务，积累基础焊接知识、推理规则和专家经验，是企业的重要信息资源之一。
3船体焊接工艺过程智能化应用工具包
基于知识库的快速化、智能化，实现了船体焊接工艺过程智能化应用工具包的系统设计。通过智能化应用工具包，根据焊接工艺设计的特点，可以选择产生式规则表示方法，作为船舶焊接工艺决策基础。选择产生式规则表示除了符合焊接工艺知识特点外，还具有易于扩展、易于进行一致性检查等实现方面的优势。根据对焊接工艺决策需求分析，在引入知识管理技术对焊接工艺知识库构建的基础上，焊接工艺设计系统可以建立焊接工艺决策过程。
3．1焊接工艺设计集成环境
作为用户建立产品结构的应用平台，是系统应用的重要前提，此模块将用以建立工艺评定数据、文档的存储线索，同时，也作为PDM与焊接工艺规程设计系统进行数据集成的接口模块，可以从PDM系统中得到产品数据，建立焊接工艺设计产品结构。
3．2焊接工艺指导工具
完成焊接工艺指导书（WPS）的编制、校对、审核、归档、浏览、打印等工作。焊接工艺指导为工艺人员提供一个方便实用的工艺设计环境和工具，将工艺人员从大量繁琐的工艺标准的选择、工艺资源的查找、工艺指导书的填写和工序图的绘制等工作中解放出来，减轻工艺人员的劳动强度，促进企业工艺设计的自动化、标准化和规范化。
3．3焊接工艺规划工具
焊接工艺规程，又称焊接细则，是指导焊工操作的详细工艺说明书，是以工艺评定为基础，以具体产品为服务对象的详尽焊接工艺。每当有新产品出现时，焊接工艺评定可能会有可替代的，但多数焊接工艺规程要重新编制，因此，企业内部积存了高于工艺评定1倍甚至几倍的焊接工艺规程，造成重复编制和遗漏等现象时有发生。
3．4焊接工艺评定工具
产品投产之前，必须对所采用的焊接工艺进行焊接工艺评定试验，验证合格后，方可用于产品的焊接生产。由于影响焊接性能和质量的工艺参数众多，每种重要参数的改变，如预热温度、热处理温度、焊接能量超出规定的范围，都要进行焊接工艺评定试验。因此，各船厂积累了大量的焊接工艺评定规则。
4结论
铅是种特性十分适合焊接工艺的材料。当我们将它除去后，到目前还无法找到一种能够完全取代它的金属或合金。当我们在工艺、质量、资源和成本等方面找到比较满意的代用品时，我们在工艺和成本上都不得不做出让步。而在工艺上较不理想的情况有以下几个方面。
1．较高的焊接温度。大多数的无铅焊料合金的熔点都较传统锡铅焊料合金高。业界有少部份溶点低的合金，但由于其中采用如铟之类的昂贵金属而成本高。熔点高自然需要更高的温度来处理，这就需要较高的焊接温度。
2．较差的润湿性。无铅合金也被发现具有较不良的润湿性能。这不利于焊点的形成，并对锡膏印刷工艺有较高的要求。由于润湿效果可以通过较高的温度来提高，这又加强了无铅对较高温度的需求。熔化的金属，一般在其熔点温度上的润湿性是很差的，所以实际焊接中我们都需要在熔点温度上加上20度或以上的温度以确保能有足够的润湿。
3．较长的焊接时间。由于温度提高了，为了避免器件或材料经受热冲击和确保足够的恒温以及预热，焊接的时间一般也需要增长。
以上这些不理想的地方带给用户什么呢？总的来说就是器件或材料的热损坏、焊点的外形和形成不良、以及因氧化造成的可焊性问题等工艺故障。这些问题，在锡铅技术中都属于相对较好处理的。所以到了无铅技术时，我们面对的焊接技术挑战更大。
二、工艺窗口
简单来说，无铅的工艺挑战或工艺难处，在于其工艺窗口相对锡铅技术来说是缩小了。例如器件的耐热性，在锡铅技术中一般为240℃，到了无铅技术，IPC和JEDEC标准中建议必须能够承受260℃的峰值温度。这提高只是20℃。但在合金熔点上，从锡铅（Sn37Pb）的183℃到SAC305的217℃却是提高了34℃！这就使工艺窗口明显缩小。使工艺的设置、调整和控制都更加困难。
如果不采用较高成本的低温无铅合金，你的最低温度（约235℃），几乎已经是锡铅技术中的最高焊接温度了。而如果你采用美国NEMI的建议，也就是使用SAC305和焊接温度在245到255℃时，你的热-冷点温度窗口只有10℃，而在锡铅技术中这温度窗口有30℃之多。
无铅器件的耐热标准，目前多认同确保在260℃最高温度上，这距离推荐的SAC305合金的最高焊接温度只有5℃。如果我们考虑测量设置的系统误差（注二）的需要保留6℃，以及业界许多回流的波动性时，我们根本无法使用高达255℃的温度。
三、工艺设置
回流焊接的工艺设置，就是通过炉子的各温区温度，以及传送链速度的设置来取得最适当的“回流温度曲线”的工作。最适当的意思，表示没有单一的曲线是可以供所有用户使用的，而必须配合用户的材料选择、板的设计、锡膏的选择来决定。不论是锡铅技术还是无铅技术，其实工艺设置的方法都是一样的。所不同的是其最终的参数值。基本上，无铅由于前面提到的工艺窗口缩小的问题，使得工艺设置的工作难度较高。这需要更高的工艺能力，以及对技术的了解和掌握上做得更完整更细化。
工艺设置的首要条件，是用户必须知道所要焊接产品的温度时间要求。对于大多数用户来说，这就是回流曲线规范。为了方便技术管理，一般只制定了一个规范，规范中清楚地指出了各参数的调整极限。在锡铅技术中，绝大多数用户的这个规范曲线都来自锡膏供应商的推荐。在工艺窗口较大的锡铅技术中，人们遇到的问题似乎不大（但绝非没有问题）。但进入无铅后，这种法未必可靠。原因是锡膏并非决定焊接温度曲线的唯一因素，以及供应商提供的曲线并不精确。在掌握工艺技术较好的企业中，选择锡膏前都必须对锡膏等进行测试评估。
器件焊端镀层是另外一项没有被仔细了解和控制的材料参数。镀层的材料（例如NiPd或Sn等等）、镀层的工艺（例如无极电镀，浸镀等等）、以及镀层的厚度，将决定用户的库存能力，可焊性以及质量问题或故障模式。而这些也会因为无铅技术到来而有所变化。以往不太需要注意的，现在也许会成为不得不给予关注的。PCB焊盘的镀层也一样，材料、工艺和厚度都必须了解和给予适当的控制。总之，要有良好的工艺设置，用户必须首先知道自己的材料和设计需求。从需求上制定应该有的温度曲线标准。
四、工艺管制和监控
以上所谈的内容，如果掌握得好，就能协助用户设置出一个较好的回流焊接工艺。而在整个产品产业化过程中，以上的内容要点可以协助用户进行试制和试生产的工艺阶段。当以上工作处理好后，接下来的就是面对批量生产了。批量生产的重点，在与推动快速生产的同时，确保每一个产品都是完好地被制造出来。所以我们就有所谓的质量管理工作和责任部门。
时至今日，大多数工厂的质量管理，还是较依赖传统的一些检验和返修的做法。例如采用MVI（目检）、AOI（自动检验）等手段，配合以一些量化统计做法如SPC等。但在今天的先进生产技术中，这些都属于较落后的手段方法。以下指出几个常遇到的缺点。
1．对故障的改正成本高；
2．属于事后更正的概念，无法取得零缺陷成绩；
3．目前的检查技术无法检出所有问题（一些故障的可检性还不好）；
4．目前检查技术在速度和精度上都还跟不上组装技术；
5．太多和滥用检查技术，反会对它形成不良的依赖性，而忽略了从工艺着手；
6．SPC不适合于小批量和高质量的生产模式。这情况下其能力非常低。
较好的做法是检查设备和工艺能力，控制过程，而不是检查加工的结果（也就是产出品的检查）。厂内的所有炉子的性能必须给予测量和量化。在保养管理中确保Cm和Cmk的受控。这是良好质量的前提条件之一。这方面的讨论不在本文的范围之内。而工艺能力以及加工过程的控制，在生产现场又如何进行呢？
我们不可能对每一个产品都焊上热耦。有一种技术可以做到，就是非接触式测量的红外测温技术。曾有炉子供应商在炉子内部设计这样的温度监控，但由于技术不成熟，效果不理想而最终没有大量推广。过后就没有见到有开发这类技术的。
这类系统通过以下的途径提供用户很好的质量控制方法：
1．100%不间断的检查；
2．实时测量和监督；
3．提供预警；
4．完整的纪录方便质量跟踪；
5．完整的报告可以提高客户的信心。
除了以上功能之外，其实这类系统还可以协助监控炉子的表现，提高炉子的维护保养管理，以及将来的采购工作。是个先进数据管理系统中重要的一个工具。
当我们进入无铅技术后，缩小的工艺质量窗口对于参数等的偏移敏感得多，也推动了我们对这类质量监控工具的需求。其作用就像质量管理学中的一句常用名言：“不要靠猜测，而要测量和理解它！”
第一，门角焊缝的设计性能等级高，但是其结构形式不仅使得门角焊缝处应力集中，而且存在交叉焊缝，焊接过程中由于过大的应力集中，容易出现焊接裂纹，严重降低焊缝质量。第二，门角焊缝为HV坡口形式，55°的坡口，坡口清理工作困难，打底焊时如果清理不干净，很容易产生未焊透和未熔合缺陷。上门角与车顶边梁的焊缝为PD（仰角焊）焊接位置，焊工操作难度大，焊接质量难以保证；下门角与底架边梁内侧焊缝焊接时，焊缝在地板平面上，焊工蹲在地板上焊接，难以观察焊接熔池，这些因素都增加了焊缝缺陷的产生。第三，门角设计结构复杂，焊缝存在90°拐角，由于坡口深度较大，导致焊缝金属在拐角处难以填满，需要点焊添加焊缝金属，使得焊缝表面成形不美观，同时容易产生焊瘤、裂纹等缺陷。
2.门角焊接工艺制定
（1）门角焊接环境要求
铝合金材料焊接过程中，要求环境温度≥10℃，相对湿度≤60%，而且应在防风、防雨的室内进行焊接。门角是车体结构中的重要组成部分，它的焊接质量关系到整车的焊接性能，应尽量在满足条件的环境中焊接。在门角焊接时，应特别注意湿度的影响，每次焊接前测量环境的相对湿度，如果湿度值超出焊接要求，应进行焊前的工作试件试验，经过检测合格，确定湿度对焊缝质量的影响在可以接受的范围内时，再进行门角的焊接。
（2）门角焊缝坡口准备及清理
门角焊缝为（10+8）mm的HV坡口形式，10mm厚的板上开55°坡口，焊接间隙2~3mm，即垫板伸出长度2~3mm。装配时保证焊缝间隙，可以提高焊枪的可达性，减少焊接裂纹和根部焊缝未熔合等缺陷。焊缝装配好后，应使用丙酮清理焊缝坡口及其周边20mm范围内区域，去除铝合金表面的油污、灰尘等杂质，避免焊接缺陷的产生。铝合金表面有一层致密的氧化膜，它可以吸收水分，焊接时容易产生氢气孔，需要去除。氧化膜去除时，为避免工具被油污污染，先使用丙酮擦拭铝合金表面，然后用钢丝刷打磨，严禁使用砂轮片打磨。因为使用砂轮片打磨不仅不能去除氧化膜，反而会将氧化膜带进母材金属，增加了焊接时气孔、夹渣等缺陷产生的几率。如果使用硬砂轮片打磨，还会让其他杂质如硫元素进入焊缝，从而导致焊接热裂纹。另外，铝合金表面氧化膜形成的速度很快，焊缝坡口清理完成后，应立即进行焊接，防止打磨过的焊缝再次氧化。
（3）门角焊缝组装要求
门角在总成焊接时，已经和侧墙立柱焊在一起，与侧墙模块以整体的形式到总成台位上进行焊接。门角焊缝为HV形式的角接接头，由于采用这种接头形式，电弧不易穿透焊缝根部，常常将氧化膜留在焊缝中，造成未焊透、夹渣等焊接缺陷，所以门角焊缝对组装的要求很高，必须按照焊接工艺卡片中的要求，保证合理的焊接间隙，使根部焊道焊透。调整并测量好侧墙模块的组装尺寸和门角焊接间隙后，使用总成工装上的夹紧定位装置对部件进行固定。侧墙模块与底架边梁和车顶边梁为插接形式，由于底架和车顶都会预置一定的挠度，来保证总成时的组装要求，所以侧墙模块上还需使用下拉装置，车顶上采用拉紧带对侧墙与底架和车顶边梁组装的间隙进行调整，保证门角焊缝的间隙在2~3mm。门角的正确组装，还关系到后面门封条与门角及边梁的正确组装精度，所以要严格要求，确保准确的组装。车体各部件组装工作全部完成后，要对各焊接部位进行定位焊固定，保证焊缝位置和焊缝间隙，门角定位焊形式如图2所示。
（4）门角焊接顺序
合理的焊接顺序能够减少焊接变形，有效防止焊接裂纹。门角焊接时，先焊门角与底架边梁外侧的焊缝，再焊内侧焊缝。由于焊前门角已经与侧墙立柱焊接在一起，总成时立柱与底架边梁也需要焊接，而且接头形式与门角和底架边梁的一样，所以可以将两条焊缝作为一条进行焊接，从而减少焊接缺陷和提高作业效率。门角与底架边梁的焊缝分为四层完成焊接，先进行打底焊，从中间向两边焊接，收弧点不要停在交叉焊缝上，接着完成填充层和盖面层的焊接。需要注意的是，填充层和盖面层焊接时，应严格控制焊缝层间温度，做好层间焊缝清理，接头处应进行修理，圆滑过渡，减小焊缝应力集中和焊接缺陷。外侧焊缝完成后，进行内侧焊缝的焊接。门角与车顶边梁的焊接过程同与底架边梁焊接，只是焊接位置为PD，焊接时注意控制焊枪角度和弧长，减少焊接缺陷。
（5）门角焊接预热及层间温度控制
铝合金焊接时，当板厚达到8mm以上时，需要进行焊前预热。预热时间对铝合金强度的影响很大，生产过程中，要严格控制预热时间，一般采用快速集中的热源进行预热，如丙烷火焰预热。由于铝合金的热导率较大，所以预热温度应控制在70~90℃之间，不要超过120℃，层间温度控制在100℃以下。如果预热温度过高，除了焊工的作业环境恶劣以外，还有可能对铝合金的合金性能造成影响，出现接头软化现象，形成不好的焊缝外观。另外，层间温度过高，也会使焊缝产生热裂纹的几率增加。
（6）选择合适焊接参数
影响铝合金焊接的主要参数是焊接热输入，因为铝合金的导热系数是钢的3倍多，散热很快，在相同的焊接速度下，需要比焊接钢材更大的焊接热输入量。如果热输入量不足，会导致熔深不够、未熔合及焊接裂纹等缺陷。焊接时采用左焊法，焊枪角度控制在80°～90°之间，焊枪角度过大时，保护气体会不充分，造成气孔和裂纹缺陷；过小时，电弧推力将铝液吹到熔池前端，使得电弧不能直接作用于母材金属，有可能造成未熔合缺陷。另外，在仰焊（PD）时，由于液态铝的表面张力很小，焊接熔池容易出现“下沉”现象，造成焊缝成形不好。为了避免这一现象，仰焊时尽量采用短弧焊接，压低电弧，获得窄而小的焊缝，同时要提高焊接速度，防止烧穿现象，正常的焊缝如图4所示。合理的焊接参数如附表所示。
3.结语
铅是种特性十分适合焊接工艺的材料。当我们将它除去后，到目前还无法找到一种能够完全取代它的金属或合金。当我们在工艺、质量、资源和成本等方面找到比较满意的代用品时，我们在工艺和成本上都不得不做出让步。而在工艺上较不理想的情况有以下几个方面。
1．较高的焊接温度。大多数的无铅焊料合金的熔点都较传统锡铅焊料合金高。业界有少部份溶点低的合金，但由于其中采用如铟之类的昂贵金属而成本高。熔点高自然需要更高的温度来处理，这就需要较高的焊接温度。
2．较差的润湿性。无铅合金也被发现具有较不良的润湿性能。这不利于焊点的形成，并对锡膏印刷工艺有较高的要求。由于润湿效果可以通过较高的温度来提高，这又加强了无铅对较高温度的需求。熔化的金属，一般在其熔点温度上的润湿性是很差的，所以实际焊接中我们都需要在熔点温度上加上20度或以上的温度以确保能有足够的润湿。
3．较长的焊接时间。由于温度提高了，为了避免器件或材料经受热冲击和确保足够的恒温以及预热，焊接的时间一般也需要增长。
以上这些不理想的地方带给用户什么呢？总的来说就是器件或材料的热损坏、焊点的外形和形成不良、以及因氧化造成的可焊性问题等工艺故障。这些问题，在锡铅技术中都属于相对较好处理的。所以到了无铅技术时，我们面对的焊接技术挑战更大。
二、工艺窗口
简单来说，无铅的工艺挑战或工艺难处，在于其工艺窗口相对锡铅技术来说是缩小了。例如器件的耐热性，在锡铅技术中一般为240℃，到了无铅技术，IPC和JEDEC标准中建议必须能够承受260℃的峰值温度。这提高只是20℃。但在合金熔点上，从锡铅（Sn37Pb）的183℃到SAC305的217℃却是提高了34℃！这就使工艺窗口明显缩小。使工艺的设置、调整和控制都更加困难。
如果不采用较高成本的低温无铅合金，你的最低温度（约235℃），几乎已经是锡铅技术中的最高焊接温度了。而如果你采用美国NEMI的建议，也就是使用SAC305和焊接温度在245到255℃时，你的热-冷点温度窗口只有10℃，而在锡铅技术中这温度窗口有30℃之多。
无铅器件的耐热标准，目前多认同确保在260℃最高温度上，这距离推荐的SAC305合金的最高焊接温度只有5℃。如果我们考虑测量设置的系统误差（注二）的需要保留6℃，以及业界许多回流的波动性时，我们根本无法使用高达255℃的温度。
三、工艺设置
回流焊接的工艺设置，就是通过炉子的各温区温度，以及传送链速度的设置来取得最适当的“回流温度曲线”的工作。最适当的意思，表示没有单一的曲线是可以供所有用户使用的，而必须配合用户的材料选择、板的设计、锡膏的选择来决定。不论是锡铅技术还是无铅技术，其实工艺设置的方法都是一样的。所不同的是其最终的参数值。基本上，无铅由于前面提到的工艺窗口缩小的问题，使得工艺设置的工作难度较高。这需要更高的工艺能力，以及对技术的了解和掌握上做得更完整更细化。
工艺设置的首要条件，是用户必须知道所要焊接产品的温度时间要求。对于大多数用户来说，这就是回流曲线规范。为了方便技术管理，一般只制定了一个规范，规范中清楚地指出了各参数的调整极限。在锡铅技术中，绝大多数用户的这个规范曲线都来自锡膏供应商的推荐。在工艺窗口较大的锡铅技术中，人们遇到的问题似乎不大（但绝非没有问题）。但进入无铅后，这种法未必可靠。原因是锡膏并非决定焊接温度曲线的唯一因素，以及供应商提供的曲线并不精确。在掌握工艺技术较好的企业中，选择锡膏前都必须对锡膏等进行测试评估。
器件焊端镀层是另外一项没有被仔细了解和控制的材料参数。镀层的材料（例如NiPd或Sn等等）、镀层的工艺（例如无极电镀，浸镀等等）、以及镀层的厚度，将决定用户的库存能力，可焊性以及质量问题或故障模式。而这些也会因为无铅技术到来而有所变化。以往不太需要注意的，现在也许会成为不得不给予关注的。PCB焊盘的镀层也一样，材料、工艺和厚度都必须了解和给予适当的控制。总之，要有良好的工艺设置，用户必须首先知道自己的材料和设计需求。从需求上制定应该有的温度曲线标准。
四、工艺管制和监控
以上所谈的内容，如果掌握得好，就能协助用户设置出一个较好的回流焊接工艺。而在整个产品产业化过程中，以上的内容要点可以协助用户进行试制和试生产的工艺阶段。当以上工作处理好后，接下来的就是面对批量生产了。批量生产的重点，在与推动快速生产的同时，确保每一个产品都是完好地被制造出来。所以我们就有所谓的质量管理工作和责任部门。
时至今日，大多数工厂的质量管理，还是较依赖传统的一些检验和返修的做法。例如采用MVI（目检）、AOI（自动检验）等手段，配合以一些量化统计做法如SPC等。但在今天的先进生产技术中，这些都属于较落后的手段方法。以下指出几个常遇到的缺点。
1．对故障的改正成本高；
2．属于事后更正的概念，无法取得零缺陷成绩；
3．目前的检查技术无法检出所有问题（一些故障的可检性还不好）；
4．目前检查技术在速度和精度上都还跟不上组装技术；
5．太多和滥用检查技术，反会对它形成不良的依赖性，而忽略了从工艺着手；
6．SPC不适合于小批量和高质量的生产模式。这情况下其能力非常低。
较好的做法是检查设备和工艺能力，控制过程，而不是检查加工的结果（也就是产出品的检查）。厂内的所有炉子的性能必须给予测量和量化。在保养管理中确保Cm和Cmk的受控。这是良好质量的前提条件之一。这方面的讨论不在本文的范围之内。而工艺能力以及加工过程的控制，在生产现场又如何进行呢？
我们不可能对每一个产品都焊上热耦。有一种技术可以做到，就是非接触式测量的红外测温技术。曾有炉子供应商在炉子内部设计这样的温度监控，但由于技术不成熟，效果不理想而最终没有大量推广。过后就没有见到有开发这类技术的。
这类系统通过以下的途径提供用户很好的质量控制方法：
1．100%不间断的检查；
2．实时测量和监督；
3．提供预警；
4．完整的纪录方便质量跟踪；
5．完整的报告可以提高客户的信心。
除了以上功能之外，其实这类系统还可以协助监控炉子的表现，提高炉子的维护保养管理，以及将来的采购工作。是个先进数据管理系统中重要的一个工具。
当我们进入无铅技术后，缩小的工艺质量窗口对于参数等的偏移敏感得多，也推动了我们对这类质量监控工具的需求。其作用就像质量管理学中的一句常用名言：“不要靠猜测，而要测量和理解它！”
1.1焊接材料
钛合金焊接一般使用成分与母材相同的焊丝，有时为了提高接头的韧性，在焊接接头强度方面降低要求，应当选择低于母材强度的焊丝。通常将在真空有条件下经过退火处理TA1～TA6和TC3等焊丝用做钛合金焊接，如果以上提到的焊丝无法供应时，可将母材剪切成窄条作为焊丝。
1.2焊前清理
钛合金的焊前清理工作非常重要，通常因为附着污物会引发气孔和夹杂杂质等问题影响焊丝焊接后焊缝的抗腐蚀性和强度，因而钛合金在焊接前必须进行清理。表面处理的常见方法为物理处理和化学处理法，物理处理主要包括表面污垢通过喷砂喷丸和抛光等方式的处理，化学处理主要是通过酸碱等化学物质将钛合金表面的污垢溶解，除去钛合金表面的氧化物，直至表面为钛合金基材为止。
1.3常见的钛合金焊接方法
对于钛合金的焊接方法一发展多年，众多的研究主要集中在钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、等离子弧焊、真空电子束焊等方法等常见的钛合金焊接方法。
1.3.1钨极氩弧焊工艺
对于焊接10mm以上的钛合金母材通常选择钨极氩弧焊工艺，常采用直流正接。张装生等研究人员对对钨极氩弧焊工艺的研究结果表明，在母材焊接过程中要要使用氩气保护气氛来保护焊件的正面、背面，尽可能的使用拖罩保护进行气氛保护。
1.3.2熔化极氩弧焊工艺
MIG焊主要用于焊接钛合金厚板，常采用直流反接。焊接方式依据焊接母材薄厚而不同，通常薄板采用工艺为短路过渡的熔滴过渡焊接方法，而厚板采用工艺为喷射过渡的熔滴过渡方法。该工艺对保护气氛的要求很高，保护气氛气体纯度、焊前清理的要求，MIG焊比TIG焊更为严格。
1.3.3等离子弧焊工艺
一般的等离子弧焊，除了使用热压缩、机械压缩、磁压缩三种基本手段收缩电弧外，是保护气氛中该工艺一般使用氩气与一定比例的氢气来保护，该保护气氛可以提高焊接过程中焊接电弧的收缩性，基于以上原因，使用等离子弧焊焊接工艺焊接钛合金母材时，钛很容易与保护气中的氢形成氢化物，只能使用纯氩气或氩与氦的混合气作为保护气体。当钛板厚度为较薄时，通常采用小孔法焊接，而厚板母材使用熔入法加反面成形垫板焊接工艺。
1.3.4电子束钛合金焊工艺
该工艺通常电子是以热发射或场致发射的方式从发射体逸出功率密度很高的电子束撞击到焊材表面，电子的动能就转变为热能，使金属迅速熔化和蒸发。在高压金属蒸气的作用下熔化的金属被排开，电子束就能继续撞击深处的固态金属，很快在被焊工件上形成小孔，小孔的周围被液态金属包围。随着电子束与工件的相对移动，液态金属沿小孔周围流向熔池后部，逐渐冷却、凝固形成了焊缝。但电子束焊焊接钛合金会在接头中产生较大的残余应力，并随着焊接件厚度的增大而增加，只有焊后对焊件进行完全真空退火方可消除。
1.3.5激光束钛合金焊工艺
激光束焊接适合于某些特殊的焊接，已经成为钛合金焊接的重要手段。邹世坤等采用激光焊接TC4钛合金，获得接头性能与母材相当。郭鹏等人对采用激光束焊接TC4钛合金进行焊接研究，研究结果表明TC4钛合金通过焊接后焊缝平整光滑，外观色泽漂亮，对焊接试样通过无损检测结果表明钛合金焊缝质量达到国标Ⅱ级要求。
1.3.6摩擦焊工艺
钛合金自身良好性能很适合摩擦焊，工艺若调整到合适的范围，也可以在无特殊保护措施的条件下，获得良好的焊接接头。摩擦焊焊接钛合金获得的焊缝硬度略低于母材，进行拉伸试验时试样断裂于母材侧，断口呈现韧性断裂特征。研究人员对TC4钛合金进行搅拌摩擦焊接方式进行焊接，研究结果表明焊接接头的抗拉强度达到母材的92%，焊接接头的搅拌区域为焊接质量最差区域，该区域韧性和强度都较差。
2、钛及钛合金焊接常见缺陷与防止措施
2.1钛合金焊接常见缺陷
2.1.1脆化
高温下钛与氧、氮、氢很容易发生反应,而氧和氮在空气中广泛存在。因此，在焊接热循环作用下钛很难不受影响。因氧和氮固溶于钛中，导致钛金属晶格畸变，因钛合金晶格结构的改变使钛合金拥有高的强度，但塑韧性却弱于母材。随着氢含量在钛合金焊缝中增加,会以片状或针状化合物形态析出，致使焊接接头的冲击韧性降低。焊接过程中焊缝金属和高温近缝区必须受到有效的保护,正反面都很容易在焊接高温下与空气等杂质发生反应导致脆化。
2.1.2焊接裂纹
钛合金因含有硫、磷、碳等杂质很少，钛合金具有很窄的有效结晶温度区间，因而钛合金低熔点共晶很难在晶界出现，因此对热裂纹不敏感。但是焊接过程中保护不好，会有应力裂纹和冷裂纹出现。焊接时由于焊接过程中母材中的氢会向热影响区扩散，导致影响区氢含量增加，在不当的应力情况下就会出现裂纹。另外在气氛中氧氮含量高时，钛合金焊接接头产生一定程度的脆化，因而在出现的强焊接应力导致出现裂纹。
2.1.3焊接气孔
在钛合金的焊接过程中，由于焊接母材和焊丝含有污染物、水或其他气氛杂质，很容易造成在焊缝中形成气孔缺陷，在众多的研究结果同样表面母材或焊丝中的氢、水、氧都会使焊缝的气孔产生率增加。因此，必须严格做好母材及焊丝的焊前清理工作，在焊接前要对母材进行抛光打磨处理，务必保证基材和焊丝的干净，确保焊接的质量。
2.2缺陷的防止措施
根据生产车间的焊接设备及焊接人员的实际状况，对其进行了补充和改进，对焊接材料进行了化验分析（各项要求都符合标准参数指标），并查阅了相关的焊接方面的经验资料，重新确定了冷却器筒体在不同焊接方法下各种焊材、母材（冷却器筒体标准产品采用Q235B钢板）以及焊接电流之间的最佳匹配关系。
1.1当采用手弧焊时，确定的焊条直径与工件板厚、焊条直径与焊接电流的关系为：
1.1.1焊条直径与筒体板厚的关系
焊条直径一般根据工件板厚选择，开坡口的多层焊的第一层及非平焊位置焊接应采用直径较小的焊条。采用手弧焊时，焊条直径与板厚的关系，如表1所示。
1.1.2焊条直径与焊接电流的关系
在实际焊接过程中，焊接电流是手弧焊的主要工艺参数。焊接电流太大时，焊条尾部会发红，部分涂层失效或崩落，机械保护效果变差，会造成气孔、咬边、烧穿等焊接缺陷，还会使接头热影响区晶粒粗大，焊接接头的延性下降。焊接电流太小时，会造成未焊透、未熔合、气孔和夹渣等缺陷。采用手弧焊时，焊条直径与焊接电流之间的关系，如表2所示。
1.2当采用自动气体保护焊时，确定了焊丝直径与工件板厚、焊丝直径与焊接电流的关系。
1.3确定了坡口型式、尺寸以及板厚的关系
当筒体焊接接头型式为对接接头时，板厚≤4mm，用I型坡口，采用单面焊，保证焊透；板厚＞4~20mm，为了保证焊缝有效厚度或焊透，可加工成Y形坡口；板厚＞20mm时，应采用双Y形坡口。当筒体焊接接头型式为角焊缝接头时，板厚＞10mm，可加工成Y形坡口；坡口根部的直边为钝边，其作用是避免烧穿，根部间隙b的作用是保证焊透。根部间隙b与工件板厚的关系。
2新焊接工艺应用效果
根据上述确定的冷却器筒体新焊接工艺参数，对于不同型号、不同规格的冷却器，技术部门精心编制了的各种型号规格焊接作业指导书，并深入车间与工人共同探讨研究试验，试验过程中严格按照新焊接工艺参数以及焊接作业指导书进行焊接，通过一段时间的实践应用，取得了很好的效果。采用新焊接工艺前后，冷却器筒体的焊缝图片对比如下。从图1和图2的对比可以看出，采用新焊接工艺参数，按照新焊接作业指导书，焊接的冷却器筒体，其焊缝均匀、美观、饱满、牢固，焊后密封性打压试验能够一次验合格，并达到产品设计要求，在用户现场能够承受一定量的振动而焊缝不再开裂。
3结束语
关键词：爬行式；全位置焊；焊接工艺；自动焊；机器人
前言
随着科学技术的发展，大型重要构件的焊接越来越多，仅仅依靠手工焊接难于满足焊接质量和焊接效率的要求，焊接自动化将成为焊接技术发展的必然趋势。在此介绍新型爬行式弧焊机器人的焊接工艺问题，其目的是为了实现大型构件的全位置自动化焊接。
该系统对国内外现有的焊接设备和方法来说是全新的，所以在整个设计、完善和试验过程中不可避免的遇到了很多问题和困难，在此就焊接试验过程中所遇到的问题和采取的解决办法做一说明。
一、爬行式弧焊机器人系统
爬行式弧焊机器人系统的构成主要由永磁履带爬行机构、激光图像传感系统、信息处理及跟踪控制系统所组成。爬行机构是机器人的运动动力系统；图像传感与信息处理系统构成焊接识别系统，以识别焊缝，与跟踪控制系统一起组成焊缝跟踪系统，以实现运动中的焊缝跟踪和焊接。
在十字滑块的上滑块上固定有螺丝可调节钢臂，其平行于机器人车体，用以焊枪的对准调节。前端为摆动器，其上可夹持焊枪，用以完成焊接过程焊枪的摆动，参数可调。
为了保证焊接电流在试验过程中稳定可靠，以使焊接试验能够较准确地反映该套系统用于焊缝跟踪焊接的实际效果，焊接用电源和送丝机构选用芬兰KEMPPI公司生产的KEMPPIPR0500，它的焊接模式、焊接脉冲、电流、电压等多项焊接参数均可随时手动调整，在焊接过程中并能根据已有参数自动稳定焊接电流、电压。
二、焊接工艺与试验
采用该系统我们做了两种位置的焊接试验，分别为立焊和横焊（大型构件主要的焊接位置分为立焊和横焊，针对这两种焊接位置来进行试验研究。）在实际手工焊接的过程中!这两种位置的焊接所采用的焊接方法有很大差异，工艺方法也就有很大不同。
1．试验材料
为符合在工业生产中的造船、制罐等实际用材情况，选用普通碳钢焊丝选用直径1.2mm镀膜焊丝。
2．焊接工艺
（1）焊接方法
采用氩气、CO2混合气体保护MIG脉冲焊；背面使用陶瓷衬垫；单面焊双面成形工艺&盖面根据焊接位置为立焊一道、横焊多道成形。
（2）焊接坡口
a.立焊。坡口选用“V”型坡口，具体坡口形式及尺寸如图2所示。焊前坡口及周围20mm范围内清除水、油、锈等，露出金属光泽，以保证激光图像传感系统对焊缝的顺利识别。
b.横焊。坡口选用不对称"v"型坡口，具体坡口形式及尺寸。焊前需处理坡口表面。
（3）工艺规范
在试验过程中，除对焊机参数的整定和正确调节外，焊枪位置、焊枪的摆动、焊接速度对焊接质量、焊缝成形都有很大的影响。因为这些量依靠手调、特别是焊枪位置、焊枪摆动，在实际操作中不便于测量，调节难度较大。
a.焊枪位置包括焊枪头与工件位置、焊丝与坡口位置（要考虑摆动幅度的影响。
b.焊枪摆动由调节摆动器来实现，主要参数有摆动速度%左中右3个位置的停留时间。
c.焊接速度um为焊前设定值，焊接过程中可调。
d.焊前对焊机电压补尝进行整定，整定值2.6V作为焊机内设参量。常用调节量有送丝速度us、焊接电压U和脉冲幅值。
（4）焊接各项参数
a.立焊
立焊打底时焊枪垂直于工件mm左右上方，加摆后焊丝靠两边坡口1～2mm，第二道盖面，焊枪垂直上调5～8mm，摆动幅度适当调大。
b.横焊
横焊打底时焊枪微向下扎，使焊丝在加有摆动时不至太靠下边坡口，焊枪顺焊接方向向下斜摆，大约与水平成75°～80°；盖面三道成形，均不加摆动，且每次要根据上道次焊接的效果和位置从新调整焊枪姿态第一道盖面枪头略向下扎，二道时较平，末道枪头略向上抑。
三、试验结果
a.在早期试验中，电流、电压值与焊速的匹配总不令人满意。采用的MIG脉冲焊，其宜于用较小的平均电流进行焊接，特点是熔池体积小，不易淌流，且在脉冲峰值电流作用下，熔滴的轴向性好，故比起普通氩弧焊更有利于焊缝成形，在全位置焊中有很好的效果。试验中早期打底焊焊速一般在8cm/min以上，相应电流值也较高，在95～105A之间，焊接过程不太稳定，背面成形有时也不理想。究其原因，在于脉冲幅值的影响，脉冲电流使熔滴呈喷射过渡，在较大脉冲电流下较小的电压易造成大飞溅、淌流，而大电压表面成形也不理想。我们在试验中不断摸索，后在稳定幅值的前提下适当减小电流、电压并且降低焊速，这样在横向和垂直位置的焊接过程中，充分发挥出了脉冲焊工艺在全位置焊上的优点，焊接过程稳定，飞溅小，两面成形都很理想。立焊焊前加衬垫样板、立焊背面成形、打底和盖面成形样例。
b.手工焊盖面横焊工艺采用的是加摆停留的方法，由于人工操作的灵活性，焊接过程中摆动频率、幅度和停留时间均可实时改变，故一般宽度的盖面焊可一次成形。由于该机器人缺乏人的灵活性，我们通过模仿人工的盖面过程横焊，采用高焊速加快速摆动或不加摆动多道成形的横焊盖面方法。这样就避免了横焊盖面淌流的发生，也取得了不错的效果。打底焊、盖面第一道、第二道、最后盖面成形。
c.除了电流电压和焊速，另一个人为影响较大的因素是摆动器的调节，根据不同位置的焊接要采用不同的摆动方式。
公共管理研究通常有两种截然不同的立场：管理者的立场和公众的立场。站在管理者的立场上，公共管理研究主要关注作为公共利益代表者和维护者的公共部门，如何才能对公共事务进行有效的管理。站在公众的立场上，公共管理研究主要关注“公民怎样才能从政府那里得到他们所需要的东西”（注：HowardFrant:UsefultoWhom?PublicManagementResearch,SocialScience,andtheStandpointProblem,InternationalPublicManagementJournal,Volume2,Number2,1999,p.324．）。显然，这两种立场都没有脱离公共利益这个核心问题：前者以“公共部门如何实现和服务于公共利益”为焦点；后者以“公共利益是怎样被实现的”为焦点。进一步对比可以发现，前一种主张所说的公共利益多半是抽象的，而后一种主张则意指现实的公共利益，它与公众利益密切相关。
事实上，研究公共利益时有两个关键问题不容回避。第一，公共利益是抽象的（虚幻的）还是现实的（具体的）？第二，公共利益与共同利益完全一致吗？围绕这两个问题，本文将在区分公共利益和共同利益概念差别的基础上，界定公共利益的本质内涵；进而力图阐明公共利益乃是现代公共管理的本质问题。
一、对“共同利益”的概念辨析
“共同利益”和“公共利益”是两个容易混淆的概念。两者在词源上有很大的“相似性”。通常所说的“共同利益”有两个英文词与其相对应，即commoninterest和generalinterest。按《牛津高阶英汉双解词典》的解释，common在被解释为“共有的、共同做的、共同受到的”时，是指“两个人或更多人，或者是团体、社会的绝大多数人所享有的东西，所做的事情，或是属于他们的东西、对他们有影响的东西”。而general则被解释为“普遍的、全面的”，此时它指“影响所有人或绝大多数人（的事物）”。（注：《牛津高阶英汉双解词典》（第四版）、商务印书馆、牛津大学出版社，1997年版，第277页、第612页。）
可见，“共同利益”首先是指“多数人”的利益。“多数人”可能是指两个人、少数几个人、绝大多数人甚至是所有人。他们都可能从“共同利益”中获益或受其影响。这是共同利益的相对普遍性。
同时，“共同利益”是被“共享的、共有的、共同承担的、或者是共同受到影响的”。它与共同的立场、共同的行动相关。它不局限于某个单个的个体，不可能也不应该为其所独有。这是共同利益的不可分割性。
通常，共同利益可以指代共同体利益，或是利益关系的产物。我们将分别阐述这两种指代关系。
（一）共同利益与共同体利益
共同体是个宽泛的概念。一个组织、一个社区、一个地区、一个国家甚或是整个人类社会，都可以分别看作是共同体。作为现实的载体，这些不同层次的共同体都存在着自身的利益，因而可以分别被看作是利益共同体。在对这些利益共同体进行考察时，可以采取几种视角：一是以单个的利益共同体为单元，分析其共同利益的属性；二是以不同层次利益共同体的相对关系为单元，分析共同利益的相对性。
1.共同体的规模与共同体利益
共同体是由相关成员组成的。其成员数量的多少，影响着共同体利益的内容。既然共同体利益不局限于某个或某些特定成员，它就应该是绝大多数成员或者是所有成员共同的利益诉求。共同体规模越小，共同体利益的内容越简单、越狭窄；共同体规模越大，共同体利益的内容越复杂、越广泛。但无论如何，共同体利益都不是单一的，而是多样化的。这是由利益需求“总量”和利益差异程度所决定的。
最为主要的是，共同体规模制约着共同体利益的认可和确认。在共同体规模较小的情况下，利益聚合比较容易实现；或者说共同利益容易被认可和确认。随着共同体规模的不断增大，利益的差别性和多样性使得共同利益的“形成”越来越困难，因此也只能在形式上用绝大多数人的共同利益来代表共同体利益。这在实践中存在困境：“少数服从多数”的集中原则是否忽略甚至是侵犯了少数人的利益？
通常认为，不管采取怎样的表达机制，共同体利益在形式上的“一致性”并不能抹杀其实质上的“普遍性”或“差异性”。如果少数人的利益被忽略或侵犯了，他们就会游离于共同体之外，共同体也就失去存在的意义。为避免这种情况出现，共同体总要采取一些救助弱势群体的措施。其背后的逻辑是：这些少数人的“共同利益”虽然在形式上没有得到确认，但在实际上应该得到实现。就是说，共同体利益并不以大多数人主观的确认和认可为限度，它还包括一些客观的、在特定时期内没有得到确认和认可的利益。
比如，人们在和平时期可能并不会感受到共同体安全的重要性；一旦共同体安全受到威胁时，任何成员都不可能否认共同体安全乃是最大的共同体利益。再比如，在追求共同体利益的过程中，共同体赖以生存的自然环境可能被“无意”地破坏了，此前似乎没有人意识到“外生的”自然环境也是共同体利益；当共同体的发展受到自然环境的惩罚或威胁时，保护自然环境就会理所当然地成为共同体利益。可见，形式上的共同体利益并不能抹杀那些客观的、具有普遍影响力的潜在共同利益。
这表明，共同体利益并不否认差异性和客观性，它既包括形式上的“共同利益”，也包括客观的“普遍利益”。
2.共同体的性质与共同体利益
以上，我们只是从最一般的意义上探讨了共同体利益。事实上，除了规模之外，共同体的性质也是影响共同体利益的重要因素。比如，对于组织这类利益共同体来说，我们可以简单地将其区分为“公共的”或是“私人的”。这近似于我们通常所说的公共部门和私营部门。显然，两者都具有各自的共同利益，但因为性质和价值取向的差异，其共同体利益也有所不同。这正如斯托克斯所说，“‘公共’与‘私营’之间的根本区别并不是政府与私营部门之间的区别，而是追求公共利益与追求私人所得之间的区别”（注：DavidMathasen:TheNewPublicManagementandItsCritics,InternationalPublicManagementJournal,Volume2,Numberl,1999．）。
在这里，政府被看作是代表和维护公共利益的公共部门。这种传统的看法受到了公共选择理论的挑战。公共选择学派认为，政府也是有自身利益的，因而并不见得能够代表公共利益。事实上，这种冲突可以用共同体利益来解释。布坎南等人所说的“政府的自身利益”近似于政府这个公共组织的共同体利益，而斯托克斯所说的“公共利益”乃是社会这个共同体的利益。传统观点认为，这两种共同体的利益根本一致；而在公共选择理论看来，两者可能相分离。可见，共同体的共同利益并不等同于公共利益，这取决于共同体利益的指向。
3.共同体的层次与共同体利益
既然共同体及其组成部分都可以看作是利益实体，那么就应该考虑到不同层次共同体及其利益之间的相互关系。从纵向一体化的角度而言，人类社会这个最大的共同体是由若干层次的次级共同体按一定规则组成的。高一层级的共同体利益制约着低层级的共同体利益，两者之间也可能存在某种形式的冲突。比如，我们可以把人类社会看成是由国家组成的共同体，国家本身也可以看作是次级的共同体。基于国家利益，一些国家在工业发展的过程中对生态环境造成了极大的破坏，这是对人类社会整体利益的威胁；同样，一些核大国发展核力量形成核威慑也是对人类社会安全与和平的挑战。这是国家利益与人类社会整体利益的冲突。另一方面，可持续发展战略的提出以及其他形式的国家间合作，则是协调国家间利益关系、维护人类社会“共同体利益”的措施。
这种逻辑同样适用于对国家、政府部门和地方政府之间关系的分析。从严格的意义上说，政府部门、地方政府都不能被看作是纯粹的利益共同体，但它们在形式上具有利益共同体的某些特征。如果将国家看作是最大的利益共同体，那么政府部门和地方政府分别可以看作是次级的利益共同体。我们通常所说的“部门利益”和“地方利益”在这里都可以理解为低层级的共同体利益。它们是其成员的“共同利益”，在各自的范围内也都有相当的合理性。但它们与国家利益之间的冲突并不少见。这种冲突再次表明：不同层级共同体的利益并不是完全一致的。站在国家的立场上，国家利益显然是高于地方利益和部门利益的。
上述分析表明，共同体利益首先是共同利益，它是共同体成员利益的综合。随着共同体规模的扩大和层级的提升，共同利益聚合的过程涉及到复杂的利益关系。同时，在探讨共同体利益是否是共同利益时，必须选定合理的参照系、辨别其适用范围。因为低层级共同体的共同利益并不一定是高层级共同体的共同利益。
（二）作为利益关系产物的共同利益
在探讨共同体利益时，实际上是从静态意义来理解共同利益的。除此之外，共同利益也表达了利益主体横向的利益关系。通常认为，“由于利益自我性和社会性的作用，任何利益关系中都包含着三种利益内容，即利益关系两个原构利益主体的利益及其相互结成的共同利益”。确切地说，共同利益乃是“利益关系中的第三种利益”（注：王浦劬：《政治学基础》，北京大学出版社，1995年版，第60、61页。）。对此我们可以进一步地引伸：
1.共同利益的本质属性
如果我们承认利益的普遍性以及利益驱动假设的话，那么就同样应该承认利益关系的普遍性。也就是说，不同利益主体之间可能会发生潜在的或现实的利益关系。但在利益关系形成的过程中，由于“原构利益主体”的性质不同，所产生的“第三种利益”也可能具有不同的性质。两个公共机构基于公共目的而产生的利益关系及共同利益，显然与两个私营部门基于私人目的产生的利益及其共同利益有所不同。换言之，不同利益关系产生了不同的共同利益。这些共同利益可能具有私人的性质，也可能具有公共的性质。
2.共同利益的动态变化性
尽管利益关系具有相对的稳定性，但它也不是一成不变的。按照上述逻辑，如果利益关系发生变化，那么其所产生的“第三种利益”也会随之变化。从这一意义上说，共同利益也具有动态变化性，而且在变化过程中其主体内容也将有所调整。这使得共同利益本身也是一个难以完全把握的概念。如果仅仅是共同利益的内容发生变化，那么共同利益的公共性或私人性就不会变化；如果两者同时发生变化，那就意味着利益关系本身发生了变化。显然，两个私营机构为垄断市场而形成的利益关系及其共同利益，与基于合作性地提供公共物品或公共服务而形成的利益关系及其共同利益有着本质的区别。这意味着共同利益作为利益关系的产物，可能在其动态变化过程中改变其公共的或私人的属性。
由此可见，共同利益是公共的还是私人的难以分辨，这取决于作为共同利益基础的利益关系的本质属性及其动态变化性。或者说，不能仅仅从概念上将共同利益等同于公共利益，尽管公共利益也具有共同利益的某些属性。那么，到底应该如何界定公共利益呢？
二、公共利益的本质属性
从上文的分析中可以看出，“共同利益并不一定是公共利益”（注：陈庆云：“公共管理基本模式初探”，载于《中国行政管理》，2000年第8期，第37页。），尽管二者之间具有某种特殊的联系。要揭示两者之间的关系，还需要对“公共利益(publicinterest)”作出概念上的界定。
（一）公共利益的内涵
按照《牛津高阶英汉双解词典》的解释，public意味着“公众的、与公众有关的”，或者是“为公众的、公用的、公共的（尤指由中央或地方政府提供的）”。（注：《牛津高阶英汉双解词典》，商务印书馆、牛津大学出版社，1997年版，第1196页。）在这里，公众是一个集合名词，公众组成的群体可以看作是共同体。因此公共利益首先与共同体利益相关。不过这个由单个公众以一定方式组成的共同体，与由单个个体组成的私人性质的共同体存在实质性差别。前已述及，共同体的性质和价值取向决定了共同体利益的性质。基于这种认识，公众组成的共同体已经包含着公共性而不是私人性的内涵。
其次，公共利益意为“公众的或与公众有关的”，它与公众利益密切相关（这也决定了现代公共管理转向公众立场是合情合理的）。不过，公众利益并不能代替公共利益。因为公众利益既有纯私人性质的，也有公共性质的；公众除了消费公共物品之外；还大量地消费私人物品。反之，公共利益则应该代表公众利益，否则它就失去了依托而成为一个纯粹抽象的概念。
再次，公共利益与中央或地方政府的供给相关。这是由政府的公共特性所决定的。尽管在公共选择学派看来，政府也具有自利性，但谁都无法否认政府是公共利益的代表者和维护者。在这一方面，往往存在认识上的误区：即因为政府是代表者和维护者，而认为公共利益只能由政府来维护、增进和分配。这排除了政府以外社会主体的补充作用。事实上，西方国家大量出现的志愿性团体、社区自治，以及“治理(govenance)”概念的提出都表明：“政府并不是唯一的提供者”（注：世界银行：《变革世界中的政府—1997年世界发展报告》，中国财政经济出版社，1997年版，第4页。）；非政府组织和公民参与也同样可以维护和增进公共利益。
（二）公共利益的本质属性
作为共同体利益和公众利益，公共利益是一个与私人利益相对应的范畴。在这一意义上，公共利益往往被当成一种价值取向、当成一个抽象的或虚幻的概念。以公共利益为本位或是以私人利益为本位，并没有告诉人们公共利益包括哪些内容，它只阐明了利益的指向性。即使是在这种情况下，公共利益也具有一些基本的属性。
1.公共利益的客观性
公共利益不是个人利益的叠加，也不能简单地理解为个人基于利益关系而产生的共同利益。不管人们之间的利益关系如何，公共利益都是客观的，尤其是那些外生于共同体的公共利益。之所以如此，那是因为这些利益客观地影响着共同体整体的生存和发展，尽管它们可能并没有被共同体成员明确地意识到。
2.公共利益的社会共享性
既然公共利益是共同利益，既然它影响着共同体所有成员或绝大多数成员，那么它就应该具有社会共享性。这可以从两个层面来理解。第一，所谓社会性是指公共利益的相对普遍性或非特定性，即它不是特定的、部分人的利益。第二，所谓共享性既是指“共有性”，也是指“共同受益性”。并且这种受益不一定表现为直接的、明显的“正受益”；公共利益受到侵害事实上也是对公众利益的潜在威胁。
以上两种特性都是从抽象的意义上来讲的，但公共利益并不是完全虚幻的概念。公共物品和公共服务是公共利益主要的现实的物质表现形式。一般认为，“公共物品是指非竞争性和非排他性的货物。非竞争性是指一个使用者对该物品的消费并不减少它对其他使用者的供应。非排他性是使用者不能被排斥在对该物品的消费之外”。（注：世界银行：《变革世界中的政府—1997年世界发展报告》，中国财政经济出版社，1997年版，第26页。）如果将非排他性看作是源于产权而派生出的特性的话，那么，它在形式上保证了公共物品“共有”的性质。而非竞争性则从实际上保证了公共物品可以是“共同受益”的。这决定了公共物品是公共利益的物质表现形式；进而，公共物品的现实性决定了公共利益也是现实的而非抽象的。
需要特别指出的是，公共物品的这种特征往往被误解，即公共物品往往被理解为共同体所有成员的利益。不能否认这样的公共物品的确存在，但不能借此认为所有的公共物品都应该具有这种特征。共同体所有成员的利益事实上是通过多层次、多样化的公共物品来实现的。
从纵向上来说，我们可以根据共同体利益的层次性来界定公共物品的层次性：(1)全球性或国际性公共物品：世界和平、一种可持续的全球环境、一个统一的世界商品及服务市场和基本知识，都是国际公共物品的例子。（注：世界银行：《变革世界中的政府—1997年世界发展报告》，中国财政经济出版社，1997年版，第131页。）(2)全国性公共物品：提供宪法、法律等制度安排，国家安全和防务，发展初等教育，进行基础设施建设，跨地区的公共设施（比如道路），都是全国性公共物品。(3)地方性公共物品：地方基础设施（比如城市道路）、垃圾处理、街道照明、警察保安等都属于地方性公共物品。(4)社区性公共物品：社区绿化与环境、社区治安、社区基础设施等乃是社区性公共物品。
从横向上来说，同一层次的公共物品不是单一的，而是多样化的：(1)基础性的公共物品，主要是指基础设施一类的公共工程。(2)管制性的公共物品，指宪法、法律等制度安排以及国家安全或地方治安。(3)保障性公共物品，比如社会保障、疾病防治。(4)服务性公共物品，比如公共交通、医疗卫生保健等服务性公共项目。
由此可见，公共物品的层次性和多样化实际上代表着公共利益的层次性和多样化。在这一意义上，公共利益就不是一个抽象的概念，而是一个现实的概念了。这是现代公共管理探讨公共服务的供给模式，从而确保公共利益的有效增进和公平分配的基础。
三、公共利益：现代公共管理的本质问题
从上述对公共利益本质属性的阐释中可以看出，既然公共利益具有社会共享性，既然它具有相对普遍的影响力，那么确保公共利益的增进和分配就应当是公共管理的根本目的。正如本文开头提到的那样，对于这个问题有两种截然不同的立场。传统观点基本上秉持着管理者的立场，即以政府公共管理作为核心研究对象。这对于探讨政府这个最大的管理主体如何维护和增进公共利益是大有稗益的。不过，新公共管理运动的兴起却力图改变这种立场，顾客取向和结果取向并不仅仅是政府公共价值观念转型的目标，它也蕴含着公共文化转型的核心内容。同时，市场化供给机制的引入似乎并没有将所有的希望都寄托在政府身上——非政府组织、私营部门甚至是公民个人或公民团体的参与同样能够带来有效的产出和更高的绩效水平。因此，转向公众立场有相当的合理性和现实基础。
站在公众的立场上，公共利益是现实的。它表现为公众对公共物品的多层次、多样化、整体性的利益需求。这些需求与公众个人对私人物品的需求相区别。后者可以通过在市场中进行自由选择、自主决定而得到实现；而前者则需要集体行动、有组织的供给方式才能得到满足。毫无疑问，政府是最大的、有组织的供给主体，这由政府传统的公共责任所决定。但仅仅有公共责任并不能确保公共利益的实现，政府的能力和绩效状况是最终的决定性因素。
新公共管理运动的兴起是对传统政府理论和传统公共行政理论的批判。批判的焦点在于政府组织的低效率并不能有效满足公众的需求。即使对这一相对普遍的现实忽略不计，也应当承认政府能力的有限性。基于这两大前提，必然要求寻求政府以外的社会力量。从西方七十年代以来的公共行政改革实践来看，基本上都倾向于放手让非政府组织和私营部门参与公共物品的供给。改革的成功经验都贯穿着“政府不必是唯一提供者”的多元化主体信念。这一信念应当这样理解：
第一，政府的有限能力决定了它不可能提供所有的公共物品。建立公共部门与私营部门、非政府组织的合作关系是必然的理性选择，也是通过多种途径实现公共利益的组织基础。
第二，政府虽然不必是唯一的提供者，但政府的某些传统责任和职能是不能放弃的，而且某些公共物品只能由政府来提供。也就是说，主张多元化供给并不能全盘否认政府的作用。政府毕竟是最核心的公共管理主体。
第三，这一信念意味着政府不必直接提供某些公共物品，它可能通过有效的、激励性的制度安排来鼓励其他社会主体参与供给，也可能通过集体购买的方式满足公众的需求。这样，政府既不必在力所不及的情况下直接提供公共物品，也能够保证公共利益的实现。
可见，政府的核心作用是不可替代的。这种核心作用还表现在它为其他管理主体进行公共管理提供了制度化的途径。在这里，其他管理主体主要是指利他性、自愿性的非政府组织。私营部门虽然也参与其中，但其营利性的本质决定了它不可能上升为公共管理主体。由此可以认为，公共管理主体应该是以政府为核心的、多元化的开放主体体系。这也是与国外公共管理仅仅聚焦于公共部门相区别的一个标志。这种制度化的途径为公共利益的实现提供了组织基础。
