機(jī)械焊接工藝探索與實(shí)踐

1、機(jī)械焊接工藝探索與實(shí)踐摘要：伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新型焊接工藝越來越受社會(huì)的青睞。文章在介紹了焊接技術(shù)總體應(yīng)用狀況基礎(chǔ)之上，對(duì)當(dāng)前新興的焊接工藝如焊接反變形、振動(dòng)時(shí)效等作了詳細(xì)的闡述，同時(shí)簡(jiǎn)單總結(jié)了焊接工藝的發(fā)展方向，有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：機(jī)械焊接；新工藝；反變形；振動(dòng)時(shí)效中圖分類號(hào)：TG4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其是近幾年制造行業(yè)突飛猛進(jìn)，機(jī)械焊接工藝的改進(jìn)在制造業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用，而焊接工藝及焊接性能直接影響到結(jié)構(gòu)工程的安全性和可靠性，因此發(fā)展探索更為有效的焊接工藝措施越來越有意義。山東臨工工程機(jī)械有限公司，始建于1972年，是國(guó)家工程機(jī)械行業(yè)的大型骨干企

2、業(yè)，中國(guó)機(jī)械工業(yè)100強(qiáng)。主導(dǎo)產(chǎn)品有裝載機(jī)、挖掘機(jī)、壓路機(jī)、挖掘裝載機(jī)等四大類，近百個(gè)品種，山東臨工集團(tuán)高度重視機(jī)械焊接工藝研發(fā)，先后組織科研力量公關(guān)，進(jìn)行機(jī)械焊接工藝探索和實(shí)踐。一、機(jī)械焊接技術(shù)機(jī)械、石化、冶金、造船、航空航天的建設(shè)都離不開焊接，而機(jī)械焊接技術(shù)種類繁多，工藝復(fù)雜，如何在生產(chǎn)實(shí)踐中做好質(zhì)量控制成為當(dāng)前最主要的課題。1機(jī)械焊接技術(shù)分類焊接工藝種類繁多，按焊接過程的特點(diǎn)不同可分為：氣保焊壓力焊手工電弧焊和釬焊三大類：第一種，氣體保護(hù)焊：簡(jiǎn)稱氣保焊，其焊接保護(hù)是依靠從噴嘴里連續(xù)噴出的氣體將四周空氣隔開，機(jī)械地保護(hù)電弧和焊接區(qū)域以完成焊接的焊接方式氣體保護(hù)焊的保護(hù)氣體主要有氮?dú)夂蜌錃庖?/p>

3、及二者的混合氣體；第二種，壓力焊：主要有電阻焊摩擦焊擴(kuò)散焊旋轉(zhuǎn)電弧焊和超聲波焊等幾種，其中以電阻焊最為常用。第三種：釬焊，它是將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料濕潤(rùn)母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的一種方法；第四種：手工電弧焊，用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法稱為手工電弧焊，簡(jiǎn)稱手弧焊，就是我們通常所說的電焊。2質(zhì)量控制焊接質(zhì)量控制的意義在于確保焊接接頭的質(zhì)量，一個(gè)小小的焊接接頭形成經(jīng)歷加熱熔化結(jié)晶成形的過程，相當(dāng)于一次冶金過程影響焊接接頭質(zhì)量的因素很多，如果能有效地進(jìn)行控制，消除不利因素，就可以使焊接接頭質(zhì)量得以提高焊接工藝的質(zhì)量控制主要從以下幾

4、個(gè)方面入手：第一種，焊工的工作技能職業(yè)習(xí)慣質(zhì)量意識(shí)問題：一個(gè)好的焊工，首先擁有較好的業(yè)務(wù)技能和職業(yè)習(xí)慣，焊前準(zhǔn)備工作做得好，從心態(tài)，設(shè)備調(diào)試，工件準(zhǔn)備到焊材準(zhǔn)備等都非常到位；焊后檢查做得好，對(duì)工件進(jìn)行細(xì)致的檢查；第二，焊接設(shè)備性能問題：在一定條件下選用綜合性能、指標(biāo)較好的專用設(shè)備也就顯得非常重要。二、新工藝探索未來的焊接工藝，一方面要研制新的焊接方法，焊接設(shè)備和焊接材料，以進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和安全可靠性；另一方面要提高焊接機(jī)械化和自動(dòng)化水平，改善焊接衛(wèi)生安全條件。1焊接反變形焊接變形是鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中不可避免的難題，它大致可以分為縱向、橫向收縮變形、彎曲變形、角變形和波浪變形等等一般焊接變形可

5、以通過焊接前反變形合理焊接工藝，機(jī)械矯正工藝加以控制這里提供了另外一種有效控制結(jié)構(gòu)殘余角變形的方法：對(duì)結(jié)構(gòu)焊前施加彈性的反向變形利用熱彈塑性有限元法來模擬結(jié)構(gòu)的焊接過程，并對(duì)不同板厚不同熱源的結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行數(shù)值模擬，最終確定焊接結(jié)構(gòu)的彈性反變形規(guī)律：焊接前施加彈性反變形的結(jié)構(gòu)在焊接后角變形趨于零在廠房框架結(jié)構(gòu)中，型梁焊接過程中存在的翼緣板正對(duì)腹板的角變形，如果在下料時(shí)進(jìn)行焊接反變形，焊接矯正完畢，撓度值均符合設(shè)計(jì)要求，大大縮短周期，優(yōu)化了大型梁的制作工藝，效果十分理想。2低溫焊接大量焊接鋼結(jié)構(gòu)失效事故表明，低溫是導(dǎo)致脆斷的主要原因，特別是結(jié)構(gòu)中存在著缺陷（缺口效應(yīng)）則脆斷效應(yīng)更嚴(yán)重，當(dāng)溫度低于材

6、料的臨界轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，在遠(yuǎn)小于的作用下，鋼材的提高并接近于，出現(xiàn)完全無屈服的斷裂環(huán)境溫度變化對(duì)焊接質(zhì)量的影響不是決定性的根據(jù)低溫焊接試驗(yàn)結(jié)果和初步分析，應(yīng)充分重視環(huán)境溫度的提高和準(zhǔn)確的預(yù)熱溫度，在異種鋼焊接時(shí)應(yīng)特別注意預(yù)熱和后熱，這是繼焊材選定之后決定成敗的關(guān)鍵因素另一方面，通過調(diào)整焊縫金屬的微合金化的程度，同焊接規(guī)范相配合使焊縫金屬產(chǎn)生針狀鐵素體而獲得理想的焊縫強(qiáng)韌性，從而取得焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)的成功，確保工程實(shí)體質(zhì)量。焊接工藝參數(shù)設(shè)定：冷卻條件的改變影響相變，熱影響區(qū)的組織取決于鋼材的化學(xué)成分和焊接的冷卻條件，同時(shí)也影響擴(kuò)散氫的逸出和焊接應(yīng)力的改變焊接熱影響區(qū)的冷裂紋大多數(shù)在馬氏體內(nèi)部產(chǎn)生，焊

7、接區(qū)冷卻速度過大易產(chǎn)生馬氏體組織在工程中應(yīng)注意以下幾條原則：一、盡量減少焊接殘余應(yīng)力，二、限制結(jié)構(gòu)拘束度，焊縫所處的工況完全不同，焊縫中心產(chǎn)生偏析，低溫焊接防治冷裂紋的同時(shí)，還須防范由于結(jié)構(gòu)拘束度大，照搬工藝試驗(yàn)的結(jié)果很可能適得其反，甚至造成嚴(yán)重后果，三、力圖選用電加熱電加熱可以使預(yù)熱區(qū)域受熱均勻，有效防止局部受熱造成接頭附加應(yīng)力；升溫速度均勻可控，防止造成母材過熱等現(xiàn)象，可達(dá)到母材充分均勻預(yù)熱，四、焊后處理措施：由于液固態(tài)氫溶解度不同，在結(jié)晶溫度下液態(tài)溶氫量是固態(tài)時(shí)的倍以上溶氫較多的半溶化晶界起了通道作用，氫很容易沿著該通道從焊縫熔合區(qū)熱影響區(qū)擴(kuò)散，五、控制線能量在低溫施工中，控制的前提下，

8、采用控制不同焊接位置的，實(shí)現(xiàn)大電流，防止淬硬組織的產(chǎn)生對(duì)于板厚采取焊后緊急后熱及保溫緩冷措施，后熱溫度。3振動(dòng)時(shí)效去殘余應(yīng)力振動(dòng)時(shí)效是采用外力振動(dòng)的方式，使工件內(nèi)部產(chǎn)生一定周期性交變作用力，作用力和工件本身殘余應(yīng)力疊加，超過工件本身的微觀屈服極限便導(dǎo)致工件發(fā)生微觀的塑彈性力學(xué)變化從而引起殘余應(yīng)力的降低和均化使工件內(nèi)部各方面作用的力基本趨于平衡，可以防止工件變形，提高工件疲勞極限，從而發(fā)揮工件本身的最大實(shí)用價(jià)值最后通過比較時(shí)效前后及過程中工件的有效固有頻率及其加速度等參數(shù)的變化來判斷時(shí)效效果。振動(dòng)時(shí)效工藝的制定，主要是最佳振動(dòng)參數(shù)的選擇，而最佳的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以消除應(yīng)力量值最大為好在循環(huán)應(yīng)力比的情況下，

9、內(nèi)部疲勞極限近似等于產(chǎn)生，殘余應(yīng)變的條件彈性極限所以振動(dòng)時(shí)效動(dòng)應(yīng)力的選擇應(yīng)以條件彈性極限作為依據(jù)在實(shí)際的工藝中往往以振動(dòng)處理過程中結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)參數(shù)的變化作為監(jiān)測(cè)參數(shù)，隨著應(yīng)力變化的進(jìn)行，殘余應(yīng)力的變化引起構(gòu)件動(dòng)態(tài)的變化，根據(jù)這些變化作為制定工藝參數(shù)的依據(jù)，因此合理的振動(dòng)參數(shù)的選擇將直接影響到處理效果這主要從以下幾個(gè)方面下手：一、降低共振頻率：振動(dòng)時(shí)效處理消除殘余應(yīng)力，需依賴于產(chǎn)生足夠大的動(dòng)載荷在掃頻過程中發(fā)現(xiàn)隨著頻率的升高，但是電流并不大，一般都是由于其固有頻率超出設(shè)備的控制頻率范圍由振動(dòng)學(xué)知識(shí)可知，在構(gòu)件作受迫振動(dòng)時(shí)，在某一共振頻率附近振動(dòng)，對(duì)構(gòu)件加載量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他頻率的振動(dòng)隨著振動(dòng)頻率的升高，電機(jī)電流一直上升無下降趨勢(shì)，這時(shí)即發(fā)生了強(qiáng)迫共振，這種現(xiàn)象一般是由被振工件的重量太小而剛性