機(jī)械設(shè)備加工過程中厚板焊接工藝探討

史耀龍

摘 要：焊接作為一種借助高壓或者高溫的方法來接合金屬的一種方式。在加工機(jī)械設(shè)備的時候是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，但是現(xiàn)在的焊接工藝還存在著一些問題，只有解決了這些問題，才能使機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量全面提高。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)備加工;厚板焊接;工藝

1 機(jī)械設(shè)備加工過程中的焊接工藝概述

1.1 機(jī)械設(shè)備加工過程中的焊接工藝

焊接包括熔焊、壓焊和釬焊三種，加強(qiáng)對焊接材料性能的了解，可以針對性地選擇合理的焊接工藝，提高焊接的質(zhì)量，在一定程度上保證了成品機(jī)械設(shè)備的安全性能。普通焊接工藝實(shí)施可以保障焊接的質(zhì)量，這就說明加工材料焊接性較好。

1.2 機(jī)械設(shè)備加工過程中的焊接工藝的實(shí)施

（1）科學(xué)選擇焊接的材料。對于加工材料焊接的工藝實(shí)施，在焊接材料的應(yīng)用方面就比較重要，這是提高焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)。不僅在材料方面要能科學(xué)選擇，也要注重焊接的接頭以及坡口的形式。（2）操作標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范化。機(jī)械設(shè)備加工材料焊接工藝的實(shí)施要保證規(guī)范化，這是影響焊接質(zhì)量以及機(jī)械設(shè)備加工效率的重要基礎(chǔ)。在進(jìn)行焊接的時候就要充分重視各操作環(huán)節(jié)的規(guī)范化。（3）遵循焊接技術(shù)要求。對于機(jī)械設(shè)備的加工焊接工藝的實(shí)施，要充分重視焊接技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，對焊接技術(shù)要求要嚴(yán)格遵循，只有按照焊接的要求實(shí)施，才能提高焊接質(zhì)量。對機(jī)械設(shè)備加工操作的安全保障方面，應(yīng)充分重視工藝技術(shù)要求，對結(jié)構(gòu)和尺寸要明確了解，只有這樣才能保證焊接的質(zhì)量。

2 機(jī)械設(shè)備加工過程中的焊接工藝缺陷

2.1 工人的專業(yè)技術(shù)不足

工人的焊接工藝是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而同時這也成為了行業(yè)發(fā)展的阻礙。因?yàn)樵诠I(yè)發(fā)展中，焊接工藝的技術(shù)要求并不高，但是由于工人的專業(yè)技術(shù)水平不同，所制造的機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量也不盡相同，而機(jī)械設(shè)備的用途廣泛，有些行業(yè)的要求較高，導(dǎo)致部分設(shè)備不能達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，這就對工人提出了不同的技術(shù)要求。

2.2 缺少相應(yīng)的焊接管理購買原材料和設(shè)備、工人的焊接過程和焊接后的檢查工作，是正常的焊接流程。但由于缺乏相應(yīng)的管理制度，在早期進(jìn)行原材料購買時缺少有力的監(jiān)管，導(dǎo)致采買過程不公開透明，存在中飽私囊，以次充好的情況。在焊接的過程中，沒有人進(jìn)行監(jiān)督和檢查，工人工作不認(rèn)真，使得焊接的設(shè)備質(zhì)量難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)問題找不到責(zé)任人，影響工廠的效益。

3 機(jī)械設(shè)備加工過程中厚板焊接工藝的實(shí)施

3.1 厚板焊接工藝第一，進(jìn)行破口處理

機(jī)械設(shè)備加工過程中的厚板焊接處理最基礎(chǔ)的一步是進(jìn)行開破口處理，要根據(jù)具體的施工情況適當(dāng)形成雙面 V 型破口。第二，在焊接之前要進(jìn)行清理工作。在進(jìn)行厚板焊接之前要對設(shè)備進(jìn)行清理，主要清理的是破口將其兩側(cè) 40mm 左右范圍以內(nèi)的油脂、氧化皮、水分、鐵銹等其他雜質(zhì)。第三，對焊條進(jìn)行烘干處理。根據(jù)機(jī)械加工厚板焊接相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在應(yīng)用堿性焊條進(jìn)行焊接之前，必須要對焊條進(jìn)行烘干處理，烘干溫度要求在 300℃以上、350℃以下。加工制造相關(guān)的要求是對焊條烘干處理兩個小時以上。在對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行焊接處理的過程中，要將焊條放置在 100℃以內(nèi)的保溫桶內(nèi)進(jìn)行保存。第四，對每一個層間的預(yù)熱溫度進(jìn)行科學(xué)控制。在進(jìn)行厚板焊接時，在開展具體的焊接工作之前必須要對鋼板進(jìn)行預(yù)熱處理。此步驟在厚板焊接中是非常重要的加工工序，在預(yù)熱過程中要保證其符合鋼板厚度以及其中的 C 含量。在進(jìn)行氣保焊焊接和焊接堿性焊條時，要確保預(yù)熱溫度達(dá)到了 180℃以上，但不能超過 200℃，同時還需要科學(xué)應(yīng)用電加熱的方式，使預(yù)熱溫度能夠保持持續(xù)化的均勻。在對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行焊接時，要保證層間的溫度控制在不低于 200℃，不高于 400℃。在此過程中如果焊接被中斷，則需要進(jìn)行重新的預(yù)熱處理。第五，對熱輸入的焊接參數(shù)進(jìn)行控制。

3.2 焊接殘余應(yīng)力

簡單來說焊接殘余應(yīng)力就是熱應(yīng)力，在對熱應(yīng)力進(jìn)行重疊加入處理之后可變?yōu)樽儜?yīng)力。在機(jī)械設(shè)備加工中進(jìn)行焊接處理時，焊接區(qū)域的融化速度要比其他區(qū)域高于很多倍，材料在這種情況下會出現(xiàn)受熱膨脹的現(xiàn)象。而焊接區(qū)域旁邊的冷區(qū)域受到這方面的影響，就會出現(xiàn)熱應(yīng)力。受熱區(qū)域問題極度升高之后會境地屈服極限，部分地區(qū)會超出局部屈服極限進(jìn)而產(chǎn)生熱壓縮，在冷卻之后會區(qū)域會縮短，這樣在以上所述的區(qū)域內(nèi)就會出現(xiàn)一定的殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力并沒有經(jīng)歷過荷載，所以其沒有接受過荷載構(gòu)件的應(yīng)力，也就屬于自相平衡的內(nèi)應(yīng)力系統(tǒng)范疇，也可以說殘余應(yīng)力自身的荷載面在內(nèi)力、內(nèi)力矩、拉力與壓力等方面能夠達(dá)到平衡。

3.3 計(jì)算殘余應(yīng)力

第一，溫度場值的計(jì)算。在厚板焊接時如果輸入熱不大，那么其殘余應(yīng)力就降低，所以要利用等密度體積熱源的方式對焊接熱輸入進(jìn)行模擬計(jì)算。首先要對焊接截面進(jìn)行獲取，然后對熱源截面的形狀進(jìn)行定義，之后根據(jù)具備一致單元長度和等體積密度熱源長度是 5.25mm，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行溫度計(jì)算。第二，對焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算殘余應(yīng)力是要保證計(jì)算過程與虎克定律中的彈性應(yīng)力變力關(guān)系相符合。對熱應(yīng)變用線膨脹系統(tǒng)進(jìn)行分析，用密塞斯準(zhǔn)則對塑性形變進(jìn)行分析，對高溫力學(xué)性能進(jìn)行科學(xué)研究，這樣才能保證殘余應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果科學(xué)無誤。同時，還要在此基礎(chǔ)上分析退火效應(yīng)。退火效應(yīng)主要是針對硬化加工設(shè)備材料來講的，如果材料與退火溫度相符合，那么材料硬化加工歷史就會喪失，只有冷卻降低到退后溫度之后才能夠?qū)Σ牧线M(jìn)行硬化加工處理。在焊接處理過程中，如果母材和焊縫金屬力學(xué)具有相同的性能，在對殘余應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算時，就要對焊縫金屬的性能給殘余應(yīng)力所造成的影響進(jìn)行仔細(xì)分析，這樣才能夠保證計(jì)算時不出現(xiàn)較高的焊接殘余應(yīng)力。在具體的實(shí)施過程中，由于沒有添加過多的約束條件，所以對模擬過程中數(shù)值的約束也單純是為了以免出現(xiàn)鋼體位移的條件。這主要是由于焊接殘余力雖然能夠在構(gòu)件表面上達(dá)到自相平衡，但對設(shè)備的剛度還是存在一定的影響，進(jìn)而影響到設(shè)備的承載力、條形切割方式等。

3.4 提高焊接機(jī)械化普及度

在工業(yè)化的發(fā)展腳步不斷推進(jìn)的過程中，人力逐漸被機(jī)械化取代，焊接技術(shù)作為工業(yè)發(fā)展過程中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性的技術(shù)，其熟練的技術(shù)手段以及穩(wěn)定性是工業(yè)發(fā)展中的重要支撐，然而，焊接設(shè)備的機(jī)械化能夠有效確保該特點(diǎn)。因工業(yè)企業(yè)之間有一定的差異，并且在機(jī)械化普及過程中也存在一定的差距。因此，企業(yè)可以通過購買先進(jìn)的自動化焊接設(shè)備來達(dá)到焊接工作的機(jī)械化，在此過程中不僅要對工人進(jìn)行培訓(xùn)，同時還應(yīng)該確保購進(jìn)的設(shè)備滿足國家檢驗(yàn)要求，以此來有效提升生產(chǎn)效率。

3.5 制定完善焊接工藝的規(guī)定

焊接工藝規(guī)定是否完善直接決定著企業(yè)是否能夠進(jìn)入到良性發(fā)展的階段，同時也決定著焊接工作的嚴(yán)謹(jǐn)性。企業(yè)可以和有關(guān)部門進(jìn)行協(xié)商，根據(jù)焊接的具體情況，指定合理的規(guī)定，使焊接質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，同時，對于指定的規(guī)定應(yīng)該試點(diǎn)性地實(shí)施，根據(jù)實(shí)施效果確定是否全面推廣，以此來順應(yīng)社會的發(fā)展需求，促進(jìn)行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

綜上所述，目前我國的機(jī)械設(shè)備加工過程中的焊接技術(shù)還存在著不小的缺陷，只有真正的解決了這些缺陷才能夠提高我國的工業(yè)化水準(zhǔn)，提升機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量。要嚴(yán)格要求焊接工藝的細(xì)節(jié)實(shí)行，這樣才能促進(jìn)焊機(jī)技術(shù)的提升，加快工業(yè)化的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]劉振波，趙軍靜，李揚(yáng)，黎銀茂，易帆，陳岳，呂華英.多層厚板焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品變形控制技術(shù)研究[J].焊接技術(shù)，2017，46（06）：81-85.

[2]蒲曉薇.高強(qiáng)鋼厚板結(jié)構(gòu)件焊接接頭殘余應(yīng)力與變形的理論預(yù)測[D].重慶大學(xué)，2017.