機械設備加工過程中厚板焊接工藝探討

石淑杰

摘要：機械設備加工中的厚板焊接工藝是一項復雜的施工過程，其具體的施工難度較大。因此，在焊接過程中必須要對其中存在的多重影響因素進行分析和考慮，并對其中存在的問題進行仔細研究，這樣才能夠保證焊接的整體效果。

關鍵詞：機械設備加工;厚板焊接;工藝

1 焊接技術的現狀

1.1焊接技術的高效率化

焊接技術，作為制造業(yè)中重要的一環(huán)，它與其他制造業(yè)的特性是一樣的，要求都是高速高效。目前在焊接技術高速高效的發(fā)展中，有許多技術得到了巨大的發(fā)展，在國內和國外眾多研究團隊以及工作人員的努力下，研究出了活性化焊接工藝、多元氣體保護焊接工藝等，這些技術在焊接技術的高質量化上做出了巨大的貢獻，而焊接速度的研究也有了長足的進步，現今已經可以達到1.8m/min，大大提升了產品焊接的效率。

1.2 焊接技術自動化智能化

隨著機器人技術的不斷發(fā)展，在各個行業(yè)的應用也越來越廣，而在焊接技術的發(fā)展中，焊接機器人成為了其中自動化和智能化的帶動技術。其運用原理是在電腦上對相關操作進行編程，在焊接機器人的機械臂上安裝上焊接機具，并按照電腦編程進行重復動作，從而達到自動化和智能化焊接，使焊接效率得到了整體提高，還有效避免了焊接時產生的有毒有害物質對焊接工人身體造成損傷等。而目前情況下，有幾種焊接技術智能化的代表，例如焊接跟蹤、熔滴過渡控制、焊接成型控制等方面，在國內外都有許多技術通過智能化自動化等進行控制與代替。

2 機械設備加工過程中厚板焊接工藝的實施

2.1厚板焊接工藝

第一，進行破口處理。機械設備加工過程中的厚板焊接處理最基礎的一步是進行開破口處理，要根據具體的施工情況適當形成雙面V型破口。第二，在焊接之前要進行清理工作。在進行厚板焊接之前要對設備進行清理，主要清理的是破口將其兩側40mm左右范圍以內的油脂、氧化皮、水分、鐵銹等其他雜質。第三，對焊條進行烘干處理。根據機械加工厚板焊接相關標準的規(guī)定，在應用堿性焊條進行焊接之前，必須要對焊條進行烘干處理，烘干溫度要求在300℃以上、350℃以下。加工制造相關的要求是對焊條烘干處理兩個小時以上。在對機械設備進行焊接處理的過程中，要將焊條放置在100℃以內的保溫桶內進行保存。第四，對每一個層間的預熱溫度進行科學控制。在進行厚板焊接時，在開展具體的焊接工作之前必須要對鋼板進行預熱處理。此步驟在厚板焊接中是非常重要的加工工序，在預熱過程中要保證其符合鋼板厚度以及其中的C含量。在進行氣保焊焊接和焊接堿性焊條時，要確保預熱溫度達到了180℃以上，但不能超過200℃，同時還需要科學應用電加熱的方式，使預熱溫度能夠保持持續(xù)化的均勻。在對機械設備進行焊接時，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，則需要進行重新的預熱處理。第五，對熱輸入的焊接參數進行控制。焊接直徑在3.2mm的打底焊在焊接過程中，要保證其電壓參數在21～24V之間，電流在920～140A之間，焊接速度在150～230mm/min之間。焊接直徑在4.0mm在焊接過程中，要保證其電壓參數在22～25V之間，電流在160～230A之間，焊接速度在150～260mm/min之間，直徑在1.2mm焊絲的二氧化碳氣保焊在焊接過程中，要保證其電壓參數在23～27V之間，電流在210～280A之間，焊接速度在260～360mm/min之間。第六，焊接操作。在厚板焊接過程中主要采用的是多層多道焊接的方式。薄焊層窄焊道不可以對立焊部位進行隨意擺動。第七，及時進行UT探傷處理。在焊接施工到整體厚度的一半或者1/4時，要及時進行UT探傷處理，及時發(fā)現焊接中存在的問題，及時修理，以保證整體的施工質量。第八，焊后消氫處理。在焊接結束之后要進行后預熱處理，溫度一般控制在250～300℃之間，時間在3～4小時之間。在后預熱處理結束之后要在設備上覆蓋冷處理的材料，保證其與室內溫度相符合。

2.2計算殘余應力

在焊接結束之后要對焊接殘余應力進行計算，通常情況下采用的是切條法。在機械設備進行表面焊縫加工過程中，要保證其平整性，在焊道上需要張貼上電阻應變片，然后根據切割方式對焊接表面垂直焊縫方向和焊縫方向中存在的應變釋放量進行科學的測量。距離試件中心50mm范圍內對實際的測量范圍進行限定，這樣才能夠獲取到垂直焊縫方向和焊縫方向中存在的應變釋放量。第一，溫度場值的計算。在厚板焊接時如果輸入熱不大，那么其殘余應力就降低，所以要利用等密度體積熱源的方式對焊接熱輸入進行模擬計算。首先要對焊接截面進行獲取，然后對熱源截面的形狀進行定義，之后根據具備一致單元長度和等體積密度熱源長度是5.25mm，在此基礎上進行溫度計算。第二，對焊接殘余應力進行計算。計算殘余應力是要保證計算過程與胡克定律中的彈性應力變力關系相符合。對熱應變用線膨脹系統(tǒng)進行分析，用密塞斯準則對塑性形變進行分析，對高溫力學性能進行科學研究，這樣才能保證殘余應力的計算結果科學無誤。同時，還要在此基礎上分析退火效應。退火效應主要是針對硬化加工設備材料來講的，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對材料進行硬化加工處理。

2.3焊接殘余應力

簡單來說焊接殘余應力就是熱應力，在對熱應力進行重疊加入處理之后可變?yōu)樽儜?。在機械設備加工中進行焊接處理時，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受熱膨脹的現象。而焊接區(qū)域旁邊的冷區(qū)域受到這方面的影響，就會出現熱應力。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而產生熱壓縮，在冷卻之后會區(qū)域會縮短，這樣在以上所述的區(qū)域內就會出現一定的殘余應力。殘余應力并沒有經歷過荷載，所以其沒有接受過荷載構件的應力，也就屬于自相平衡的內應力系統(tǒng)范疇，也可以說殘余應力自身的荷載面在內力、內力矩、拉力與壓力等方面能夠達到平衡。

3 我國工程機械焊接技術的發(fā)展趨勢

3.1焊接機數字化

科學技術水平的不斷發(fā)展與進步，在各行各業(yè)當中信息化水平已經得到了顯著的提升，在工程機械焊接技術上，數字化控制也越來越多的被應用，數字化控制設備能夠確保相關技術手段嚴格按照規(guī)定執(zhí)行工作，在很大程度上減少了人力資源，保證產品質量以及工作效率。

3.2焊接系統(tǒng)網絡化

當今社會是互聯網時代，也是信息變革的時代，網絡把世界上的每一個人的生產生活都聯系到了一起，工程機械焊接工藝同樣也應該這樣發(fā)展下去，在保證具備完善的行業(yè)標準以及操作規(guī)范的基礎之上，將工藝集成系統(tǒng)形成網絡化能夠很好的進行遠程操作，極大的減少了人工操作，降低不必要的資源浪費。

結束語

機械加工項目規(guī)模越來越大，設備加大的大型化與重型化成為了發(fā)展趨勢。在機械設備加工過程中厚板焊接工藝最為關鍵，也是最難的工藝技術之一。在機械設備加工過程中必須要從厚板焊接的影響因素出發(fā)，根據相應的施工規(guī)范對其進行技術更新，對厚板焊接進行技術升級與完善，有效地解決其在機械設備加工中的問題。

參考文獻

[1]徐山.盾構機中厚板的自動化焊接[J].焊接，2018（11）：57-59+68.

[2]孫兵，李杰鋒.基于焊接缺陷的厚板零件焊接工藝優(yōu)化[J].現代制造技術與裝備，2018（11）：162-163.