机械设备加工过程中厚板焊接工艺探讨

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　　摘要：机械设备加工中的厚板焊接工艺是一项复杂的施工过程，其具体的施工难度较大。因此，在焊接过程中必须要对其中存在的多重影响因素进行分析和考虑，并对其中存在的问题进行仔细研究，这样才能够保证焊接的整体效果。
　　关键词：机械设备加工;厚板焊接;工艺
　　1 焊接技术的现状
　　1.1焊接技术的高效率化
　　焊接技术，作为制造业中重要的一环，它与其他制造业的特性是一样的，要求都是高速高效。目前在焊接技术高速高效的发展中，有许多技术得到了巨大的发展，在国内和国外众多研究团队以及工作人员的努力下，研究出了活性化焊接工艺、多元气体保护焊接工艺等，这些技术在焊接技术的高质量化上做出了巨大的贡献，而焊接速度的研究也有了长足的进步，现今已经可以达到1.8m/min，大大提升了产品焊接的效率。
　　1.2 焊接技术自动化智能化
　　随着机器人技术的不断发展，在各个行业的应用也越来越广，而在焊接技术的发展中，焊接机器人成为了其中自动化和智能化的带动技术。其运用原理是在电脑上对相关操作进行编程，在焊接机器人的机械臂上安装上焊接机具，并按照电脑编程进行重复动作，从而达到自动化和智能化焊接，使焊接效率得到了整体提高，还有效避免了焊接时产生的有毒有害物质对焊接工人身体造成损伤等。而目前情况下，有几种焊接技术智能化的代表，例如焊接跟踪、熔滴过渡控制、焊接成型控制等方面，在国内外都有许多技术通过智能化自动化等进行控制与代替。
　　2 机械设备加工过程中厚板焊接工艺的实施
　　2.1厚板焊接工艺
　　第一，进行破口处理。机械设备加工过程中的厚板焊接处理最基础的一步是进行开破口处理，要根据具体的施工情况适当形成双面V型破口。第二，在焊接之前要进行清理工作。在进行厚板焊接之前要对设备进行清理，主要清理的是破口将其两侧40mm左右范围以内的油脂、氧化皮、水分、铁锈等其他杂质。第三，对焊条进行烘干处理。根据机械加工厚板焊接相关标准的规定，在应用碱性焊条进行焊接之前，必须要对焊条进行烘干处理，烘干温度要求在300℃以上、350℃以下。加工制造相关的要求是对焊条烘干处理两个小时以上。在对机械设备进行焊接处理的过程中，要将焊条放置在100℃以内的保温桶内进行保存。第四，对每一个层间的预热温度进行科学控制。在进行厚板焊接时，在开展具体的焊接工作之前必须要对钢板进行预热处理。此步骤在厚板焊接中是非常重要的加工工序，在预热过程中要保证其符合钢板厚度以及其中的C含量。在进行气保焊焊接和焊接碱性焊条时，要确保预热温度达到了180℃以上，但不能超过200℃，同时还需要科学应用电加热的方式，使预热温度能够保持持续化的均匀。在对机械设备进行焊接时，要保证层间的温度控制在不低于200℃，不高于400℃。在此过程中如果焊接被中断，则需要进行重新的预热处理。第五，对热输入的焊接参数进行控制。焊接直径在3.2mm的打底焊在焊接过程中，要保证其电压参数在21～24V之间，电流在920～140A之间，焊接速度在150～230mm/min之间。焊接直径在4.0mm在焊接过程中，要保证其电压参数在22～25V之间，电流在160～230A之间，焊接速度在150～260mm/min之间，直径在1.2mm焊丝的二氧化碳气保焊在焊接过程中，要保证其电压参数在23～27V之间，电流在210～280A之间，焊接速度在260～360mm/min之间。第六，焊接操作。在厚板焊接过程中主要采用的是多层多道焊接的方式。薄焊层窄焊道不可以对立焊部位进行随意摆动。第七，及时进行UT探伤处理。在焊接施工到整体厚度的一半或者1/4时，要及时进行UT探伤处理，及时发现焊接中存在的问题，及时修理，以保证整体的施工质量。第八，焊后消氢处理。在焊接结束之后要进行后预热处理，温度一般控制在250～300℃之间，时间在3～4小时之间。在后预热处理结束之后要在设备上覆盖冷处理的材料，保证其与室内温度相符合。
　　2.2计算残余应力
　　在焊接结束之后要对焊接残余应力进行计算，通常情况下采用的是切条法。在机械设备进行表面焊缝加工过程中，要保证其平整性，在焊道上需要张贴上电阻应变片，然后根据切割方式对焊接表面垂直焊缝方向和焊缝方向中存在的应变释放量进行科学的测量。距离试件中心50mm范围内对实际的测量范围进行限定，这样才能够获取到垂直焊缝方向和焊缝方向中存在的应变释放量。第一，温度场值的计算。在厚板焊接时如果输入热不大，那么其残余应力就降低，所以要利用等密度体积热源的方式对焊接热输入进行模拟计算。首先要对焊接截面进行获取，然后对热源截面的形状进行定义，之后根据具备一致单元长度和等体积密度热源长度是5.25mm，在此基础上进行温度计算。第二，对焊接残余应力进行计算。计算残余应力是要保证计算过程与胡克定律中的弹性应力变力关系相符合。对热应变用线膨胀系统进行分析，用密塞斯准则对塑性形变进行分析，对高温力学性能进行科学研究，这样才能保证残余应力的计算结果科学无误。同时，还要在此基础上分析退火效应。退火效应主要是针对硬化加工设备材料来讲的，如果材料与退火温度相符合，那么材料硬化加工历史就会丧失，只有冷却降低到退后温度之后才能够对材料进行硬化加工处理。
　　2.3焊接残余应力
　　簡单来说焊接残余应力就是热应力，在对热应力进行重叠加入处理之后可变为变应力。在机械设备加工中进行焊接处理时，焊接区域的融化速度要比其他区域高于很多倍，材料在这种情况下会出现受热膨胀的现象。而焊接区域旁边的冷区域受到这方面的影响，就会出现热应力。受热区域问题极度升高之后会境地屈服极限，部分地区会超出局部屈服极限进而产生热压缩，在冷却之后会区域会缩短，这样在以上所述的区域内就会出现一定的残余应力。残余应力并没有经历过荷载，所以其没有接受过荷载构件的应力，也就属于自相平衡的内应力系统范畴，也可以说残余应力自身的荷载面在内力、内力矩、拉力与压力等方面能够达到平衡。
　　3 我国工程机械焊接技术的发展趋势
　　3.1焊接机数字化
　　科学技术水平的不断发展与进步，在各行各业当中信息化水平已经得到了显著的提升，在工程机械焊接技术上，数字化控制也越来越多的被应用，数字化控制设备能够确保相关技术手段严格按照规定执行工作，在很大程度上减少了人力资源，保证产品质量以及工作效率。
　　3.2焊接系统网络化
　　当今社会是互联网时代，也是信息变革的时代，网络把世界上的每一个人的生产生活都联系到了一起，工程机械焊接工艺同样也应该这样发展下去，在保证具备完善的行业标准以及操作规范的基础之上，将工艺集成系统形成网络化能够很好的进行远程操作，极大的减少了人工操作，降低不必要的资源浪费。
　　结束语
　　机械加工项目规模越来越大，设备加大的大型化与重型化成为了发展趋势。在机械设备加工过程中厚板焊接工艺最为关键，也是最难的工艺技术之一。在机械设备加工过程中必须要从厚板焊接的影响因素出发，根据相应的施工规范对其进行技术更新，对厚板焊接进行技术升级与完善，有效地解决其在机械设备加工中的问题。
　　参考文献
　　[1]徐山.盾构机中厚板的自动化焊接[J].焊接，2018（11）：57-59+68.
　　[2]孙兵，李杰锋.基于焊接缺陷的厚板零件焊接工艺优化[J].现代制造技术与装备，2018（11）：162-163.
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