机械设备加工过程中厚板焊接工艺探讨

朱俊

摘 要：焊接作为一种借助高压或者高温的方法来接合金属的一种方式。在加工机械设备的时候是非常关键的一个环节，但是现在的焊接工艺还存在着一些问题，只有解决了这些问题，才能使机械设备的生产质量全面提高。鉴于此，本文就 机械设备加工过程中厚板焊接工艺展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

关键词：机械设备加工；厚板焊接；工艺

1.机械设备加工过程中的焊接工艺概述

1.1机械設备加工过程中的焊接工艺

焊接包括熔焊、压焊和钎焊三种，加强对焊接材料性能的了解，可以针对性地选择合理的焊接工艺，提高焊接的质量，在一定程度上保证了成品机械设备的安全性能。普通焊接工艺实施可以保障焊接的质量，这就说明加工材料焊接性较好。

1.2机械设备加工过程中的焊接工艺的实施

（1）科学选择焊接的材料。对于加工材料焊接的工艺实施，在焊接材料的应用方面就比较重要，这是提高焊接质量的基础。不仅在材料方面要能科学选择，也要注重焊接的接头以及坡口的形式。（2）操作标准与规范化。机械设备加工材料焊接工艺的实施要保证规范化，这是影响焊接质量以及机械设备加工效率的重要基础。在进行焊接的时候就要充分重视各操作环节的规范化。（3）遵循焊接技术要求。对于机械设备的加工焊接工艺的实施，要充分重视焊接技术的科学应用，对焊接技术要求要严格遵循，只有按照焊接的要求实施，才能提高焊接质量。对机械设备加工操作的安全保障方面，应充分重视工艺技术要求，对结构和尺寸要明确了解，只有这样才能保证焊接的质量。

2.机械设备加工过程中的焊接工艺缺陷

2.1工人的专业技术不足

工人的焊接工艺是工业发展的基础，而同时这也成为了行业发展的阻碍。因为在工业发展中，焊接工艺的技术要求并不高，但是由于工人的专业技术水平不同，所制造的机械设备的质量也不尽相同，而机械设备的用途广泛，有些行业的要求较高，导致部分设备不能达到使用标准，这就对工人提出了不同的技术要求。 2.2缺少相应的焊接管理购买原材料和设备、工人的焊接过程和焊接后的检查工作，是正常的焊接流程。但由于缺乏相应的管理制度，在早期进行原材料购买时缺少有力的监管，导致采买过程不公开透明，存在中饱私囊，以次充好的情况。在焊接的过程中，没有人进行监督和检查，工人工作不认真，使得焊接的设备质量难以达到标准，出现问题找不到责任人，影响工厂的效益。

2.3焊接设备机械化普及度不够

焊接技术相对于其他的工业手艺来说比较基础，入门条件较低，但是其存在着无可取代的必要性。在焊接过程中，由于多是工人手动操作，所以会出现位置不准、焊接不到位的情况。同时有些工人是新手，工作经验不足，也会导致焊接时出现误差，而普及焊接设备的机械化操作，就能够有效的避免这些情况。

2.4缺少对焊接工艺的相关规定

焊接工艺作为机械设备加工的基础，是行业发展的关键，但是由于我国缺乏对焊接工艺的相关规定，没有一个统一的焊接标准，就导致了一些机械设备难以达到行业的使用标准，浪费人力物力的同时也为设备的使用埋下了隐患。

3.机械设备加工过程中厚板焊接工艺的实施

3.1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。

3.2焊接残余应力

简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。

3.3计算残余应力

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狀进行定义，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虎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。在焊接处理过程中，如果母材和焊缝金属力学具有相同的性能，在对残余应力进行计算时，就要对焊缝金属的性能给残余应力所造成的影响进行仔细分析，这样才能够保证计算时不出现较高的焊接残余应力。在具体的实施过程中，由于没有添加过多的约束条件，所以对模拟过程中数值的约束也单纯是为了以免出现钢体位移的条件。这主要是由于焊接残余力虽然能够在构件表面上达到自相平衡，但对设备的刚度还是存在一定的影响，进而影响到设备的承载力、条形切割方式等。

3.4提高焊接机械化普及度

在工业化的发展脚步不断推进的过程中，人力逐渐被机械化取代，焊接技术作为工业发展过程中的一项基础性的技术，其熟练的技术手段以及稳定性是工业发展中的重要支撑，然而，焊接设备的机械化能够有效确保该特点。因工业企业之间有一定的差异，并且在机械化普及过程中也存在一定的差距。因此，企业可以通过购买先进的自动化焊接设备来达到焊接工作的机械化，在此过程中不仅要对工人进行培训，同时还应该确保购进的设备满足国家检验要求，以此来有效提升生产效率。

3.4制定完善焊接工艺的规定

焊接工艺规定是否完善直接决定着企业是否能够进入到良性发展的阶段，同时也决定着焊接工作的严谨性。企业可以和有关部门进行协商，根据焊接的具体情况，指定合理的规定，使焊接质量满足标准要求，同时，对于指定的规定应该试点性地实施，根据实施效果确定是否全面推广，以此来顺应社会的发展需求，促进行业的健康可持续发展。

结语

综上所述，目前我国的机械设备加工过程中的焊接技术还存在着不小的缺陷，只有真正的解决了这些缺陷才能够提高我国的工业化水准，提升机械设备的生产质量。要严格要求焊接工艺的细节实行，这样才能促进焊机技术的提升，加快工业化的发展。

参考文献：

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（作者单位：上海振华重工（股份）有限公司长兴分公司）