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焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析

【作    者】 袁朝桥
【出    处】 《中国机械》2019年第02期
【标    签】 焊接技术  工艺技术  不锈钢 
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焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析

袁朝桥

(长沙航空职业技术学院 湖南 长沙 410123)

摘要:近年来,市场经济发展速度明显加快,焊接工艺趋于成熟,为焊接技术发展提供了必要保障,并且在各行业建设中得到了广泛应用。但在不锈钢加工期间,焊接工艺很容易受影响,且焊接工艺不同,实际操作也会对不锈钢带来不同的影响,严重的还会引起不锈钢的焊接变形问题,不利于后期使用。为此,要想有效控制不锈钢焊接变形,就必须正确认知焊接工艺对于不锈钢焊接变形的影响,采取先进焊接工艺,降低不锈钢焊接变形概率,增强不锈钢美观性与牢固性。基于此,本文将焊接工艺作为主要研究内容,重点阐述其对不锈钢焊接变形的影响,提出必要的控制措施,希望有所帮助。

关键词:焊接工艺;不锈钢;焊接变形;影响

1 不锈钢焊接阐释

在工业生产领域,不锈钢加工工艺发挥着重要作用。在加工过程中,不锈钢焊接十分关键。因为不锈钢焊接工艺成本支出少且可应用在恶劣焊接环境中,所以在工业生产与加工中得到了广泛应用。所谓的不锈钢焊接,具体指的就是在局部部件加热与冷却的基础上,实现焊接工装目标。但值得注意的是,如果不锈钢部件在加热期间受热不均匀,需及时采取处理措施,以材料、结构为主,避免受膨胀不均匀的影响而引发严重的问题。分析膨胀的不均匀问题,原因在于变形应力,集中体现在弯曲变形、横向与纵向收缩变形、波浪变形等多个方面,必须给予高度重视。

2 焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响表现

2.1 焊接方式影响表现

一般情况下,影响不锈钢焊接变形因素诸多,而影响程度最大的就是焊接的方式。从本质上来讲,焊接方式不同,焊接期间热量的散发量也存在差异,所以不锈钢的焊接变形程度也不同。根据既有不锈钢焊接工艺来讲,焊接的方式与手段更具多样性特征,直接引起了焊接变形的问题,甚至不利于后期操作。在这种情况下,要想对这一问题加以解决,就要在不锈钢焊接之前,工作人员与实际情况相互结合,对不锈钢焊接本质加以考虑,确定相应的焊接工艺,全面避免不锈钢的焊接变形问题发生。

2.2 焊接参数影响表现

通常,焊接参数主要有电压、电流与电弧等,而在实际焊接期间,以上参数会影响不锈钢焊接的变形状况。需要注意的是,开展不锈钢焊接操作过程中,焊接顺序与方法会根据情况的不同而发生变化,所以焊接技术工作人员应参考具体状况采取必要的调整措施,且焊接的参数也可进行调整。焊接电流和温度存在紧密联系,且焊接中心温度能够达到2000摄氏度,而中间弧柱温度则超过5000摄氏度,阴极区域温度在1300~2500摄氏度之间。而且,焊接操作标准数值会对不锈钢焊接操作产生直接影响。设置规定标准数值的目标就是以免焊接期间引起不锈钢焊接变形问题或是电流过大问题。要想保证不锈钢构件受热均衡并完成焊接,最关键的就是要对焊接电流加以控制。若焊接的电流小,也会影响焊接实际质量。

2.3 焊接顺序影响表现

实际焊接操作期间,相关工作人员需对焊接的顺序加以控制。若焊接的顺序存在问题,则会引起不锈钢构件承压出现问题。一旦承受压力较大,构件发生变形的概率也会随之提高,不利于焊接质量。在这种情况下,要想规避变形问题的出现,要求工作人员遵循具体规范流程与焊接顺序完成操作。但不锈钢构件不同,实际的焊接顺序也不同,因而要在焊接实践中,相关工作人员积极开展准备工作,尽可能避免不锈钢焊接变形的问题发生,为后期操作的开展提供必要帮助,不断提高焊接产品质量。

2.4 焊接标准影响表现

所有操作均具备特定标准与规范支持,不锈钢焊接同样也有具体的标准要求。一般来讲,在焊接不锈钢的过程中,所需控制的参数很多,而参数设定一定要参考具体标准与规范。若缺少标准设置,必然会直接增加不锈钢焊接变形的概率,对产品质量与性能产生不利的影响。为此,在不锈钢焊接实践中,要想促进不锈钢焊接操作的顺利开展,就要求相关工作人员始终根据标准完成参数的设定,以免受参数问题的影响而发生变形问题,不断提高不锈钢焊接的质量水平。

2.5 焊接速度影响表现

激光焊接是最常见的不锈钢焊接方法,但焊接的实际速度会直接影响不锈钢构件的变形状况,集中体现在以下两方面:①如果激光焊接的速度缓慢,则会在熔池温度影响下出现金属过度融化的问题,产生程度不同的凹陷问题,不利于产品质量水平的提高。②若激光焊接的速度过快,则会受温度过高影响,难以实现金属液态的重构,进而引发变形的问题。另外,激光焊接会受空气污染影响,使产品质量受到严重影响。为此,在焊接期间,相关工作人员需对焊接的速度进行有效控制,将焊接气体保护层增加在产品表面,避免激光焊接产品受空气污染,以推进不锈钢焊接工作的正常开展。

3 预防不锈钢焊接变形焊接工艺优化路径

3.1 焊前控制

焊前控制的主要方式集中表现在以下几个方面:①变形预防方法。在焊接操作之前,要对不锈钢构件大小与形状进行系统考察,对焊接变形状况进行预测。一般情况下,要测量并科学评估不锈钢构件,以变形预测结果为参考依据,适当调整构件变形可能方向,使焊后变形得以抵消。②预拉伸方法。此方法需要构件充分预热,消除构件残余应力,一般控制在200~400摄氏度,严格控制预热温度,可保证残余应力消除50%~90%之间,不断增强实际的效果。③刚性固定组装方法。此控制方法能够全面固定焊接构件,有效预防焊接变形的情况。

3.2 严格控制焊接过程

在实际焊接期间,要对焊接过程进行控制,并科学应用具体焊接参数与方法,根据相应的焊接顺序,采取必要的控制措施:①随焊碾压方法。此方法需采用诸多复杂性较强的操作设备,且应用在不锈钢焊接中的概率较小,但能够对焊接变形预防的效果予以不断改善。②随焊跟踪激冷方法。此控制方法能够减小残余应力,降低焊接变形的发生率。③随焊两侧加热方法。此控制方法需保证横纵向与剪切应变均匀分布,使得应变力的变化平稳,避免焊接出现残余应力。

不同类型的焊接方法在线能量方面差异显著,所以要充分利用低线能量焊接方法,严格控制焊接规范的参数,尽量减少焊接塑性压缩区的面积,降低焊接变形发生概率。在焊接期间,应科学划分焊接部件与组价,采用组焊方法后开展部分焊接,进一步提高组件的精准度。在对以上焊接方法应用的基础上,能够降低残余应力,尽量减少焊接变形发生概率。

3.3 焊后矫正

如果不锈钢焊接出现变形的问题,应及时采取矫正措施。如果不锈钢局部发生热变形问题,可以在焊接结束以后对构件局部变形区域进行加热处理,保证此区域出现压缩性塑性变形,直接抵消焊接变形的问题。一般来讲,选择使用火焰加热方法,便捷性较为突出,在焊接变形的矫正中得到了广泛应用。此外,借助整体加热的方式,能够有效矫正焊接变形的问题。此矫正方法可加热整体构件,在温度满足特定要求的情况下,对构件进行锻造。然而,此方法应用于大型不锈钢构件焊接变形矫正中的适用性不强,限制较多。站在整体角度分析,完成焊接操作后,要矫正焊接变形的问题,以免损害不锈钢构件。所以,应对焊接变形的矫正方法进行合理选择,强调焊前控制与焊接过程的控制作用,以免焊接后矫正焊接变形的问题发生。

3.4 退火消除

产生焊接变形的主要原因就是存在焊接残余应力,所以选择使用退火消除焊接变形的方法能够有效处理焊接变形的问题。针对待焊构件和刚性体夹持,或是对相反焊接变形待焊件展开点焊操作,以此为基础开展焊接作业。根据以上操作所形成的约束,能够抵制焊接变形,但是无法确保残余应力的全面消除。在拆除约束以后,就会产生焊接变形的问题。将构件放入退火炉内,采用垫平加热与保温处理的措施,跟随退火炉的温度而逐渐冷却,直到和室内温度保持一致,这样就可以将参与应力消除,即便解除约束,也不会出现焊接变形的问题。通过对这一方法的应用消除参与应力,能够系统考虑构件冲击韧性、显微组织和抗拉强度等多种性能。在此基础上,要科学选择退火温度,以不断提高不锈钢物理性能,消除残余应力。

4 结语

综上所述,基于国民经济发展速度的加快,更多工业设备在装备制造行业中得到了广泛应用。很多设备都借助不锈钢材料,在焊接工艺的基础上完成加工制作,因而控制焊接工艺十分重要,有必要在后期工作中加大创新与研究力度。因而必须要科学合理地采用优化焊接工艺,进一步控制不锈钢焊接变形的问题发生,提高不锈钢焊接产品质量。

基金项目:湖南省科教联合基金资助“飞机蒙皮超声辅助搅拌摩擦焊焊缝组织成型机理及关键技术研究”(项目编号:2018JJ5062)。

参考文献:

[1]白永革.焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析[J].建筑工程技术与设计,2018(36).

[2]朱振国.解析焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响[J].建筑工程技术与设计,2018(36).

[3]赵卫君,李淼升.核电厂MSR不锈钢衬里变形原因分析及现场焊接工艺[J].金属加工(热加工),2019(1).

[4]殷宪权,何素国,付爱民等.焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析[J].建筑工程技术与设计,2018(21).

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[6]张本朋,吕勇,张春鹏等.中大型不锈钢杀菌锅焊接工艺改进[J].金属加工(热加工),2018(11).

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