Сварка — это технология обработки, которая обеспечивает атомное соединение между поверхностями двух или более отдельных заготовок путем нагрева, приложения давления или комбинации того и другого, дополненного присадочными материалами. Качество сварочных стрел, являющихся ключевым компонентом тяжелой строительной техники, напрямую связано с безопасностью всей машины. В отличие от механических соединений, сварка образует металлургическую связь, основные условия которой включают энергетические условия, условия окружающей среды и условия соединения. В зависимости от источника энергии сварку можно разделить на три категории: сварка плавлением, сварка давлением и пайка. Среди них наиболее широко применяется сварка плавлением.производство сварочной стрелы, что составляет более 90% промышленного применения.
I. Принципы сварочной металлургии и выбор материалов для сварочных штанг.
Сварочная металлургия является ключевой теорией, изучающей закономерности образования ванны расплава, затвердевания, фазовых превращений, изменения химического состава в процессе сварки и играющей решающую роль в работе сварочных стрел. Ванна расплава сварочных штанг характеризуется небольшим объемом, высокой температурой, коротким временем существования и быстрой скоростью охлаждения, что приводит к быстрому процессу кристаллизации. Затвердевание металла сварного шва происходит за счет нерасплавленных зерен основного металла в зоне сплавления и растет в направлении отвода тепла, образуя различную морфологию кристаллизации от плоских зерен до столбчатых зерен. Зона -термического воздействия (ЗТВ) — это область основного металла, на которую воздействует тепло сварки, но не расплавляется. Его микроструктурные изменения совместно определяются температурой нагрева и скоростью охлаждения, в результате чего образуются различные области, такие как зона плавления, зона перегрева и зона нормализации.
Сварочные стрелы в основном изготавливаются из низко-легированной высоко-стали, например, из высокопрочной-листовой стали BS700MCK2, предел текучести которой не превышает 700 МПа, а также превосходную свариваемость, способность к холодной штамповке и ударную вязкость при низких-температурах. Этот тип материала представляет собой низколегированную низко-углеродистую низко-конструкционную сталь, которая обеспечивает превосходные сварочные характеристики за счет снижения углеродного эквивалента и индекса чувствительности к образованию трещин в сварном шве. В процессе сваркисварочные стрелыМежду расплавленным металлом ванны и окружающей средой происходит ряд химических реакций, таких как окисление, восстановление и азотирование. Необходимо обеспечить приемлемый химический состав сварного шва и избежать дефектов за счет соответствующих сварочных материалов и контроля технологического процесса.
II. Закон влияния термического процесса сварки на качество сварочной стрелы
Термический процесс сварки является источником сварочно-металлургических реакций, микроструктурных превращений и деформаций напряжений. Углубленное-изучение законов выделения, передачи и рассеивания тепла имеет решающее значение для повышения качества сварочных штанг. Различные методы сварки имеют существенные различия в характеристиках источника тепла: дуговая сварка в защитной среде имеет относительно низкую плотность энергии, рассеянное тепло и большую зону термического-влияния; в то время как лазерная сварка и плазменно-дуговая сварка имеют концентрированную энергию и небольшую зону термического-воздействия.
Под сварочным тепловложением понимается тепло, полученное на единицу длины сварного шва, рассчитываемое по формуле E=60IU/(vη), где I — сварочный ток, U — сварочное напряжение, v — скорость сварки, η — термический КПД. Во время процесса сварки сварочных штанг чрезмерное тепловложение приведет к увеличению пиковой температуры, замедлению скорости охлаждения, расширению зоны термического-воздействия и укрупнению зерен, тем самым снижая ударную вязкость; недостаточный подвод тепла ускорит скорость охлаждения, что легко приведет к образованию закаленных структур и холодных трещин.
При производствесварочный бумс, необходимо точно контролировать температуру между проходами и применять соответствующие процессы предварительного и последующего-нагрева. Для толстых стальных листов необходимо выполнить предварительный подогрев, чтобы компенсировать повышенную скорость теплопотерь и предотвратить образование холодных трещин. Сварочная среда также нуждается в строгом контроле, включая такие требования, как интенсивность освещения в рабочей зоне, скорость ветра ниже 2 м/с и влажность ниже 60%.
III. Стратегии контроля сварочных дефектов и гарантии производительности сварочной стрелы
Дефекты сварки по существу являются проявлением-неконтролируемых-металлургических процессов или несбалансированных тепловых процессов. К распространенным дефектам сварочных штанг относятся пористость, шлаковые включения, трещины и подрезы. Пористость – это отверстия, образующиеся, когда растворенные газы в ванне расплава не могут выйти во время охлаждения и затвердевания, тогда как шлаковые включения возникают из оксидов и сульфидов, образующихся в результате металлургических реакций, которые не могут своевременно всплывать на поверхность ванны расплава.
Трещины делятся на две категории: горячие трещины и холодные трещины. Горячие трещины возникают в результате образования жидких пленок из-за обогащения легкоплавкими-элементами на границах зерен и растрескивания под сварочным напряжением; Холодные трещины возникают из-за образования закаленных структур, вызванных чрезмерной скоростью охлаждения и накоплением диффундирующего водорода. Чтобы обеспечить надежность работысварочные стрелыНеобходимо систематически оценивать механические свойства соединений, в том числе прочность, вязкость, пластичность и твердость.
Сварное соединение состоит из трех частей: металла сварного шва, зоны плавления и зоны термического-влияния, и его общие характеристики являются комплексным отражением этих трех частей. Зона сплавления является слабым звеном соединения, которое из-за неровной структуры и крупных зерен склонно стать местом зарождения трещин. Приняв разумные последовательности сварки и параметры процесса, такие как оптимизированный процесс использования пяти-обратной ступенчатой сварки для корневой сварки и двух-сварки с центральной симметрией для накрывающей сварки, можно эффективно снизить сварочные остаточные напряжения и деформации. Благодаря технологическому прогрессу эффективность производства и стабильность качества продукции сварочных штанг будут значительно повышены.
