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      薄板不銹鋼焊接變形的成因與解決方法

      在不銹鋼薄板中,其焊接變形與焊接質量密切相關,此項工作具有一定的復雜性和繁瑣性。薄板焊接應思量薄板材料、外形、大小尺寸等不同條件的作用,并考慮焊接工藝以及焊接參數。簡而言之,薄板自身的抗變形阻力以及負擔的臨界載荷和薄板等參數呈現出一種對應關系。為此,科學的設計、適宜的制造相關量有利于焊接變形的控制和降低。

      一、不銹鋼薄板簡介

      不銹鋼板最早出現在上世紀初期,其表面光潔,可塑性優良、韌性較高、機械強度大、耐腐蝕性好,其本質為合金鋼,但并非完全不生銹。它主要指抗弱介質腐蝕的一種鋼板。因用途不同,對應的鋼板厚度也存在差異,依據行業規定,將厚度處于0.2-4mm范圍的稱作不銹鋼薄板。無論是哪種類型的不銹鋼薄板,當其焊接時出現變形的可能性較大,產生這一問題的根源為抵抗彎曲能力不良,還包含下述因素。

      二、焊接變形的主要影響因素

      (一)切割工序

      在不銹鋼薄板中,其焊接變形和不銹鋼切割密切相關,在具體的生產活動中,通常采用下述幾種切割模式:其一,等離子切割,F階段,此種方法最為常用,然而此種方法通常應用在非標加工件的相關加工活動中,具有切割變形不明顯,切割速度迅捷,薄板邊緣相對整齊的特點;其二,電焊切割。通過不銹鋼焊條,把焊機電流控制在120A的范圍,把不銹鋼切開。此種方法相對粗放,缺少一定的規范性,可能會影響焊接質量,一般很少使用;其三,激光切割。簡單來說,主要借助激光切割技術開展切割工作。此種切割被大面積應用在高端產品加工活動中,具有激光熱源相對集中,可快速切割,熱作用細微的特點,由此可知,應用此種技術出現變形的可能性較小,可促進后續焊接工作的開展。

      (二)內部應力

      從薄板的結構層面來說,通常承受下述兩種負荷:其一,中面負荷,具體是說分布在中間地帶的拉力、壓力和剪切力,且均衡分布;其二,與中面呈九十度角的力,我們將其稱作橫向力,這是引發薄板彎曲的根本原因。

      (三)焊接方式

      焊接方式是引發焊接變形的根本原因,與薄板整體的焊接質量密切相關,主要包含下述兩種焊接方式:其一,氣體保護焊。在具體的焊接工序中,保護氣體經由噴槍平穩噴出,把空氣和焊接部位進行絕緣,以此來防護電機端部以及弧柱區等部位,讓焊接處于穩定狀態,為焊接質量提供全面保障。依據電極是否溶解能夠將氣體保護焊接劃分成不熔化極保護與熔化極保護,其中熔化極保護又可下分成惰性保護與活性保護。上述方法均隸屬氬弧焊的范疇,主要具有下述特點:保護氣體能夠對氮氧等進行隔絕,降低對電弧的不良干擾,減小對熔池的負作用,并控制合金元素燒損情況,讓焊接質量顯著提升;電弧燃燒平穩,積聚了大量的熱量,弧柱溫度偏高。其二,焊條電弧焊。此種焊接相對常用,便于操作,主要使用電焊機和電焊鉗等多種工具。

      在焊接過程,讓電焊條和焊接件保持接觸,以此來引燃電弧,再提起焊條,使其和焊接件保持某種距離,在此之上開展焊接工序。此種焊接主要應用在非標設備焊接活動中,屬于手工焊接,此環節所涉及的焊機電流和焊接操作變更均通過手工完成。對于電焊條,通常選取不銹鋼板厚度不超過1.5mm,直徑是1.5mm的焊條以及不銹鋼薄板厚度為3mm,直徑是3.2mm的電焊條。此焊接最為常用,然而,僅僅能應用在普通焊接件中。

      (四)焊縫大小

      在具體的焊接環節,對焊件而言,無論是局部高溫加熱,還是快速冷卻,均存在焊縫及周邊出現不良應變的可能,在薄板中出現內應力,使得薄板發生變形。

      (五)焊接裝配程序

      在具體的焊接環節,裝配程序繁瑣將會在不銹鋼薄板中形成應力,致使焊接件出現變形。

      三、基本控制措施

      無論采用手工焊接,還是選擇自動焊接,焊接實踐經驗以及焊接工藝均至關重要,由此可知,操作人員不僅要重視焊接技術訓練,加大技術積累,而且應選擇科學的焊接工藝,不斷提升焊接質量。

      (一)選擇合理切割

      切割質量關乎著焊件變形情況,因公司產品質量要求高,在具體的加工環節,應盡可能避免使用手工切割和等離子切割。盡可能選取激光光斑小、能量密度高、切割速度快的激光切割機,這能夠促進焊接質量的提升,并面向切割處理的不銹鋼薄板實施打磨處理,達到標準后方正常焊接。

      (二)選擇適宜的工裝夾具

      通過長期探索發現,剛性固定焊接較為可行,借助焊接夾具把焊件穩定地固定,再面向焊件實施焊接處理,以此來提升組合剛性,降低變形傾向,增加裝配尺寸的合理性。若薄板焊縫偏長,則可通過壓鐵法獨立放在焊縫兩端,進而降低焊縫變形。

      (三)有效減小焊接變形

      1.在焊接過程

      一方面,最大限度地降低加熱過程出現的塑性壓變力,其中該力主要由預拉伸力等組成;另一方面,有效提升冷卻環節的縱向拉應力。通常利用限制動態溫差拉伸以及靜態溫差拉伸實現上述要求。

      2.在焊接后

      最為常用的是通過多點加熱法圍繞不銹鋼薄板形成的凹凸變形實施矯正,大多數情形中,加熱點直徑需控制在15mm以內,各加熱點的內部間距需參照薄板變形量來落實,常規條件下將其控制在50-100mm。借助完成焊接操作后的泯滅殘余應力法抗衡焊接變形的探索發現,為全面應對薄板焊接后出現的回彈變形,保證構件尺寸適宜,一般借助縫隙試樣以及板條等進行強制焊接,然后面向構件實施熱處理操作,以此來防范和控制焊接變形問題。

      對不銹鋼薄板而言,其失穩變形并非因單一因素引起,通常由多個因素共同作用,使得焊件內部應力超出臨界載荷,最終出現撓曲變形,且焊接變形控制關乎著焊接質量。在具體的焊接工作中,我們應嚴格把控各個過程,同時,重視技術訓練,強化實踐經驗積累,全面提升焊接質量。


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