Svetsning är en bearbetningsteknik som uppnår atombindning mellan ytorna på två eller flera separata arbetsstycken genom uppvärmning, tryckapplicering eller en kombination av båda, kompletterat med tillsatsmaterial. Som en nyckelkomponent i tunga entreprenadmaskiner är kvaliteten på svetsbommar direkt relaterad till hela maskinens säkerhetsprestanda. Till skillnad från mekaniska anslutningar bildar svetsning en metallurgisk bindning, vars kärnvillkor inkluderar energiförhållanden, miljöförhållanden och bindningsförhållanden. Beroende på energikällan kan svetsning delas in i tre kategorier: smältsvetsning, trycksvetsning och lödning. Bland dem är smältsvetsning den mest använda inomtillverkning av svetsbom, som står för mer än 90 % av industriella tillämpningar.
I. Svetsmetallurgiprinciper och materialval för svetsbommar
Svetsmetallurgi är en nyckelteori som studerar lagarna för bildning av smältbassänger, stelning, fasomvandling och kemiska sammansättningsförändringar under svetsprocessen, och spelar en avgörande roll för svetsbommarnas prestanda. Den smälta poolen av svetsbommar kännetecknas av liten volym, hög temperatur, kort existenstid och snabb kylningshastighet, vilket leder till en snabb kristalliseringsprocess. Stelningen av svetsmetall är baserad på de osmälta basmetallkornen i smältzonen och växer längs värmeavledningsriktningen och bildar olika kristallisationsmorfologier från plana korn till kolumnformade korn. Den värme-påverkade zonen (HAZ) är den yta av basmetallen som påverkas av svetsvärme men inte smält. Dess mikrostrukturella förändringar bestäms gemensamt av uppvärmningstemperaturen och kylningshastigheten, vilket resulterar i olika regioner som fusionszonen, överhettad zon och normaliseringszon.
Svetsbommar är mestadels gjorda av låg-legerat hög-höghållfast stål, såsom BS700MCK2 hög-hållfast plåt, som har en sträckgräns på större än eller lika med 700 MPa och utmärkt svetsbarhet, kallformbarhet och slagseghet vid låg-temperatur. Denna typ av material är ett låg-kol-låg-legerat konstruktionsstål, som ger utmärkt svetsprestanda genom att minska kolekvivalenten och svetssprickkänslighetsindex. Under svetsprocessen avsvetsbommar, en serie kemiska reaktioner såsom oxidation, reduktion och nitridering inträffar mellan den smälta poolmetallen och det omgivande mediet. Det är nödvändigt att säkerställa en rimlig kemisk sammansättning av svetsen och undvika defekter genom lämpliga svetstillsatser och processkontroll.
II. Inflytande lag för svetstermisk process på svetsbomskvalitet
Den termiska svetsprocessen är källan till svetsmetallurgiska reaktioner, mikrostrukturella transformationer och spänningsdeformation. En-djupgående studie av lagarna för värmealstring, överföring och avledning är avgörande för att förbättra kvaliteten på svetsbommar. Olika svetsmetoder har betydande skillnader i värmekällans egenskaper: skärmad metallbågsvetsning har relativt låg energitäthet, spridd värme och en stor-värmepåverkad zon; medan lasersvetsning och plasmabågsvetsning har koncentrerad energi och en liten -värmepåverkad zon.
Svetsvärmeinmatning avser värmen som erhålls per svetslängdsenhet, beräknad med formeln E=60IU/(vη), där I är svetsströmmen, U är svetsspänningen, v är svetshastigheten och η är den termiska verkningsgraden. Under svetsprocessen av svetsbommar kommer överdriven värmetillförsel att öka topptemperaturen, sakta ner kylningshastigheten, expandera den värmepåverkade zonen och förgrova kornen, vilket minskar segheten; otillräcklig värmetillförsel kommer att accelerera kylningshastigheten, vilket lätt leder till bildandet av härdade strukturer och kalla sprickor.
Vid tillverkning avsvetsbooms är det nödvändigt att noggrant kontrollera interpass-temperaturen och använda lämpliga förvärmnings- och eftervärmningsprocesser.- För tjocka stålplåtar måste förvärmning utföras för att kompensera för den ökade värmeförlusthastigheten och förhindra kallsprickor. Svetsmiljön behöver också strikt kontroll, inklusive krav som belysningsintensitet i arbetsområdet, vindhastighet under 2m/s och luftfuktighet under 60%.
III. Strategier för kontroll av svetsfel och garanti för svetsbomsprestanda
Svetsdefekter är i huvudsak manifestationer av-o-okontrollerade metallurgiska processer eller obalanserade termiska processer. Vanliga defekter hos svetsbommar inkluderar porositet, slagginneslutning, sprickor och underskärning. Porositet är hål som bildas när lösta gaser i den smälta poolen misslyckas med att fly under kylning och stelning, medan slagginslutning härrör från oxider och sulfider som genereras av metallurgiska reaktioner som misslyckas med att flyta till ytan av den smälta poolen i tid.
Sprickor delas in i två kategorier: heta sprickor och kalla sprickor. Heta sprickor orsakas av bildandet av flytande filmer på grund av anrikningen av låg-smältpunkt-element vid korngränserna och sprickbildning under svetspåkänning; kalla sprickor genereras på grund av bildandet av härdade strukturer orsakade av överdriven kylningshastighet och ackumulering av diffunderbart väte. För att säkerställa prestandatillförlitligheten hossvetsbommar, är det nödvändigt att systematiskt utvärdera ledernas mekaniska egenskaper, inklusive hållfasthet, seghet, plasticitet och hårdhet.
En svetsfog består av tre delar: svetsmetall, smältzon och värmepåverkad-zon, och dess totala prestanda är en omfattande återspegling av de tre. Fusionszonen är den svaga länken i fogen, som är benägen att bli ett sprickinitieringsställe på grund av ojämn struktur och grova korn. Genom att använda rimliga svetssekvenser och processparametrar, såsom den optimerade processen att använda fem-sektionssvetsning för rotsvetsning och två-svetsning med central symmetri för kapsvetsning, kan svetsrestspänning och deformation effektivt reduceras. Med tekniska framsteg kommer produktionseffektiviteten och produktkvalitetsstabiliteten för svetsbommar att förbättras avsevärt.
