鉚焊件制作時(shí)焊接溫度的控制

王紅軍

摘 要：鉚焊件被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械和機(jī)械產(chǎn)品的制作當(dāng)中，涉及到的工藝流程較多，經(jīng)過(guò)多年努力，相關(guān)企業(yè)正在由數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變，由產(chǎn)業(yè)密集型向技術(shù)創(chuàng)新型轉(zhuǎn)變，其關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟和發(fā)展起來(lái)。隨著工人勞動(dòng)條件的改善、生產(chǎn)技術(shù)的革新、智能化生產(chǎn)線的應(yīng)用，生產(chǎn)工藝和流程越來(lái)越簡(jiǎn)化、越來(lái)越經(jīng)濟(jì)、也越來(lái)越靈活，大大提高了生產(chǎn)效率。但無(wú)論怎樣改變，焊接時(shí)溫度控制始終是鉚焊件制作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，文章就如何加強(qiáng)溫控，提高產(chǎn)品的合格率進(jìn)行分析，力求為行業(yè)發(fā)展提供有益的理論嘗試。

關(guān)鍵詞：鉚焊件；焊接溫度；溫控

鉚焊被大量應(yīng)用機(jī)械產(chǎn)品的制作，它包括鉗工、車(chē)工、焊工、鉚工等工作分類(lèi)，主要工作就是根據(jù)設(shè)計(jì)方提供的圖紙和制作要求，利用優(yōu)質(zhì)原料和適用工具，把各種板材、型材制作成符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的合格產(chǎn)品的過(guò)程。鉚焊技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空航天、橋梁、船舶和石油化工等行業(yè)，基本上涉及所有的應(yīng)用領(lǐng)域。

1 鉚焊件溫度控制的熱力學(xué)分析

本文重點(diǎn)從技術(shù)角度進(jìn)行研究，在鉚焊件焊接的工作當(dāng)中，主要是通過(guò)加熱加壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以填加一定的填充材料，從而實(shí)現(xiàn)由圖紙向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的過(guò)程。

1.1 焊接傳熱的基本形式

焊接的受熱過(guò)程是局部的，在整體上存在較大的溫差，在焊件內(nèi)部或者與周?chē)慕橘|(zhì)之間都可能發(fā)生熱傳遞。根據(jù)熱力學(xué)原理，其傳遞過(guò)程一般有傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流。大量的學(xué)者通過(guò)實(shí)踐研究證明：在特定條件下，通過(guò)熱源傳遞到焊件上的能量，以對(duì)流和輻射為主；焊條和基材獲得熱能量后，以傳導(dǎo)的方式進(jìn)行傳播。所以，在鉚焊件的焊接過(guò)程中，要充分考慮到焊件整體上的溫度分布情況以及隨時(shí)間的消耗性，這是我們?cè)谘芯裤T焊件溫控時(shí)不得不思考的問(wèn)題。

1.2 焊接的接著分類(lèi)

在鉚焊件的焊接過(guò)程，接觸細(xì)節(jié)部分大致分為焊縫、熱熔區(qū)和影響區(qū)三個(gè)部分。焊縫指的是依靠母材的熱傳導(dǎo)作用，金屬結(jié)晶凝固的方式，使液態(tài)金屬結(jié)晶呈現(xiàn)柱狀，其成長(zhǎng)方向與焊接熔池壁相垂直，交匯于熔池中呈固態(tài)結(jié)晶狀；熔合區(qū)指的是母材與焊縫連接的過(guò)渡區(qū)域，從微觀狀態(tài)來(lái)看，熔合線呈現(xiàn)半熔化狀態(tài)。在焊接時(shí)，所謂的熔合線指的是固態(tài)母材與液態(tài)焊接金屬的線狀交界。熔合區(qū)的溫度介于固液兩態(tài)相交線的溫度之間，該區(qū)域晶粒十分粗大，固態(tài)組織與化學(xué)成分呈現(xiàn)出不均勻分布狀態(tài)，成型后為過(guò)熱組織；所謂的熱影響區(qū)域，在整個(gè)切割和焊接的過(guò)程當(dāng)中，材料在未熔化的前提下，因?yàn)槭軣岫l(fā)生機(jī)械性和金相組織變化的部分區(qū)域。

2 溫度控制對(duì)鉚焊件的影響

2.1 焊接的熱過(guò)程

要想充分了解溫控的作用方式，必須要了解熱過(guò)程的主要特點(diǎn)。一是焊接溫度高。普通的焊接加熱溫度最高可達(dá)AC3以上，在熔合線區(qū)域的溫度最高可達(dá)1400℃左右；二是升溫速度快。由于焊接熱源相對(duì)集中，導(dǎo)致加熱速度很快，比熱處理要快上幾百倍；三是高溫持續(xù)時(shí)間短。由于焊接具有熱循環(huán)的理論特點(diǎn)，往往在AC3以上的溫度保持相對(duì)較短；四是自然連續(xù)冷卻。鉚焊件的焊接過(guò)程，往往都是在自然條件下，采取連續(xù)冷卻方式進(jìn)行成型，只有在特殊情況下，才會(huì)進(jìn)行保溫處理及其他相關(guān)的程序。

2.2 鉚焊件制作的焊接缺陷

常見(jiàn)的焊接缺陷種類(lèi)很多，一般分為內(nèi)部和外部?jī)煞N。其中內(nèi)部缺陷主要出現(xiàn)熔合區(qū)域，具備一定的隱蔽性，只有通過(guò)破壞性的試驗(yàn)或者無(wú)損檢驗(yàn)法，才能夠發(fā)現(xiàn)。比如未熔合和焊透、氣孔、夾渣、裂縫等；外部缺陷指的是內(nèi)眼可視或者采用簡(jiǎn)單工具可以發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。如焊瘤、咬邊、弧坑、裂紋或者表面氣孔等現(xiàn)象。

2.3 產(chǎn)生鉚焊件缺陷的溫控原因

鉚焊件的焊接過(guò)程是一個(gè)很復(fù)雜的流程，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的疏忽和技術(shù)失誤都會(huì)造成焊件制作的失敗。通過(guò)對(duì)溫控原因分析來(lái)看，主要有以下幾點(diǎn)：一是質(zhì)量意識(shí)不強(qiáng)。沒(méi)有相應(yīng)的技能，沒(méi)有按照規(guī)定的流程進(jìn)行焊接，缺乏對(duì)溫度的控制導(dǎo)致失?。欢呛缚诒砻媲謇聿缓?。主要表面在存在水銹或者油漬，沒(méi)有清理干凈，影響焊接溫度的傳遞，導(dǎo)致失敗；三是生產(chǎn)器材質(zhì)量問(wèn)題。主要表現(xiàn)在CO2不純凈和焊機(jī)或者其他焊接器材質(zhì)量不過(guò)關(guān)，導(dǎo)致升溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者達(dá)不到溫度要求，影響焊接效果；四是溫度控制不良。主要表現(xiàn)焊接人員對(duì)加熱時(shí)間和溫度掌握不好，導(dǎo)致傳遞時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)；五是環(huán)境要求不達(dá)標(biāo)。主要表現(xiàn)在焊接場(chǎng)所溫度過(guò)高或者污染嚴(yán)重，即使有再?lài)?yán)格的焊接流程，也難免在焊件上產(chǎn)生缺陷。

3 加強(qiáng)焊接溫度控制的措施及對(duì)策

通過(guò)以上分析，我們可以看到，溫度會(huì)影響鉚焊件的金屬晶粒的熔化和成長(zhǎng)過(guò)程，這種影響往往體現(xiàn)在型材的相變，我們統(tǒng)稱(chēng)為熱影響區(qū)域。產(chǎn)生熱影響區(qū)域，會(huì)使相關(guān)區(qū)域晶粒粗大，焊接質(zhì)量低，為了避免此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生，必須要采取相應(yīng)的對(duì)策及辦法。

3.1 做好準(zhǔn)備工作

充分的準(zhǔn)備工作是實(shí)現(xiàn)鉚焊件成功焊接的必要條件，要采用熱切割的方式對(duì)坡口進(jìn)行處理，防止母材邊緣形成淬硬層，淬硬層往往以其低塑性而造成冷加工的開(kāi)裂，進(jìn)行這種處理可以有效的保證金屬的熱傳遞；必須要及時(shí)消除和清理焊接區(qū)域存在污漬問(wèn)題，比如水分、銹跡、氧化膜及其他污物等，以確保能夠?qū)崿F(xiàn)既定溫度，必要時(shí)要對(duì)焊接材料進(jìn)行除濕處理，以保證實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的技術(shù)效果；對(duì)于技術(shù)要求較高的復(fù)雜件或者精密件，在開(kāi)始加工前，必須要進(jìn)行緩慢的預(yù)熱，以防止快速加溫而導(dǎo)致的變形和缺陷。

3.2 焊接操作方法

對(duì)電弧燃燒的時(shí)間控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，如果熔池溫度過(guò)高，可以相應(yīng)減少燃燒時(shí)間，降低溫度；反之，則升溫；在焊接的方法運(yùn)用上，采取特定的擺幅和坡口兩側(cè)的停頓，來(lái)控制熔池的問(wèn)題，使熔孔基本上一致，避免形成焊瘤；在焊接時(shí)，必須要高度重視焊接的角度，角度對(duì)溫度的影響絕對(duì)是決定性的，當(dāng)夾角垂直時(shí)，會(huì)使電弧相對(duì)集中，熔池溫度高；反之，則溫度低。另外，角度控制在90°-95°之間時(shí)，可以使背面較為平整，防止和控制接頭內(nèi)凹現(xiàn)象；在起弧時(shí)，一定要先進(jìn)行試驗(yàn)，在高度板上調(diào)整好電流強(qiáng)度，對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，合格后再劃擦引弧，利用反饋電路加強(qiáng)對(duì)溫度的控制，避免因升溫過(guò)高過(guò)快而導(dǎo)致的燒傷，最好采取直線運(yùn)條方式進(jìn)行焊接；焊接后的熱處理過(guò)程非常重要，如果處理不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致前功盡棄。進(jìn)行熱處理的主要目的是消除殘余應(yīng)力的影響，改善焊接區(qū)域的性能，對(duì)焊接區(qū)域及就近部位，使用金屬相變溫度點(diǎn)以下的熱量進(jìn)行均勻加熱，而后采用均勻冷卻的方式，消除應(yīng)力和退火。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)相關(guān)熱學(xué)理論、焊接過(guò)程存在的問(wèn)題及解決問(wèn)題的對(duì)策進(jìn)行了研究和探討，取得了一定的理論成果。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的智能化系統(tǒng)被應(yīng)用致焊接體系，對(duì)于溫度的控制將會(huì)越來(lái)越精確，但對(duì)于鉚焊件的焊接仍然要大量依賴(lài)于手工，不可能批量進(jìn)行，所以加強(qiáng)對(duì)鉚焊件焊接溫控技術(shù)的研究仍然有其重要意義。

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