複雜結構焊接工藝的設計應注意哪些問題

2021-01-12 威爾鼎王

在設計焊接工藝規程的過程中,需要著重考慮以下問題:

1、分析結構的形狀和尺寸

在焊接構件設計圖中,嚴格地規定了產品的幾何形狀、位置精

度和尺寸精度要求。在生產過程中,幾乎每一個加工環節都有可能引起零部件的變形,因此必須嚴格要求每道工序的加工精度,

保證不符合要求的焊件不轉移到下一工序。若出現精度超差的部件,則尋找相決辦法。要充分慮到構件由於焊接所產生的變形,以及由於焊接收縮和矯正焊接變形引起的構件尺才的縮小。從產品結構方面人手,去估計有可能產生的焊接變形。

例如,薄板上焊接眾多加強筋的結構,由於垂直板平面方向的剛度小,焊接後容易產生波浪變形,我們可以首先進行反變形,然後再焊接加強筋;對於細長杆件焊接結構,焊接後容易產生彎曲和扭曲變形,則可以採取對稱施焊的方法,以減小焊接變形;單面V形坡口的焊接變形比雙面X形坡口的焊接變形大,中厚板對接焊縫應開雙V形坡口對接焊; T形截面的焊接梁,由於焊縫集中於中性軸的一 側,焊後將產生彎曲變形,可以將兩根T形梁成對背對背剛性固定後再進行焊接。

2、焊接接頭的質量要求

焊接接頭的質量包括接頭力學性能、外觀要求和內部探傷質量要求。對一般焊接接頭的質量要求是,接頭的工作性能等於或略高於母材。在確保焊接時,首先分析母材,從焊接冶金和焊接熱循環兩個方面,結合產品結構特點和材料化學成分及供應狀態,分析採用什麼焊接方法才能獲得成形最好的焊接接頭。然後根據所選定焊接方法的工藝特點,合理調整焊接參數或採取些特殊的 工藝措施,可確保所產生的焊接工藝缺陷最少。

最後分析接頭的使用性能,儘可能地減少焊縫外觀缺陷或通過對焊縫進行特殊處理,達到接頭較高的使用要求,如通過對焊縫進行錘擊處理,則可提高接頭的疲勞強度等。

3、採用分步裝配焊接零部件

當複雜構件由眾多焊接零部件組成時,每個焊接零部件在焊接過程中都會產生或大或小的焊接變形,如果將大量的零部件都組裝在一起,然後進行整體施焊,產生的焊接變形將難以預計,並且也很難保證每條焊縫在較好的焊接接位置施焊。所以,應儘可能分步裝配焊接零部件,控制焊接變形。

在分步裝配焊接時,將結構適當地分成兒個部件,分別加以裝配焊接,然後再將這些焊好的部件拼接成一體,這不但有利於控制焊接變形,而且能提高生產效率,為縮短生產周期創造了良好條件。

4、合理安排焊接次序,減少應力集中

複雜構件的焊接順序至關重要,如果焊接順序不合理,不僅使焊接變形難以修復。而且還會產生很大的應力集中,對結構的使用性能帶來安全隱患。所以,應儘可能先焊接距離截面中性軸近的焊縫,由近及遠地進行焊接,如果焊縫對稱於截面中性軸分布,應對稱施焊。

5、採用先進的焊接工藝

採用先進的焊接工藝是為了保證產品的質量、提高生產效率、

改善勞動條件和降低生產成本。因此,採用先進的焊接工藝或設備應能滿足產品的技術條件和質量要求,而且在生產過程中能夠保證產品質量的穩定。另外,所採用的工藝應該是環保的,不汙染或少汙染環境,即使有汙染也是可以治理的。所採用的先進工藝應該是具有一定的靈活性和柔性,在保證總體先進的工藝水平下,使先進技術與一般技術結合,達到總體工藝水平提高的目的。

隨著焊接自動化程度的提高,大的鋼結構企業具有鋼板預處理生產線,對鋼板進行擀平、打砂、預施塗料處理,可大大地提高鋼材的處理能力。目前鋼結構零部件的形狀日趨複雜,尺寸精度要求越來越精確,採用傳統的手工劃線和手工氣割下料已經不能滿足大生產需求,現代焊接車間備料工段一般都有 數控精密火焰切割、等離子弧切割、雷射切割或水切制設備,對於形狀複雜的板件下料,它可以根據預先編制的程序,直接從鋼板上切割出所需要形狀和尺寸的零件,一般不再進 行機加工就能夠直接進人裝配和焊接工序。

還通過數控套料可以提高材料的可利用率,節約材料。對薄板的下料,採用等離子弧切割、雷射切割或水切制設備,精度高、變形小,其優勢更加突出。

6、選用的焊接工藝方法應便於操作

焊接是整個生產工藝過程的核心工序,因此,首先應分析產品

採用先進焊接技術的可行性。只有焊接方法及其機被化和自動化水平確定之後,與之相適應的焊前備料、裝配和焊後處理等工藝方法及其先進性也大致可以確定。

目前規核工藝技術已經發展到較高水平,基本上能實觀機核化、自動化和機器人爆接,對構件採用自動焊方法的要求是:產品結構上的焊縫數最要多、焊縫長且直或規則(如管子的環焊縫);坡口製備、組裝要符合公差尺才的要求,焊接坡口清理必須乾淨;除了焊接設備外,一般還需要有焊接 變位機、滾輪支架、液壓矯形機械等自動化較高的輔助裝置的密切配合。只有這些要求都能滿足,採用自動焊才有可能。

7、易於保證熱處理質量

焊件熱處理方法的選擇,應考慮不同熱處理的要求及熱處理設備所需要的能源情況,,通常採用火焰加熱和電加熱兩種方法。

火焰加熱包括用氣體(煤氣、天然氣、液化石油氣等)、燃油、

煤的火焰加熱。火焰加熱的主要缺點是:工作條件差和熱效率低

(僅僅為20% ~30%)。但對大型球罐、圓筒形容器等,可採用氣體

火焰在內部加熱,外部保溫的措施,這樣可以在現場進行整體回火,並取得良好效果。

電加熱包括中頻加熱和工頻加熱兩種。可利用各種加熱用電阻絲、帶、片等元件加熱。電加熱方法的優點主要是:

(1)容易實現自動化,溫度控制精度高。

(2)熱效率高,特別是採用陶瓷纖維絕熱時,熱效率可達到

80%~90%。

(3)加熱均勻。

(4)清潔、無煙塵,勞動條件好。

整體熱處理時,必須要保證加熱溫度的均勻性,並嚴格控制熱處理工藝,否則會導致由於加熱溫度不均勻反而使應力增大。要根據焊接結構的具體情況擬定熱處理規範,其中包括不同溫度區的加熱、保溫溫度及保溫時間、冷卻速度、測溫 點的布置及允許的最大溫差等。

以上是大概情況,對於具體焊接結構應具體分析,靈活應用,儘量考慮全面些。

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