A hegesztés olyan megmunkálási technológia, amely két vagy több különálló munkadarab felülete között hevítéssel, nyomás alkalmazásával vagy a kettő kombinációjával, töltőanyagokkal kiegészítve atomi kötést ér el. A nehéz építőipari gépek kulcselemeként a hegesztőkeretek minősége közvetlenül összefügg az egész gép biztonsági teljesítményével. A mechanikus csatlakozásokkal ellentétben a hegesztés kohászati kötést képez, amelynek alapvető feltételei közé tartoznak az energiaviszonyok, a környezeti feltételek és a kötési feltételek. Az energiaforrás szerint a hegesztés három kategóriába sorolható: fúziós hegesztés, nyomáshegesztés és keményforrasztás. Közülük a fúziós hegesztés a legszélesebb körben alkalmazotthegesztőgém gyártás, amely az ipari alkalmazások több mint 90%-át teszi ki.
I. Hegesztési kohászati alapelvek és hegesztőkeretek anyagválasztása
A hegesztési kohászat kulcsfontosságú elmélet, amely az olvadékmedence képződésének, a megszilárdulásnak, a fázisátalakulásnak és a hegesztési folyamat során bekövetkező kémiai összetételváltozásnak a törvényeit vizsgálja, és meghatározó szerepet játszik a hegesztőgémek teljesítményében. A hegesztőgémek olvadt medencéjét kis térfogat, magas hőmérséklet, rövid fennállási idő és gyors hűtési sebesség jellemzi, ami gyors kristályosodási folyamathoz vezet. A hegesztett fém megszilárdulása a fúziós zónában a megolvadatlan nem nemesfém szemcséken alapul, és a hőelvezetési irány mentén növekszik, különböző kristályosodási morfológiákat képezve a síkszemcséktől az oszlopos szemcsékig. A hőhatás -zóna (HAZ) az alapfém hegesztési hő által érintett, de nem olvadt területe. Mikroszerkezeti változásait a fűtési hőmérséklet és a hűtési sebesség együttesen határozza meg, ami különböző régiókat eredményez, mint például a fúziós zóna, a túlmelegedett zóna és a normalizáló zóna.
A hegesztőkeretek többnyire alacsony -ötvözött, nagy-szilárdságú acélból készülnek, mint például a BS700MCK2 nagy-szilárdságú lemezből, amelynek folyáshatára 700 MPa vagy annál nagyobb, és kiváló hegeszthetőség, hidegalakíthatóság és alacsony hőmérsékletű ütésállóság. Ez a fajta anyag egy alacsony-szén-dioxid-kibocsátású, alacsony-ötvözetű szerkezeti acél, amely kiváló hegesztési teljesítményt biztosít a szén-egyenérték és a hegesztési repedésérzékenységi index csökkentésével. A hegesztési folyamat soránhegesztő gémek, kémiai reakciók sorozata, például oxidáció, redukció és nitridáció megy végbe az olvadt medencefém és a környező közeg között. Biztosítani kell a varrat ésszerű kémiai összetételét, és a megfelelő hegesztési fogyóanyagokkal és a folyamatszabályozással el kell kerülni a hibákat.
II. A hegesztési hőfolyamat törvényének befolyásolása a hegesztőkar minőségére
A hegesztési termikus folyamat hegesztési kohászati reakciók, mikroszerkezeti átalakulások és feszültségi deformációk forrása. A hőtermelés, -átadás és -eloszlás törvényeinek alapos-tanulmányozása elengedhetetlen a hegesztőkeretek minőségének javításához. A különböző hegesztési módszerek jelentős különbségeket mutatnak a hőforrás jellemzőiben: az árnyékolt fém ívhegesztés viszonylag alacsony energiasűrűséggel, szórt hővel és nagy hőhatás-zónával rendelkezik; míg a lézerhegesztés és a plazmaívhegesztés koncentrált energiával és egy kis hőhatás-zónával rendelkezik.
A hegesztési hőbevitel az egységnyi hegesztési varrat hosszára jutó hőt jelenti, az E=60IU/(vη) képlettel számítva, ahol I a hegesztőáram, U a hegesztési feszültség, v a hegesztési sebesség és η a termikus hatásfok. A hegesztőgémek hegesztési folyamata során a túlzott hőbevitel növeli a csúcshőmérsékletet, lelassítja a hűtési sebességet, kiterjeszti a hőhatás-zónát, és durvává teszi a szemcséket, ezáltal csökkenti a szívósságot; az elégtelen hőbevitel felgyorsítja a hűtési sebességet, ami könnyen megkeményedett szerkezetek és hideg repedések kialakulásához vezethet.
A gyártás soránhegesztő búms, pontosan szabályozni kell az áthaladási hőmérsékletet, és megfelelő elő- és utófűtési{0}}folyamatokat kell alkalmazni. Vastag acéllemezeknél előmelegítést kell végezni a megnövekedett hőveszteség kompenzálására és a hidegrepedések megelőzésére. A hegesztési környezet is szigorú ellenőrzést igényel, beleértve olyan követelményeket, mint a munkaterület megvilágításának intenzitása, 2 m/s alatti szélsebesség és 60% alatti páratartalom.
III. Hegesztési hibaellenőrzés és hegesztési gém teljesítménygarancia stratégiák
A hegesztési hibák alapvetően az ellenőrizetlen kohászati folyamatok, illetve a kiegyensúlyozatlan termikus folyamatok megnyilvánulásai. A hegesztőkeretek gyakori hibái közé tartozik a porozitás, a salakzáródás, a repedések és az alámetszés. A porozitás olyan lyukak, amelyek akkor képződnek, amikor az olvadt medencében oldott gázok nem távoznak el a hűtés és megszilárdulás során, míg a salakzárvány a kohászati reakciók során keletkező oxidokból és szulfidokból származik, amelyek nem úsznak fel kellő időben az olvadt medence felszínére.
A repedések két kategóriába sorolhatók: forró és hideg repedések. A forró repedéseket a szemcsehatárokon lévő alacsony -olvadáspontú-elemek feldúsulása és a hegesztési feszültség hatására bekövetkező repedés következtében kialakuló folyékony filmek okozzák; hideg repedések keletkeznek a túlzott lehűlési sebesség és a diffundálható hidrogén felhalmozódása miatt kialakuló megkeményedett szerkezetek miatt. A teljesítmény megbízhatóságának biztosítása érdekébenhegesztő gémek, szisztematikusan értékelni kell a kötések mechanikai tulajdonságait, beleértve a szilárdságot, a szívósságot, a plaszticitást és a keménységet.
A hegesztett kötés három részből áll: hegesztési fémből, fúziós zónából és hő{0}}zónából, és általános teljesítménye e három részből áll. A fúziós zóna a kötés gyenge láncszeme, amely az egyenetlen szerkezet és a durva szemcsék miatt hajlamos repedés keletkezési hellyé válni. Az ésszerű hegesztési szekvenciák és folyamatparaméterek – például az öt-szekciós hátsó hegesztés optimalizált folyamata a gyökérhegesztéshez és a két-szekciós központi szimmetriahegesztés – a záróhegesztéshez való optimalizált eljárásával hatékonyan csökkenthető a hegesztési maradék feszültség és deformáció. A technológiai fejlődéssel a hegesztőgémek gyártási hatékonysága és termékminőségi stabilitása jelentősen javulni fog.
