摘要：本文以机械设备加工过程中的厚板焊接工艺为研究重点，对其具体的问题、解决措施等进行了探讨。
关键词：机械设备；加工；厚板焊接工艺
前言
随着工程项目大型化的发展，机械设备也越来越大型化、重型化。在生产大型机械设备的过程中，厚钢板的焊接成为技术难题。在实际的焊接过程中，当钢板厚度超过１００ｍｍ时，经常出现焊接质量问题。具体表现在焊缝及周围裂纹过多，不符合探伤标准等。通过分析这些缺陷形成的原因，参照美国焊接标准（ＡＷＳ）等诸多标准中的焊接要求，经过不断的工艺改进，提出厚钢板焊接的具体工艺，较好的解决了机械设备加工中厚钢板的焊接问题。
1机械设备加工过程中厚板焊接工艺中存在主要问题
机械设备加工过程中的厚板焊接工艺处理时会存在一定的问题，使得机械设备的加工效果无法很好地满足实际工作的需求，进而导致机械设备焊接的整体效果不够良好，严重者甚至会威胁到设备的运行情况与使用寿命。在厚板焊接过程中经常出现的问题主要表现在裂缝与焊缝上。在对机械设备进行厚板焊接时设备焊缝及附近会出现裂纹，这主要是因为在对设备进行焊接时没有对其进行事先的预热，没有保证其焊接前的温度。
2机械设备加工过程中厚板焊接工艺的实施
2.1厚板焊接工艺
第一，进行破口处理。机械设备加工过程中的厚板焊接处理最基础的一步是进行开破口处理，要根据具体的施工情况适当形成双面V型破口。第二，在焊接之前要进行清理工作。在进行厚板焊接之前要对设备进行清理，主要清理的是破口将其两侧40mm左右范围以内的油脂、氧化皮、水分、铁锈等其他杂质。第三，对焊条进行烘干处理。根据机械加工厚板焊接相关标准的规定，在应用碱性焊条进行焊接之前，必须要对焊条进行烘干处理，烘干温度要求在300℃以上、350℃以下。加工制造相关的要求是对焊条烘干处理两个小时以上。在对机械设备进行焊接处理的过程中，要将焊条放置在100℃以内的保温桶内进行保存。第四，对每一个层间的预热温度进行科学控制。在进行厚板焊接时，在开展具体的焊接工作之前必须要对钢板进行预热处理。此步骤在厚板焊接中是非常重要的加工工序，在预热过程中要保证其符合钢板厚度以及其中的C含量。在进行气保焊焊接和焊接碱性焊条时，要确保预热温度达到了180℃以上，但不能超过200℃，同时还需要科学应用电加热的方式，使预热温度能够保持持续化的均匀。在对机械设备进行焊接时，要保证层间的温度控制在不低于200℃，不高于400℃。在此过程中如果焊接被中断，则需要进行重新的预热处理。第五，对热输入的焊接参数进行控制。焊接直径在3.2mm的打底焊在焊接过程中，要保证其电压参数在21~24V之间，电流在920~140A之间，焊接速度在150~230mm/min之间。焊接直径在4.0mm在焊接过程中，要保证其电压参数在22~25V之间，电流在160~230A之间，焊接速度在150~260mm/min之间，直径在1.2mm焊丝的二氧化碳气保焊在焊接过程中，要保证其电压参数在23~27V之间，电流在210~280A之间，焊接速度在260~360mm/min之间。第六，焊接操作。在厚板焊接过程中主要采用的是多层多道焊接的方式。薄焊层窄焊道不可以对立焊部位进行随意摆动。第七，及时进行UT探伤处理。在焊接施工到整体厚度的一半或者1/4时，要及时进行UT探伤处理，及时发现焊接中存在的问题，及时修理，以保证整体的施工质量。第八，焊后消氢处理。在焊接结束之后要进行后预热处理，温度一般控制在250~300℃之间，时间在3~4小时之间。在后预热处理结束之后要在设备上覆盖冷处理的材料，保证其与室内温度相符合。
2.2焊接残余应力
简单来说焊接残余应力就是热应力，在对热应力进行重叠加入处理之后可变为变应力。在机械设备加工中进行焊接处理时，焊接区域的融化速度要比其他区域高于很多倍，材料在这种情况下会出现受热膨胀的现象。而焊接区域旁边的冷区域受到这方面的影响，就会出现热应力。金属构件在焊接过程中，产生残余应力，高者在屈服极限附近。构件中的残余应力大多数表现出很大的危害作用；如使构件的强度降低、降低工件疲劳极限、造成应力腐蚀和脆性断裂，由于残余应力的松弛，使构件产生变形，影响了构件的尺寸精度。因此降低和消除构件的残余应力，就显得十分必要。
2.3计算残余应力
残余应力产生过程可用图1简单表示，在没有应力作用下从物体R中切取正方形的A部分。接着将切下来的A进行任意操作变成B，此时若要再想将其放入R，则需将其施加作用力变成C，然后如D将其放入R。若此时将力释放，则会像E中所示，所放入的部分与其周边均会发生变形。这就是产生残余应力的状态。反之，通过对切取部分变形量进行测量，可反推出残余应力的大小。这也是残余应力测试的方法。
图1残余应力产生过程
第一，温度场值的计算。在厚板焊接时如果输入热不大，那么其残余应力就降低，所以要利用等密度体积热源的方式对焊接热输入进行模拟计算。首先要对焊接截面进行获取，然后对热源截面的形状进行定义，之后根据具备一致单元长度和等体积密度热源长度是5.25mm，在此基础上进行温度计算。第二，对焊接残余应力进行计算。计算残余应力是要保证计算过程与虎克定律中的弹性应力变力关系相符合。对热应变用线膨胀系统进行分析，用密塞斯准则对塑性形变进行分析，对高温力学性能进行科学研究，这样才能保证残余应力的计算结果科学无误。
3提高机械设备加工过程中的焊接工艺改进措施
3.1提高制造人员的技术水平
首先，相关的操作人员需要结合自己工作的具体内容，在工作的过程中不断的进行练习，进行相关知识和经验的积累。同时开展互帮互助工作，老员工手把手的实地帮助新员工进行练习，以帮助他们更好的掌握技术，从而可以更好的进行在实际过程中的操作。鼓励新老员工进行创新，并他们把自己的经验总结出来，以书面化的方式进行展示和分享。
3.2完善对加工过程中焊接工艺应用的监管
从机械设备的焊接工艺出发，其企业负责人结合企业自身的发展需要，企业的市场发展状况及今后的发展趋势，制定出科学完善的焊接制度，在规范焊接活动的同时，积极贯彻国家相关法律规定，首先，焊接工作人员在上岗前，应取得国家相关部门颁发的技术资格证书，通过企业的检验后方可上岗；其次，在焊接制度中，除了对焊接流程进行明确外，还应对焊接材料的采购、使用做出相应的规定，避免焊接材料中出现劣质材料，影响焊接质量。。
3.3提高焊接设备的普及率
选购焊接设备时选择优质设备，有国家质量规定的，通过安全部门检验的正规产品，在仪器方面选购完之后还要相关技术人员很好的衔接工艺，在日常使用中，在后期相关企业聘请专业人员对焊接设备进行定期养护。此外，鼓励焊接人员进行相关设备的学习。
结束语
加工机械设备过程中，焊接厚钢板属于复杂的施工过程。焊接加工的时候，需要充分分析多方面因素，保证焊接整体质量，从实际加工生产中合理分析和总结焊接厚钢板的经验，分析焊接工艺和残余应力的影响，为以后发展大型设备提供依据和保障。
参考文献：
[1]唐立.机械设备加工过程中厚板焊接工艺的应用[J].现代制造技术与装备，2016，（2）：101-102.
[2]陈南.机械设备加工过程中的焊接工艺探析[J].科学与信息化，2018，（7）：41，43.
论文作者:伏麟旭,李占海
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/7
标签：厚板论文; 应力论文; 残余论文; 过程中论文; 机械设备论文; 加工论文; 焊接工艺论文; 《基层建设》2019年第11期论文;