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厚板與薄板焊接技巧

作者:小編 時(shí)間:2024/6/5 9:05:34

雖然焊接過(guò)程沒(méi)有什么所謂的技術(shù)秘訣,但實(shí)際焊接過(guò)程中有許多的焊接技術(shù)、方法以及工藝可以使焊接過(guò)程變得更加容易,這些工藝方法被稱(chēng)為技術(shù)訣竅。焊接技術(shù)訣竅可以節省時(shí)間、費用和勞動(dòng)力,甚至可以決定焊接的成功與失敗、利潤和損失。大多數的焊接工藝主要是以科學(xué)研究為基礎的,也有一些焊接工藝以實(shí)際焊接經(jīng)驗為基礎。這是實(shí)踐中一些實(shí)際焊接經(jīng)驗的綜合。

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了解生產(chǎn)中常見(jiàn)的焊接問(wèn)題以及解決方法,可以幫助解決一些常見(jiàn)的焊接問(wèn)題。優(yōu)良的設計準則這部分,闡述了設計焊縫時(shí)要考慮的關(guān)鍵因素;針對控制焊接變形問(wèn)題,介紹了產(chǎn)生變形的原因和對焊接變形的實(shí)際矯正。在其他的設計問(wèn)題中,討論了角接接頭的尺寸以及如何避免產(chǎn)生斷裂;簡(jiǎn)易設計概念主要介紹了一些常見(jiàn)的焊接應用實(shí)例;先進(jìn)設計概念討論了焊縫的彈性匹配問(wèn)題和焊接接頭放置問(wèn)題。針對結構鋼的焊接問(wèn)題,著(zhù)重介紹了一些常見(jiàn)的焊接材料和焊接實(shí)踐中成功的經(jīng)驗;在氧-乙炔切割方面,提供了解決焊接問(wèn)題的技巧,討論了切割應用以及氧矛和燃燒棒的性能;對于焊接結構中經(jīng)常用到的緊固件,主要介紹了常用螺栓、螺母以及如何應用。  

一、焊接工藝問(wèn)題及解決措施

1.1  厚板與薄板的焊接

1、用熔化極氣體保護(GMAW)和藥芯焊絲氣體保護焊(FCAW)焊接鋼制工件時(shí),如果工件的板厚超過(guò)了焊機可以達到的最大焊接電流,將如何進(jìn)行處理?解決的方法是焊前預熱金屬。采用丙烷、標準規定的氣體或乙炔焊炬對工件焊接區域進(jìn)行預熱處理,預熱溫度為150~260℃,然后進(jìn)行焊接。對焊接區域金屬進(jìn)行預熱的目的是防止焊縫區域冷卻過(guò)快,不使焊縫產(chǎn)生裂紋或未熔合。

2、如果需要采用熔化極氣體保護焊或藥芯焊絲氣體保護焊將一薄金屬蓋焊接在較厚鋼管上,進(jìn)行焊接時(shí)如果不能正確調整焊接電流,可能會(huì )導致兩種情況:一是為了防止薄金屬燒穿而減小焊接電流,此時(shí)不能將薄金屬蓋焊接到厚鋼管上;二是焊接電流過(guò)大會(huì )燒穿薄金屬蓋。這時(shí)應如何進(jìn)行處理?主要有兩種解決方法。

① 調整焊接電流避免燒穿薄金屬蓋,同時(shí)用焊炬預熱厚鋼管,然后采用薄板焊接工藝對兩金屬結構進(jìn)行焊接。

② 調整焊接電流以適合于厚鋼管的焊接。進(jìn)行焊接時(shí),保持焊接電弧在厚鋼管上的停留時(shí)間為90%,并減少在薄金屬蓋上的停留時(shí)間。應指出,只有當熟練掌握這項技術(shù)時(shí),才能得到良好的焊接接頭。

3、當將一薄壁圓管或矩形薄壁管件焊接到一厚板上時(shí),焊條容易燒穿薄壁管部分,除了上述兩種解決方法,還有其他的解決方法嗎?   

有,主要是在焊接過(guò)程中采用一個(gè)散熱棒。如將一個(gè)實(shí)心圓棒插入薄壁圓管中,或將一實(shí)心矩形棒插入矩形管件中,實(shí)心棒將會(huì )帶走薄壁工件的熱量并防止燒穿。一般來(lái)說(shuō),在多數供貨的中空管或矩形管材料中都緊密安裝了實(shí)心圓棒或矩形棒。焊接時(shí)應注意將焊縫遠離管子的末端,管子的末端是最易發(fā)生燒穿的薄弱區域。用內置散熱棒避免燒穿的示意如圖1所示。

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4、當必須將鍍鋅或含鉻材料與另一零件進(jìn)行焊接時(shí),應如何進(jìn)行操作?    

最佳工藝方法是焊前對焊縫周?chē)鷧^域進(jìn)行銼削或打磨,因為鍍鋅或含鉻金屬板不僅會(huì )污染并弱化焊縫,而且焊接時(shí)還會(huì )釋放出有毒氣體。

1.2 容器及框架結構的焊接

1、如果采用焊接工藝方法(例如釬焊)密封一個(gè)浮筒或密封一個(gè)中空結構的末端,在進(jìn)行焊縫的最后密封時(shí),為了防止熱空氣進(jìn)入容器而導致容器爆裂,將如何處理?

③首先在浮筒上鉆一個(gè)直徑1.5mm的減壓孔,以利于焊縫附近的熱空氣與外部空氣流通,然后進(jìn)行封閉焊接,最后焊密封減壓孔。密封焊接浮筒或密閉容器的示意如圖2所示。

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當焊接儲氣容器結構時(shí),也可以采用減壓孔。應注意的是,在密閉容器中進(jìn)行焊接是十分危險的,焊前應確保容器或管子內部清潔,并避免有易燃易爆物品或氣體存在。      

2、當需要采用熔化極氣體保護焊、藥芯焊絲氣體保護焊或鎢極氬弧焊將屏柵、金屬絲網(wǎng)或延伸金屬焊接到鋼結構框架上,進(jìn)行焊接時(shí)金屬絲網(wǎng)容易產(chǎn)生燒穿和焊縫未熔合現象,應如何進(jìn)行處理?

① 在金屬絲網(wǎng)或延伸金屬上放置非金屬墊圈并且將墊圈、金屬絲網(wǎng)和框架夾緊在一起,不允許采用含鉻或鍍鋅墊圈,墊圈應采用未涂敷的,見(jiàn)圖3(a)。 

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② 在被焊位置的墊圈上部放置一個(gè)更大的墊圈作為散熱片。上墊圈應具有一個(gè)比下墊圈更大的孔,以避免上墊圈也被焊接在一起。然后通過(guò)墊圈的兩個(gè)孔進(jìn)行塞焊,應使焊縫處于下墊圈部分。操作者可以采取一些其他的方法得到足夠的熱量并進(jìn)行焊接,注意要防止周?chē)翓呕蚪饘俳z網(wǎng)燒穿,見(jiàn)圖3(b)和(c)。

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③ 另一種方法是采用一個(gè)帶孔的金屬板條,將孔對準需要焊接的部位,并放置散熱墊圈,然后進(jìn)行塞焊,見(jiàn)圖3(d)。

1.3 焊接構件的修補

1、除了采用常用的啟釘器,還有哪些方法可以移除損壞或生銹的螺釘?這里主要介紹兩種方法。

① 如果安裝的螺釘在加熱時(shí)不會(huì )損壞,可以用氧-乙炔焊炬加熱戀螺母及其裝配件直到紅熱狀態(tài),然后迅速水淬以利于清除螺釘,在這個(gè)過(guò)程中可能需要幾次的加熱,冷淬循環(huán)過(guò)程。

② 如果螺釘槽、螺母或牙槽損壞或丟失,可以在螺釘頭的上部(或殘余部分)放置一個(gè)螺母,旋緊螺母,然后采用任何焊接方法在螺母和螺釘的內部填充金屬。這樣就會(huì )將螺母和螺釘殘余部分連接起來(lái),然后在螺母上放置扳手或牙鉗,迅速拔出螺釘。采用這種方法有利于提供一個(gè)新的握力點(diǎn)并可利用熱量使螺釘緊固,用焊接方法移除固定螺釘的殘余部分示意如圖4所示。

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2、如果有一個(gè)磨損的曲軸,用焊接進(jìn)行修復加固的最好方法是什么?修復磨損的曲軸時(shí)可以采用熔化極氣體保護焊、藥芯焊絲氣體保護焊或鎢極氬弧焊方法。但是要得到滿(mǎn)意的堆焊焊道形狀,必須注意以下4方面的要求。

① 使堆焊焊道方向與曲軸軸線(xiàn)平行。

② 先在曲軸下部堆焊一條焊道,然后旋轉曲軸180°堆焊下一條焊道,這樣可以平衡焊接應力,并可顯著(zhù)消除焊接熱變形。應注意的是,在第一條焊道上進(jìn)行順序堆焊將會(huì )引起曲軸翹曲。該堆焊工藝適合于對滾輪曲軸進(jìn)行修復和焊補。

③ 兩條焊道之間必須保持30%~50%的熔敷金屬重疊量,以保證焊接修復后機加工時(shí)保持焊道表面的平滑。

④ 采用手工電弧焊和藥芯焊絲氣體保護焊時(shí),必須用毛刷或切削的方法清理焊道之間殘留的焊劑。除上述曲軸修復方法,還可以采用在曲軸的每90°位置增加一條堆焊焊道,以進(jìn)一步減小焊接變形。在青銅或銅制零部件修復中,添加釬縫金屬比采用堆焊的方法在消除應力和變形方面更加有利。用焊接方法修復磨損曲軸的示意見(jiàn)圖5。   

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3、如果有一個(gè)鋼制軸承件卡在設備中,并且不想報廢該設備,應如何采用焊接方法進(jìn)行去除軸承?首先在軸承的內表面焊接一條焊道,靠焊道拉伸力減小軸承直徑,外加焊接過(guò)程的熱量應可使軸承活動(dòng)。直徑10cm的管如果在內表面布滿(mǎn)焊道將會(huì )使鋼管直徑收縮1.2mm。采用焊接方法清除卡住軸承的示意如圖6所示。

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4、油罐或船板結構經(jīng)常會(huì )產(chǎn)生裂紋,應如何防止?

首先在裂紋末端鉆一個(gè)小孔,以利于在較大的范圍內分散末端的應力,然后焊接一系列長(cháng)度不等的多道焊縫,增加裂紋前端鋼板的強度。防止鋼板產(chǎn)生裂紋擴展的示意見(jiàn)圖7。  

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2.1 加強板的定位及加厚

1、焊接加強板經(jīng)常被焊接到鋼板(基板)的表面,加強板外邊緣的角焊縫容易使加強板的中心部位翹起,離開(kāi)鋼板表面并產(chǎn)生角變形,如圖8(a)所示。

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這種現象會(huì )增加機加工和車(chē)削加工的難度,應如何解決這個(gè)問(wèn)題?解決的方法是在加強板中間部位采用塞焊或槽焊,將加強板表面與基板表面貼緊,消除變形以利于進(jìn)行機械加工。采用塞焊或槽焊方法定位加強板示意如圖8(b)所示。    

2、有時(shí)在基板的小區域內需要對基板加厚,但加厚區域不能超過(guò)整個(gè)基板的面積,應如何解決?將一厚板金屬嵌入基板需要加厚的部位,然后采用焊接方法進(jìn)行固定。在基板上嵌入厚板的示意見(jiàn)圖9。

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這樣可以給后續的機械加工、鏜削加工或鉆孔提供足夠的厚度,并可以代替設備中的大厚度零件或鑄造件。    

3、增強平板的剛性以承載負荷的標準方法是什么?增強平板的剛性以承載負荷的標準方法是在平板上垂直焊接一系列的角鋼,添加角鋼加強筋以增強平板剛性,如圖10所示。

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 2.2 控制噪聲和振動(dòng)

1、哪些技術(shù)措施可以用來(lái)減小金屬板的噪聲和振動(dòng)?噪聲問(wèn)題和振動(dòng)問(wèn)題一樣,同樣可以采用減小金屬板的共振頻率來(lái)解決。采用的主要方法如下:

① 以折疊、卷邊或槽形加強的方式增加剛性;

② 將平板截斷成一系列小的部分以增強支撐;

③ 采用表面噴涂層;

④ 在平板的表面粘結一層減振纖維材料。采用增加共振頻率減小噪聲的4種方法見(jiàn)圖11。

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在相對較低頻率時(shí)引起的振動(dòng),通常采用增加金屬剛度方法來(lái)減小振動(dòng),如圖12所示。 

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2、當要將一個(gè)平板在垂直方向與另一個(gè)平板進(jìn)行角焊縫焊接時(shí),如果現在只有C形夾具,應如何進(jìn)行工作?焊接時(shí)用一個(gè)鋼制擋塊或者一個(gè)矩形物體作為輔助工具,采用C形夾具和矩形擋塊夾緊角焊縫,如圖13所示。   

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