煤礦機(jī)械制造過程焊接變形及控制工藝

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摘要:本文針對(duì)煤礦機(jī)械制造過程中的焊接變形問題進(jìn)行分析研究，簡(jiǎn)要闡述了焊接變形問題，并對(duì)煤礦機(jī)械制造焊接變形問題的產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，焊接變形控制工藝的實(shí)施，有利于煤礦機(jī)械制造工作質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞:煤礦;機(jī)械制造;焊接變形

在機(jī)械化生產(chǎn)過程中，機(jī)械裝置對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)效率有非常重要的影響。在煤礦生產(chǎn)中生產(chǎn)機(jī)械裝置應(yīng)用非常關(guān)鍵，隨著我國(guó)煤礦資源開發(fā)效率的提升，促進(jìn)了煤礦機(jī)械制造的生產(chǎn)發(fā)展。但是，在實(shí)際的機(jī)械制造過程中，還存在有機(jī)械制造焊接工藝變形問題，影響到機(jī)械裝置產(chǎn)品質(zhì)量和性能，也會(huì)影響煤礦的安全生產(chǎn)。

1機(jī)械制造焊接變形問題的簡(jiǎn)要分析

機(jī)械制造過程中，使用焊接工藝進(jìn)行金屬連接是機(jī)械制造生產(chǎn)過程中的重要工藝手段。在實(shí)際的焊接工藝實(shí)施中焊接變形問題是主要的問題，造成了焊接質(zhì)量問題。焊接工藝實(shí)施過程中，要對(duì)焊接物體施加焊接應(yīng)力，通過焊接應(yīng)力的變化促進(jìn)焊接構(gòu)件實(shí)現(xiàn)結(jié)合，并對(duì)焊接構(gòu)建的自身內(nèi)應(yīng)力和外應(yīng)力造成影響，是導(dǎo)致焊接工藝出現(xiàn)焊接變形問題的主要因素。在實(shí)際的焊接工藝實(shí)施中，由于焊接工藝溫度控制不佳，導(dǎo)致焊機(jī)構(gòu)件出現(xiàn)焊接工藝均勻性問題。尤其是在實(shí)際的焊接工藝實(shí)施中，如果焊接溫度分布不均勻，焊接工藝溫度過高，將會(huì)對(duì)焊接構(gòu)件的冷金屬部分造成影響，形成焊接冷金屬部分膨脹或者部分收縮的問題，從而在焊接構(gòu)件外觀上形成了變形。其實(shí)際的原因就是由于焊接工藝實(shí)施導(dǎo)致焊接構(gòu)件內(nèi)部和外部應(yīng)力失去平衡，從而影響到焊接工藝的具體實(shí)施。在當(dāng)前煤礦機(jī)械制造過程中焊接變形問題主要包括收縮焊接變形、焊接彎曲變形以及波浪彎曲變形等形式，對(duì)焊接工藝實(shí)施造成嚴(yán)重的影響。對(duì)于機(jī)械制造生產(chǎn)質(zhì)量也有一定的影響。

2機(jī)械制造焊接變形問題對(duì)煤礦機(jī)械的影響

煤礦機(jī)械制造過程中，產(chǎn)生焊接變形問題，會(huì)極大程度上影響到煤礦機(jī)械的質(zhì)量以及機(jī)械的工作性能，具體包括以下幾方面。

2．1煤礦機(jī)械承載力影響

煤礦機(jī)械制造焊接變形出現(xiàn)后將會(huì)對(duì)煤礦機(jī)械的承載能力造成一定的影響。機(jī)械焊接變形對(duì)焊接構(gòu)件的應(yīng)力造成影響，并且對(duì)于整個(gè)構(gòu)件的焊接材料性能造成影響，一定程度上減少了焊接構(gòu)件材料的塑性性能，從而對(duì)整個(gè)焊接工藝造成影響，而材料塑性性能降低，也會(huì)影響到整個(gè)構(gòu)件的承載能力，也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)件性質(zhì)較脆，影響到機(jī)械承載，甚至增加了煤礦機(jī)械的故障概率。

2．2煤礦機(jī)械裝配工藝影響

煤礦機(jī)械制造焊接變形問題也會(huì)在一定程度上影響到機(jī)械裝配工藝實(shí)施。在現(xiàn)代機(jī)械制造過程中，都是高精度機(jī)械制造，機(jī)械制造中各零件以及構(gòu)件尺寸都要嚴(yán)格按照裝配圖紙進(jìn)行裝配，部分零件在裝配過程中出現(xiàn)有1mm誤差都將影響到整個(gè)裝配工藝實(shí)施。而機(jī)械制造焊接變形問題，將會(huì)影響到焊接構(gòu)件的尺寸精度、產(chǎn)生構(gòu)件變形、構(gòu)件膨脹以及構(gòu)件收縮等問題，嚴(yán)重影響到后期的煤礦機(jī)械裝置裝配，部分構(gòu)件會(huì)出現(xiàn)裝配不良的問題。

2．3煤礦機(jī)械性能影響

煤礦機(jī)械裝置焊接變形問題還會(huì)造成機(jī)械性能下降，尤其是對(duì)整個(gè)焊接構(gòu)件的抗腐蝕性能造成影響。在焊接工藝實(shí)施過程中，與周圍環(huán)境碳、氧、氫、氮等氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而對(duì)焊接構(gòu)件的性質(zhì)造成影響，尤其是對(duì)焊接焊縫造成塑性降低等問題，也同時(shí)影響到焊接接頭的抗腐蝕性能，造成抗腐蝕性下降的問題。

2．4煤礦機(jī)械生產(chǎn)效益影響

煤礦機(jī)械生產(chǎn)中出現(xiàn)焊接變形問題也會(huì)影響到煤礦機(jī)械生產(chǎn)效益，煤礦機(jī)械焊接變形對(duì)整個(gè)機(jī)械性能造成影響，導(dǎo)致機(jī)械發(fā)生故障的概率增加，無(wú)論是故障維修還是焊接變形問題處理，都將影響到煤礦機(jī)械生產(chǎn)成本，導(dǎo)致煤礦機(jī)械生產(chǎn)更加低效。

3機(jī)械制造焊接變形問題原因分析

機(jī)械制造焊接變形問題處理對(duì)于機(jī)械制造生產(chǎn)質(zhì)量提升有著非常重要的作用，而在機(jī)械制造焊接變形問題的處理過程中，要對(duì)引起焊接變形的因素進(jìn)行分析。首先，焊接材料因素。不同的焊接材料，其自身化學(xué)性質(zhì)不同，所以焊接性能也有所不同，焊接材料中的碳元素含量是影響材料焊接性的主要因素，碳含量大，其材料的焊接性能相對(duì)較低，引起焊接變形問題的概率就比較大。其次，機(jī)械構(gòu)件設(shè)計(jì)影響。在煤礦機(jī)械生產(chǎn)過程中，其主要構(gòu)件生產(chǎn)包括有承重材料生產(chǎn)、支撐材料生產(chǎn)等內(nèi)容，對(duì)于整個(gè)機(jī)械構(gòu)件的承載力和自身性能也有非常重要的影響。尤其是在焊接工藝實(shí)施過程中，不同的焊接工藝實(shí)施對(duì)材料的影響也不同，而焊接工藝設(shè)計(jì)效率較差，將會(huì)影響到焊接工藝實(shí)施效果，也會(huì)在很大程度上降低焊接工藝質(zhì)量。例如，在現(xiàn)代焊接工作實(shí)施中包括手工焊、埋弧焊、氬弧焊等多種方式，不同焊接工藝其對(duì)于材料焊接影響不同。實(shí)際材料焊接中選擇錯(cuò)誤的焊接方式將會(huì)造成焊接變形問題。

4機(jī)械制造焊接變形控制工藝的具體應(yīng)用

煤礦機(jī)械制造過程中出現(xiàn)焊接變形問題對(duì)于整個(gè)煤礦機(jī)械制造企業(yè)效益造成影響，所以在煤礦機(jī)械制造過程中，要對(duì)焊接變形問題進(jìn)行有效的控制，具體包括以下幾點(diǎn)。

4．1合理設(shè)計(jì)焊接工藝

焊接變形問題產(chǎn)生的主要原因就是焊接工藝設(shè)計(jì)，所以在煤礦機(jī)械制造焊接變形問題的處理過程中，可以從焊接工藝設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)入手，優(yōu)化焊接工藝設(shè)計(jì)效率，保證焊接工藝實(shí)施更加高效［1］。第一，對(duì)焊接材料合理選擇，有效減少焊接工藝中的變形問題。例如，在實(shí)際的焊接材料選擇中，機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)該對(duì)材料純度進(jìn)行檢測(cè)，鋼鐵材料中碳含量較高或者雜質(zhì)較高材料一律杜絕進(jìn)入焊接現(xiàn)場(chǎng)，從而控制焊接變形問題。第二，對(duì)焊接工件合理選擇，保證焊接工藝實(shí)施過程中的焊縫減少，從而控制焊接變形問題。例如，在當(dāng)前煤礦機(jī)械制造過程中選擇型鋼、沖壓件以及鍛件等工件進(jìn)行焊接，能夠有效地減少焊接變形問題［2］。第三，對(duì)焊接尺寸進(jìn)行合理控制，在實(shí)際的焊接工藝實(shí)施過程中，焊接接縫增大，也會(huì)導(dǎo)致變形概率增大，焊接構(gòu)件變形材料也有所增大，對(duì)材料尺寸進(jìn)行合理的控制。例如，在實(shí)際的焊接工藝實(shí)施過程中，遵循焊接焊縫最少原則，減少焊縫橫截面積，減少熔敷金屬量，能夠有效控制焊縫變形問題。第四，對(duì)焊接位置進(jìn)行合理選擇。減少焊接過程中的焊接縫收縮特性，從而在一定程度上減少焊接變形問題。

4．2焊接工藝的合理控制

焊接工藝實(shí)施過程中也應(yīng)該進(jìn)行合理的焊接變形控制，具體包括以下幾方面內(nèi)容:首先，在煤礦機(jī)械制造焊接工藝實(shí)施過程中，采取反變形法進(jìn)行焊接工藝實(shí)施，是焊接工藝實(shí)施過程中的重要方法，對(duì)于焊接變形問題處理有著非常重要的作用。具體實(shí)施過程中，是采用人工變形控制方法，預(yù)先設(shè)置變形量，并通過實(shí)際的焊接工藝實(shí)施對(duì)變形量進(jìn)行消除，從而防止焊接工藝實(shí)施過程中出現(xiàn)變形問題。采用反變形焊接工藝對(duì)于機(jī)械焊接變形問題控制有非常重要的作用，尤其對(duì)于機(jī)械設(shè)備的外殼焊接變形問題處理更加有效［3］。其次，采用預(yù)拉伸法進(jìn)行焊接變形問題控制。焊接變形主要是造成焊接工藝膨脹伸長(zhǎng)，所以在實(shí)際的焊接工藝實(shí)施過程中，可以進(jìn)行預(yù)拉伸處理，在焊接工藝實(shí)施完畢之后再進(jìn)行焊接拉伸還原，焊接工藝變形問題的處理有效。最后，采用剛性固定法進(jìn)行焊接變形問題控制。焊接固定法在具體的實(shí)施過程中主要是指將焊接構(gòu)件采用夾具或剛性胎具進(jìn)行有效的固定，通過對(duì)焊接接頭的固定，能夠在一定程度上降低焊接過程中的殘余應(yīng)力，并通過應(yīng)力控制，保證焊接變形問題得到有效處理。

4．3焊接矯正工作合理展開

焊接變形問題處理過程中，可以采用焊接矯正方法控制焊接工藝實(shí)施，也能夠保證焊接變形問題得到有效處理。首先，在焊接矯正工作實(shí)施過程中可以實(shí)施機(jī)械矯正方法，對(duì)于焊接變形問題進(jìn)行有效的處理，機(jī)械矯正方法控制具體是指在發(fā)生焊接變形問題之后，采用機(jī)械器具對(duì)變形位置進(jìn)行加壓、碾壓等工作處理，保證工藝控制更加有效，對(duì)變形問題進(jìn)行有效的處理。例如，在焊接矯正處理工作中，選擇錘擊、壓力機(jī)等機(jī)械裝置對(duì)變形進(jìn)行矯正處理，恢復(fù)焊接構(gòu)件原樣。其次，在焊接矯正工藝實(shí)施過程中可以選擇加熱矯正工藝進(jìn)行有效的控制，在實(shí)際的加熱過程中選擇使用氧乙炔火焰對(duì)焊接構(gòu)件進(jìn)行加熱控制，從而利用加熱工藝控制實(shí)際的變形問題，保證焊接工藝實(shí)施更加合理［4］。

5結(jié)束語(yǔ)

本文筆者針對(duì)煤礦礦用設(shè)備零部件相關(guān)焊接工藝設(shè)計(jì)、焊接工藝過程處理以及焊接矯正工藝實(shí)施三個(gè)方面闡述了焊接工藝變形問題的有效處理對(duì)策。希望能夠?qū)γ旱V機(jī)械焊接工藝實(shí)施有所幫助。

參考文獻(xiàn):

［1］劉云峰，單玉新，蘇燕宏．中部槽焊接變形分析及預(yù)防措施研究［J］．煤炭科學(xué)技術(shù)，2018，46(S2):183－186．

［2］林建新，羅田．大型鋼結(jié)構(gòu)制作中焊接變形的控制分析［J］．設(shè)備管理與維修，2018(02):35－36．

［3］沈克勤．大型鋼結(jié)構(gòu)制作中焊接的控制分析［J］．商品與質(zhì)量，2018(15):140+155．

［4］李寧．大型鋼結(jié)構(gòu)制作中焊接變形的控制分析［J］．居舍，2019(18):164－164．

作者：楊揚(yáng) 單位：神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司