（惠州市人防防护设备有限公司）
摘要：随着我国科技的不断进步，机械加工设备工艺技术也得到了快速的发展，同时使得企业的生产效率得到了大规模的提升。焊接是机械设备加工过程中最关键的工艺之一，其施工质量将直接决定着机械设备项目的整体工作效果。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
引言
随着社会的进步和发展，加工项目变得越来越大型，设备也变得更加重型化和大型化。机械设备生产加工过程中，焊接厚钢板逐渐成为主要的技术困难。实际进行焊接时，如果具备超过100mm厚度钢板时，将会出现一定的焊接质量问题，如过多裂纹和焊缝、不能满足实际规范等。从分析形成焊接缺陷的影响因素基础出发，依据国际标准规定设备焊接规范需求，不断改进和更新焊接工艺，完善焊接厚钢板工艺流程，可以在一定程度上有效解决焊接缺陷问题。
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。另外，在机械设备加工过程中受操作规范性的影响，也会出现气孔和夹渣等问题，这主要是因为在进行厚板焊接过程中，设备本身会存在一定的孔隙和夹渣。这些问题的存在严重的影响到了机械设备的加工效果，所以在具体的操作处理过程中要确保焊缝表面不存在焊瘤和裂缝等问题，二级以下焊缝表面不能有气孔、夹渣、裂纹等问题。
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。依据焊接机械设备的国际相关标准，在使用碱性焊条进行焊接前，需要对焊条进行300-350℃烘干，也可以依据加工制造标准保温2小时焊条。在焊接机械设备时，需要在100℃范围保温桶中合理存放焊条。第四，预热及层间温度的控制。由于钢板厚度达到了200mm，所以预热是必要的，根据钢板中Ｃ含量及其厚度。碱性焊条焊接及气保焊的焊接预热温度约为180-200℃，并保证预热均匀（可以考虑采用电加热），焊接过程中保持层间温度200-400℃。如焊接中断，需要重新进行预热。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。使用多层多道焊的焊接方式。薄焊层窄焊道，不可以随意摆动立焊部位。此外，立焊过程中，摆动的时候也不可以超过20mm。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
焊接残余应力实际上就是热应力，重叠加入可变应力。在进行焊接的时候，焊接区域熔化速度要远远高于其他区域，材料受热膨胀。受附近冷区域的影响，出现热应力。升高受热区域温度后会降低屈服极限，部分超过局部屈服极限而形成热压缩，冷却后会缩短区域，所以上述区域会出现一定残余应力。残余应力就是没有受到荷载时构件的应力，属于自相平衡内应力系统，即残余应力在所有荷载面上都存在拉力和压力、内力以及内力矩平衡。
2.3计算残余应力
在焊接结束之后要对焊接残余应力进行计算，通常情况下采用的是切条法。在机械设备进行表面焊缝加工过程中，要保证其平整性，在焊道上需要张贴上电阻应变片，然后根据切割方式对焊接表面垂直焊缝方向和焊缝方向中存在的应变释放量进行科学的测量。距离试件中心50mm范围内对实际的测量范围进行限定，这样才能够获取到垂直焊缝方向和焊缝方向中存在的应变释放量。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。同时，还要在此基础上分析退火效应。退火效应主要是针对硬化加工设备材料来讲的，如果材料与退火温度相符合，那么材料硬化加工历史就会丧失，只有冷却降低到退后温度之后才能够对材料进行硬化加工处理。在焊接处理过程中，如果母材和焊缝金属力学具有相同的性能，在对残余应力进行计算时，就要对焊缝金属的性能给残余应力所造成的影响进行仔细分析，这样才能够保证计算时不出现较高的焊接残余应力。在具体的实施过程中，由于没有添加过多的约束条件，所以对模拟过程中数值的约束也单纯是为了以免出现钢体位移的条件。这主要是由于焊接残余力虽然能够在构件表面上达到自相平衡，但对设备的刚度还是存在一定的影响，进而影响到设备的承载力、条形切割方式等。
结语
综上所述，机械设备加工中的厚板焊接工艺是一项复杂的施工过程，其具体的施工难度较大。因此，在焊接过程中必须要对其中存在的多重影响因素进行分析和考虑，并对其中存在的问题进行仔细研究，这样才能够保证焊接的整体效果。在具体的焊接过程中还要从实际价格生产状况出发，对焊接厚钢板的经验进行科学的分析和总结，并在此基础上分析焊接技术和残余应力的影响，为日后大型机械设备的焊接研究提供参考和保证。
参考文献
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