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摘 要: 本文以韩国国民大学与韩国社会企业的实际产学结合项目为研究对象,旨在鼓励学生利用自己的设计才能,充分地发挥创造力,来帮助社会企业,使设计知识在弱势群体中得以普及,提高社会各阶层对设计的认知,同时向高等院校的设计专业出示一种新的设计教育方式,并提高高等院校、教育机关的社会责任意识。笔者希望本文能在国内各高校设计教学和相关企业形象设计系统开发时作为有效的参考资料。
关键词: 社会企业;才能奉献;设计高校教育流程
一、研究背景与目的
笔者以韩国设计专门大学院对社会弱势群体(社会企业)进行“知识和才能”支援奉献的实际项目为研究背景,由国民大学设计研究院和社会企业支援部门(SESnet)一起携手完成对社会企业的帮助。与社会企业结合的项目是通过学生的创意才能,以社会奉献为基本出发点,与劳务为基础的一般产学结合项目是有区别的。设计成果可以提高社会企业的竞争力,并通过这样的过程将设计知识在弱势群体中得以广泛普及,提高社会各阶层对设计的认知。同时也是对新的教育方法论的摸索,向高等院校的设计专业出示一种新的设计教育方式,提高高等院校、教育机关的社会责任意识。
此文中记录并整理了社会企业“共同工作的世界”企业形象设计开发研究的过程和研究结果。最后笔者希望此论文能够在国内各高校设计教学和相关企业形象设计系统开发时作为有效的参考材料。
二、社会企业概况
通过对社会企业设计的支援,以企业综合形象设计系统为研究的核心,对社会企业的概念进行简单的了解。社会企业(social enterprise)是从英国兴起的,目前并无统一的定义。概括而言,社会企业就是其投资主要用于企业本身或者社会。与一般其他私有企业不同的是,它不只是为了股东或者企业的拥有者谋取最大的利润而运作,在中国通常称“福利企业”,社会企业从事的是公益性事业,通过市场机制来调动社会的力量。
社会企业通过商业运作,赚取利润用以贡献社会,所得到的盈余用于扶助弱势社群,促进地域发展及社会企业的本身投资,重视社会价值,多于追求最大的企业赢利。从这里也可以看出,社会企业是以“利润创出”和“社会目的”同时创收的企业。
1 韩国社会企业现状
社会企业在韩国法律上的定义为:“通过给社会弱势群体提供社会服务或就业机会,提升地域居民生活水平等社会目的,并实施财政以及服务的生产、销售等营业活动的企业”。现在在韩国对社会企业的认识还是相对较低,自然在创业过程中会遇到很多困难,为了支持社会企业创业,韩国政府将推出一系列政策来支持社会企业创业。
2 与设计教育部门相联合的必要性
首先,社会对社会企业的认知不足,其主要原因在于如何开拓销售渠道和宣传问题上,这些将直接制约社会企业的发展、人员招聘、销售等。也就是说,如果对社会企业的认知不足,无论企业生产出多好的产品,有多好的服务,也将会制约社会企业的良好发展。其次,由于社会企业的性质和雇佣人员的关系,社会企业将缺少一些经验丰富的经营者和专业人士、技术。
从以上可以看出,韩国社会企业是需要大量的宣传和多样化的活动来提高社会认识的,这里设计将会起着重要的角色。但由于很多社会企业刚起步的时候会面临很多财政和资金上的不足,与专业设计公司合作是一件很困难的事情。面对这样的社会问题,国民大学设计研究院作为专门教育机关本着社会意识帮助社会企业完善发展,提高宣传力度和企业竞争力。
三、设计活动的支持与运营方式(以社会企业“共同世界”为主要研究对象 )
“共同工作的世界”企业综合形象开发研究进行了约4个月。通过对“共同工作的世界”企业综合形象设计开发的采访和研究,实际提升企业的形象并以开发新的企业综合形象设计系统为目标。“共同工作的世界”通过SESnet的介绍,在金民教授的指导下,由1名博士、22名研究生组成的设计团队对本次项目进行了开发研究。通过对“共同工作的世界”清扫企业的调查总结出企业理念,通过对国内外同类型成功企业的调查,学习在设计宣传方面可以有效提高企业形象的方法和理念。之后展开创意和造型能力开发符合社会企业的综合形象设计。为了使完成度进一步提高,由SESnet的理事,国民大学TED专门设计大学院的11名研究人员和 Humming Company 的3名设计师组成的审查团,对最终结果提出意见并进行投票。
1 设计研究结果
最终在21个候补案中选取11个提
案。提案并不是到公司提交发表的形式,而是以展览的形式出现,邀请社会企业主要负责人前来选取适合自己企业的标志。通过此次展览企业负责人可以更主动地选取设计作品,并可以和设计师们近距离地沟通。
2 设计说明 〖HJ1.75mm〗
图3中,为了体现“共同世界”的〖LL〗企业文化和思想,以加号和除号为设计元素,把大家的努力和力量融合在一起,把爱分享,共同构建一个和谐温暖的社会。标志采用温暖的黄色和橘黄色,橘黄色圆形象征着太阳,用真诚和热情去给每一个消费者带来希望。
四、结论
【关键词】锅炉;压力容器;管道焊接技术;新发展
1.锅炉压力容器和管道焊接技术的概述
鉴于锅炉、压力容器和管道涉及到许多重要的工业部门,其中包括火力、水力、风力,核能发电设备,石油化工装置,煤液化装置、输油、输气管线,饮料、乳品加工设备,制药机械,饮用水处理设备和液化气储藏和运输设备等,焊接技术的内容是相当广泛的。目前国内外锅炉、压力容器和管道的焊接技术取得了引人注目的新发展。随着锅炉、压力容器和管道工作参数的大幅度提高及应用领域的不断扩展,对焊接技术提出了愈来愈高的要求。所选用的焊接方法、焊接工艺、焊接材料和焊接设备首先应保证焊接接头的高质量,同时必须满足高效、低耗、低污染的要求。因此,在这一领域内,焊接工作者始终面临复杂而艰巨的技术难题,要求不断寻求最佳的解决方案。通过不懈的努力已在许多关键技术上取得重大突破,并在实际生产中得到成功的应用,取得了可观的经济效益,使锅炉、压力容器和管道的焊接技术达到了新的发展水平。
2.锅炉、压力容器和管道焊接方法的新发展
锅炉、压力容器和管道均为全焊结构,焊接工作量相当大,质量要求十分高。焊接工作者总是在不断探索优质、高效、经济的焊接方法,并取得了引人注目的进步。以下重点介绍在国内外锅炉、压力容器与管道制造业中已得到成功应用的先进高效焊接方法。
2.1锅炉膜式水冷壁管屏双面脉冲MAG自动焊接生产线
上世纪80年代后期,日本三菱重工率先开发膜式水冷壁管屏双面脉冲MAG自动焊新焊接方法及焊接设备,并成功地应用于焊接生产。其特点是多个MAG焊焊头从管屏的正反两面同时进行焊接。焊接过程中,正反两面焊缝的焊接变形相互抵消。管屏焊接后基本上无挠曲变形。这是一项重大的技术突破。经济效益显著。我国如今已有十多条MPM焊接生产线正常投运。管屏MPM焊接的主要技术关键是必须保证正反两面的焊缝质量,包括焊缝熔深,成形和外形尺寸基本相同。这就要求在仰焊位置的焊接采用特殊的焊接工艺―脉冲电弧MAG焊。焊接电源和送丝系统应在管屏全长的焊接过程中产生稳定的脉冲喷射过渡。因此必须配用高性能和高质量的脉冲焊接电源和恒速送丝机。这些焊接设备的性能和质量愈高,管屏反面焊缝的质量愈稳定,合格率愈高。为进一步改进膜式壁管屏MPM焊机的性能,最近国产的管屏MPM焊机配用了第三代微要控制逆变脉冲焊接电源和测速反馈的恒速送丝机,明显提高了反面焊缝的合格率。
2.2锅炉受热面管对接高效焊接法
热丝TIG焊的原理是将填充丝在送入焊接熔池之前由独立的恒压交流电源供电。电阻加热至650~800℃高温,这就大大加速了焊丝的熔化速度,其熔敷率接近于相同直径的MTG焊熔敷率。热丝TIG焊不失为小直径壁厚管对接焊优先选择的一种焊接方法。改用当代最先进的全数字控制逆变脉冲焊接电源或波形控制脉冲焊接电源,则可容易地按焊接工艺要求,对焊接电弧的功率作精确的控制,确保接头的焊接质量。对现有的管子对接自动焊MIG焊机组织二次开发,将原有的晶闸管焊接电源更换成全数字控制逆变脉冲焊接电源,并采用PLC和人机界面改造控制系统,充分发挥MIG焊的高效优势。
2.3厚壁容器纵环缝的窄间隙埋弧焊
厚壁容器对接缝的窄间隙埋弧焊是一种优质、高效、低耗的焊接方法。自1985年哈锅从瑞典ESAB公司引进第一台窄间隙埋弧焊系统以来,窄间隙埋弧焊已在我国各大锅炉、化工机械和重型机械等制造厂推广使用,近20年的实际生产经验表明,窄间隙埋弧焊确实是厚壁容器对接焊的最佳选择。
最近,美国林肯(Lincoln)公司向中国市场推出交流波形参数可任意控制的AC/DC1000型埋弧焊电源。采用这种新一代的计算机控制埋弧焊电源,可使串列电弧双丝埋弧焊的工艺参数达到最佳的组合。不但可以获得窄间隙埋弧焊所要求的焊道形成,而且还可进一步提高交流电弧焊丝的熔敷率。可以预期,波形控制AC/DC埋弧焊电源的问世必将对串列电弧双丝窄间隙埋弧焊的推广应用作出积级的贡献。
2.4大直径厚壁管生产中的高效焊接法
随着输送管线工作参数不断提升,大直径厚壁管的需求量急剧增加,制造这类管材量经济的方法是将钢板压制成形,并以1条或2条纵缝组焊而成。由于厚壁管焊接工作量相当大,为提高钢管的产量,通常采用3丝,4丝或5丝串列电弧高速埋弧焊。5丝埋弧焊焊接16mm厚壁管外纵缝的最高焊接速度可达156m/h,焊接38mm厚壁管外纵缝的最高焊接速度可达100mm/h。
3.锅炉、压力容器和管道焊接自动化的新发展
焊接机械化是指焊接机头的运动和焊丝的给送由机械完成,焊接过程中焊头相对于接缝中心位置和焊丝离焊缝表面的距离仍须由焊接操作工监视和手工调整。焊接自动化是指焊接过程自启动至结束全部由焊机的执行自动完成。无需操作工作任何调整,即焊接过程中焊头的位置的修正和各焊接参数的调整是通过焊机的自适应控制系统实现的。而自适应控制系统通常由高灵敏传感器,人工智能软件、信息处理器和快速反应的精密执行机构等组成。为加速本行业焊接生产现代化的进程,增强企业的核心竞争力,应尽快提高焊接自动化的程度。
3.1厚壁压力容器对接接头的全自动焊接装备
德国Babcock-Borsig公司与瑞典ESAB公司合作于1997年开发了一台大型龙门式全自动自适应控制埋弧装备。专用于、厚壁容器筒体纵缝和环缝的焊接。该装备配置了串列电弧双丝埋弧焊焊头,由计算机软件控制的ABW系统和激光图像传感器。
在焊接过程中激光图像传感器连续测定接头的外形尺寸,测量数据通过计算机由智能软件快速处理,并确定所要求的焊接参数和焊头位置。系统软件可调整每一填充焊道的4个焊接参数:焊接速度,焊接电流,焊道的排列和各填充层和盖面层的焊道数。因此,该系统可使实时焊接参数自动适应接头整个长度上横截面和几何尺寸的偏差。该装备不仅大大提高厚壁容器的焊接生产率,而且确保形成无缺陷的厚壁焊缝,同时显著降低了焊工劳动强度,改善了工作环境。
3.2厚壁管件全自动多站焊接装置
火力和核电站的主蒸汽管道,其壁厚已超过100mm,焊接工作量相当大,迫切需要实现焊接生产的全自动化,以提高生产率。每个焊接工作站由焊接操作机,翻转机构,滚轮架,夹紧装置和焊接机头及焊接电源等组成。所有的焊接工作站由中央控制器集成控制。适用的管径范围为139~558 mm,壁厚18~100 mm.管件长度大于1800 mm.可全自动焊接直管对接,直管与弯管接头,直管与法兰以及直管与端盖对接接头。焊接方法采用窄坡口热丝TIG焊。
在该自适应控制系统中,采用黑白摄像机检测坡口边缘的位置。采用彩色摄像机监控电弧和填充丝的位置。通过检则焊丝加热电流控制填充丝的垂直方向的位置。这种控制方法是利用黑白摄像机的图像,经过计算机图像处理,确定内外边缘的照度差。当焊接条件变化时,系统将自动调整摄相机快门的曝光时间。以达到给定的照度,使焊枪始终保持在焊接开始时调整好的位置。壁厚管件全自动多站焊接装置基本上实现了焊接作业无人操作。只需要一名操作人员在主控制室内设置管件的原始条件并在焊接过程中进行监控。
3.3大直径管对接全位置自TIG焊机
关键词:不锈钢复合钢板;埋弧焊;焊接工艺
0前言
不锈钢复合钢板是一种以碳钢为基体单面或双面整体连续地包覆0.1-20mm不锈钢的两种金属高效节能材料。它充分发挥两种材料特性优势,既具有不锈钢的耐腐蚀、耐磨性、抗磁性、豪华性和装饰性;又具有碳钢良好的可焊性、成型性、拉延性和导热性。随着社会的发展,不锈钢复合钢板在石油、化工、制盐制碱等国民经济各行各业得到广泛使用,传统的焊接方法显然已经不能适应设备制造行业的发展速度。本文以某炼油厂原料预处理装置中常压塔(材质为S11348+ Q245R的不锈钢复合板)为例,阐述埋弧自动焊在不锈钢复合钢板中的焊接技术。
1常规的焊接工艺及方案
1.1主体材料的机械性能
常压塔设备主体材料为3mm的S11348不锈钢板复层和18mm的Q245R的碳素钢基层钢板复合而成,其材料的力学性能符合GB713―2014,见表1。
1.2常规焊接工艺的制定
复合板的焊接与一般材料不同,要求复层焊缝的化学成分与复材的化学成分基本一致,具有和复材相当的耐腐蚀性能及其他的特殊性能。首先要考虑合理的焊接坡口,其次是选择合理的焊接材料和焊接工艺规程。坡口形式如图1所示。
施焊时,按照图2焊接接头进行施焊,焊接顺序及焊接方法见表2.
1.3常规焊接方法的存在的缺点
从以上的焊接方法来看,至少存在两方面的缺点:一是手工打底焊接时熔渣不易析出,存在大量的熔渣和未融合缺陷,焊缝返修率达70%。二是焊接劳动强度大,打磨及清理程序多,焊接速度慢,弧光及烟尘污染大,对所操作的电焊工的焊接水平要求高。
2埋弧自动焊的应用
针对以上的缺陷及问题,通过分析,决定采用不锈钢复合板采用易操作且效率高的埋弧自动焊工艺
首先按照NB/T47014-2011《承压设备用焊接工艺评定》作焊接工艺评定。对焊接接头简图做简单修改,如图3.
焊接参数表见表3
焊后对焊接接头进行X射线探伤、拉伸、侧弯和冲击检测各项试验数据均符合要求,见表4.
3在产品制造中的应用
焊接工艺评定合格后,在常压塔的施焊过程中,严格遵循了焊接工艺的要求,对易出现缺陷的部位扩大了RT检测比例,结果发现焊接返修率仅为3%,机械化利用率高,焊接人员劳动强度降低,生产效率得到大大的提高。
参考文献
[1] NB/T47002.1~47002.4-2009 压力容器用爆炸焊接复合板.
[2] GB150-2011 压力容器.
关键词 船舶焊接技术;焊接工艺;节能环保;机械化;自动化
中图分类号 U671 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)092-0180-02
随着中国经济的快速发展,作为现代工业技术的基础技术的造船焊接技术是评价造船质量的一个重要指标,焊接的工时和成本在船体建造中占整个船体建造工时和成本的30%至50%,焊接效率直接影响到造船周期和船舶建造成本。因此,充分认识到的发展和应用焊接技术的应用现状,深刻分析当前存在的主题要问题,并采用新技术,加快发展的步伐是摆在世人面前的重要课题。
1 船舶焊接技术的应用现状
经多年发展的动力积蓄,船舶焊接技术在国际船舶工业结构调整的浪潮中抓住机遇,在生产技术的生产数量,生产效率等方面得到了很大的提高,实现了跨越式发展,在国际航运业中占据越来越重要的位置。船舶焊接工艺实现发展和进步,在造船业的焊接工艺的应用水平不断提高,焊接材料,焊接设备和焊接方法,实现了不断更新,在造船行业的发展起着重要的作用。
1.1 焊接方法实现不断优化
随着焊接工艺以及焊接设备和焊接材料,先进的开发,焊接方法也进行了改进,得到了优化发展。现在被广泛应用的CO2气体保护角焊缝角焊自动或半自动的方法大大提高了焊接的效率,促进船舶工业的快速发展。
1.2 焊接材料更加优质化
船舶焊接工艺的逐步推进,更接近国际化的发展方向,焊接材料也将被更新。当前,国内造船过程中,主要使用的电极,CO2气体保护焊丝和埋弧焊焊接材料的焊接材料。其中,当建造的船体,普通的手动重力焊接杆和高效铁粉电极的电极。一般分为不同的实芯焊丝和药芯焊丝CO2气体保护电弧焊接制造工艺生产的目的,一般分为普通药芯焊丝,金属芯药芯焊丝气体保护焊和垂直通量芯线。金属芯药芯焊丝具有良好的性能,开发和利用国际先进船厂的竞争。此外,埋弧焊焊接材料是一种已经被下的青睐,造船业,焊接材料,它的工作环境,并确保在造船行业使用的焊材焊接缝隙的质量比。逐步优化国内焊接材料的发展正在迅速减少,国内各大船厂手工焊条,焊接材料生产和应用的不断更新和发展。双丝埋弧自动焊接,如国内焊材逐步替代进口焊材金属粉芯药芯焊丝本地化,药芯焊丝用量稳步增长,继续优化其性能。
1.3 焊接新工艺得到应用与推广
重要的国内船厂积极学习国外先进技术,引进外国飞机的子装配和焊接生产线,自动焊接单面焊双面成型的新技术,同时,使用半自动或全自动的平面焊接的船体分段的体系结构气渐渐保护角焊接工艺。CO2气电垂直自动焊工艺在船上台大折叠,焊接垂直的煤层已被广泛使用,可以使可达15 cm~30 cm的稳定接缝牢固地焊接在一起,使焊接效率大大提高,远远性能超过旧的技术。
1.4 焊接设备逐步机械化、自动化
焊接过程中,焊接设备更换的进展迅速,逐步淘汰原来的旋转式直流弧焊机,CO2气体保护焊机可广泛的应用,这是一个长期的经济价值的新设备。目前,国内各大船厂的应用SCR CO2气体保护焊,焊接技术的改进,逆变CO2气体保护焊应用程序的频率逐渐提高。 CO2气体保护焊机的应用和推广,可以减少焊接耗材,降低了焊工的数量,降低成本的焊接工艺,提高焊接效率的焊接工艺的发展,有着深远的影响。
2 焊接存在的问题及缺陷
2.1 气孔
焊接时熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来形成的空穴就是气孔。焊接中存在气孔,会降低焊缝的强度,破坏焊缝的密封性,焊缝的有效面积减小。一般在两种情况下生成并分为两类:一是在高温下溶解在液态金属中,气体的突然下降的溶解度,如氢气,氮气等,二是溶解在液态金属的气体,如CO等。主要是因为芯锈蚀或药皮变质,剥落;焊条或焊剂未烘烤;焊伞边缘不洁,存在水分、油脂和铁锈;保护湿气体污染或交通,焊接电流过大、电压太高、太长电极伸长率;焊接太快。
2.2 咬边
焊接时焊接参数选择不当或操作工艺不正确,当焊接金属没能填满母材焊趾或焊根的熔化凹槽时,使焊缝边缘留下的凹陷称为咬边。咬边使母材金属接头的有效工作界面减少,从而在咬边处造成应力集中,减弱了焊接接头的强度,承载后有可能在咬边处产生裂纹,甚至引起结构的破坏。造成咬边的主要原因有:焊接电流过大;焊接速度过快或运条不稳,以致没能加上足够的填充金属;在角焊时,造成咬边的主要原因是运条角度不准或电焊电弧拉得太长等。
2.3 夹渣
夹渣或夹杂物是由于炉渣不干净,在焊缝金属中的残余物。炉渣将焊接接头的延展性和韧性的降低;尖角渣,导致应力集中,特别是用于淬火倾向较大的焊接金属,容易产生焊接裂纹,在所说的熔渣风口浪尖上形成巨大的压力。形成的主要原因是焊件表面,焊接前清理不良(如油,锈等),焊料层之间的清理不彻底,覆盖潮湿和焊接材料选择不当,电极;焊缝边缘有氧切或碳弧气刨残留渣,焊接电流过小,焊接速度太快。另外,使用酸电极时,由于电流太小或所输送的物品和不当形成糊剂残余物。
2.4 裂纹
焊接过程中或焊接完成后在焊接区域中出现的金属局部破裂的表现称为焊缝裂纹。焊缝金属从熔化状态到冷却凝固的过程经过热膨胀与冷收缩变化,有较大的冷收缩应力存在,而且显微组织也有从高温到低温的相变过程而产生组织应力,更加上母材非焊接部位处于冷固态状况,与焊接部位存在很大的温差,从而产生热应力等等,这些应力的共同作用一旦超过了材料的屈服极限,材料将发生塑性变形,超过材料的强度极限则导致开裂。焊接裂纹可能发生在焊缝金属内部或外部,或者在焊缝附近的母材热影响区内,或者位于母材与焊缝交界处。裂纹的存在大大降低了焊接接头的强度,并且焊缝裂纹的尖端也成为承载后的应力集中点,成为结构断裂的起源。
2.5 未焊透、未熔合
未焊透是指焊接时接头根部未完全熔透,抑或是焊件边缘或者前一道焊层未能充分受热熔化,熔敷金属却已覆盖上了,造成熔敷金属未能很好和焊件边缘熔合在一起。未焊透常出现在单面焊的根部和双面焊的中部。运条速度太快;焊条角度不当或电弧发生偏吹;坡口角度或对口间隙太小;焊件散热太快;氧化物和熔渣等阻碍了金属间充分的熔合等是产生未焊透产生的原因。在焊件与焊缝金属或焊缝层间有局部未熔透现象称为未熔合。焊接线能量太低;电弧发生偏吹;坡口侧壁有锈垢和污物;焊层间清渣不彻底等是产生未熔合的原因。未焊透和未熔合不仅使焊接接头的机械性能降低,而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点,承载后会引起裂纹。
3 船舶焊接三大主要方法及提高焊接质量的措施
船舶焊接工件巨大的,形状复杂,施工环境差。常见方法有:①自动埋弧焊焊接:普通的单核和双丝埋弧焊,FCB法,射频法,FAB法;②的CO气体保护焊:传统的CO半自动焊,双丝自动焊(MAG)、自动角焊,二氧化碳气体保护单面焊,二氧化碳气电垂直自动焊;③手工焊条焊接:焊接下游铁粉焊条电弧焊、深穿透焊、重力焊等等。为了提高焊接质量,需要做好以下工作。
3.1 焊缝的焊前检验
焊接缝钉焊接缝间隙、槽和所谓的焊缝错边了,定位焊和焊接质量的清洁状况做好检查焊前检查。焊接前检查内容、精度标准、试验方法,涉及多个项目,还应注意下面的问题:
1)清除焊缝坡口区域的铁锈,氧化皮,油污,杂物和车间底漆,并保持清洁和干燥。
2)焊接必须在潮湿,多风或过冷的开放空间进行,反应正确的屏蔽焊接作业区,一般强度船体结构钢,如焊接环境温度低于0,材料的碳当量大于0.41%,采取焊前预热措施。
3)高强度钢,铸钢和锻钢船体结构件的焊接,应咨询有关工艺文件对船舶进行检查,严格执行焊接电弧,定位焊,预热和焊后保温隔热或热处理等措施。
3.2 焊缝的焊接规格和表面质量检验
焊接的焊接规范对接焊缝类型和规模的要求。焊接型对接焊缝、角焊缝、搭接焊缝和塞焊。角焊缝类型分别角焊缝的单面,双面全熔透角焊、缝交错断续角焊、接链断续角焊、缝挖孔焊接。焊缝表面质量检验焊接质量的检验应首先检查的项目,即使检验和批准后,其内部最终焊缝气密性试验的质量抽查。
3.3 焊缝内部检验质量
焊缝质量检查中发现的焊接规格尺寸和表面质量的检查和修复缺损的完成,并重新检查和批准。内部品质的焊接,可用于测试射线,超声波,渗透,磁粉探伤,或其它适当的方法。另外,液压、气动、煤油(实际上渗透探伤试验)也可以被用作内部的焊缝质量检查装置。
4 船舶焊接工艺的发展展望
船舶焊接工艺随着信息技术的发展,仍呈现出较大的发展空间。焊接工艺更加趋向机械化、自动化发展方向,并注重节能、高效的发展模式。
1)焊接工艺的机械化、自动化发展方向焊接工艺机械化、自动化是船舶工业的一大发展趋势。
2)焊接材料的发展将不断促进焊接工艺进步。到2010年时,我国已经成为世界一流的造船大国,但不得不承认,在船舶制造中,焊接技术水平相比于日本和韩国等国家,还存在着一定的差距,焊接材料的使用上,还明显落后于这些先进国家。未来的发展中,应努力实现焊接材料的现代化,以推动焊接工艺的发展。
3)研究机械手、机器人焊接。科学技术的飞速发展,数字化信息技术的日新月异,都将对船舶焊接工艺产生重要影响。 在焊接工艺未来的发展中,相关技术人员也应充分意识到这一点,并大胆进行创新,尝试研发更高端的、具有引领性的焊接工艺。
参考文献
[1]通八达,沈建斌.船舶焊接中常见缺陷的形成机理及防止与修正措施研究与探讨[J].中国水运,2010,10(11):119-120.
[2]赵伯楗,曹凌源,郑惠锦等.船舶高效焊接工艺及装备[J].国防制造技术,2010,03.
关键词: V形坡口;焊接
中图分类号:P755.1
一、焊接技术发展的现状――焊接工艺高速高效化
近年来随着制造业的蓬勃发展,提高焊接生产的生产率,保证产品质量,实现焊接生产的自动化和智能化越来越受到焊接生产企业的重视.现代智能控制技术、数字化信息处理技术、图像处理及传感器技术、高性能CPU芯片等现代高新技术的融入,使现代焊接技术取得了长足进步.现代焊接技术的发展水平主要体现在:焊接工艺高效化、焊接电源控制数字化、焊接质量控制智能化、焊接生产自动化,以及智能化技术和以激光焊接为代表的先进焊接技术取得的突破与发展。
在多丝多弧焊接新工艺方面,日木、瑞士、德国等国公司在多根焊丝配以单个或多个电源方而开展了大量的焊接研究工作.在提高焊接生产速度和金属熔敷率方而取得了一些实用化的成果。例如日木的藤村告史开发的多丝焊接系统,可用于角焊缝的高速焊接.焊速可以达到1.8 m/min。
新材料的研制、先进焊接工艺的应用不仅降低了材料与能源的消耗,而且将焊接对自然资源的影响降低到最低程度,通过消除烟尘、噪音和辐射。以下根据笔者多年的工作实践谈谈V坡口焊接技术改进后的体会。
二、工程背景
在海洋工程制管工艺流程中,φ406--φ914 mm的钢管多年来一直采用半自动焊与自动焊相结合的焊接方法,采用的坡口形式如图1所示。
该焊接坡口形式主要存在以下缺点:
(1) 工序较多。采用单而坡口形式,需要采用STT张力焊进行封底焊接,然后采用φ2.4 mm焊丝焊接1-2遍,再用小4.0mm焊丝完成焊接。焊接工序见表
1。
(2) 安全隐患较大。由于STT张力焊工艺具有熔深较小的特点,在平焊位置进行焊接时易产生焊瘤等缺欠,适合450位置向下焊,因此,每个纵缝管件在封底前必须吊到450位置,吊装频繁
(3) 产生未熔合的焊接缺陷较多,焊接质量不易保证。
三、焊接工艺改进
就以上存在问题,应该关注的是:而对严峻的生产形势,如何提高生产效率、降低劳动强度、改善工作环境。要想在施工人员缺口大、生产任务繁重等形势下,安全优质地完成施工任务,只有打破常规,创新思维、创新管理.走创新提效之路,充分利用自动化程度较高的设备和先进工艺,才能实现提高生产效率的目标。为此,在完成工作的同时注重技术革新,并努力改善工作环境,提高工作质量。通过多方请教和咨询.得到采用大钝边、无间隙的方法可省去封底焊接工序的结论。
针对以上改进思路,制订了详细的实施方案并组织有丰富经验的焊接人员,利用工程余料,针对可能会出现问题的环节,进行了相对应的一次又一次的试验,通过几十次的模拟试验,并聘请检验人员对每个焊接试件进行检验摸底工作,就GB 712D36, E36-Z35等材质的钢管主要采用JW-1焊丝、SJ101焊剂、STT JM-58焊丝进行试验,最后得到埋弧焊焊接电流从450一 750 A的所有熔深数据终于开发出V形坡口大钝边焊接工艺,得出了合理的焊接工艺参数,见表2。
经检验,采用该工艺完成的焊缝,通过了VT,UT,RT,MT等NDT检验并且无缺陷,结果合格;同时,从焊道上切取焊缝试样进行拉伸、弯曲、冲击、硬度等力学性能试验,结果合格。宏观腐蚀试验结果合格。
此工艺的坡口而积减小了45%,从而也明显节约了填充焊材量。以1 m长壁厚16 mm的纵缝为例,新旧焊接工艺所用焊材量分别为1.17 kg和1.9 kg,采用新工艺应用后可节省焊材约38%。
四、新工艺应用效果
新焊接工艺试验成功后,首先应用到渤中海洋石油结构项目的拉筋、隔水套管卷制工作中,发挥了巨大优势。使用情况介绍如下:
(1)坡口形式
此工艺采用了如图2所示坡口形式。这种坡口形式主要特点为大钝边、无间隙,在焊接工艺上全部采用埋弧焊焊接,从而达到取消封底焊接工序的目的。焊接工序见表3
(2)节约人工和设备
由于减少了工序,人员减少了1/3,少用1台SIT张力焊焊接设备,减少了1次吊装。
(3)使用情况统计
此工艺已经经过项目的验证,应用情况见表4,主要在φ914 mm以下的钢管卷制中使用包括拉筋、隔水套管环缝和纵缝的焊接。所有焊接的钢管焊接质量均达到相关焊接规范要求。
关键词:电焊机;大电流;碰焊机;稳定;高效
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.002
1 焊接制造概述
随着现代工业科学与技术的高速发展,作为机械制造重要手段之一的焊接技术,已被广泛应用于机械制造业的各个部门。在航空航天,能源动力,桥梁,压力容器,船舶等工程结构中,焊接是其制造过程中不可缺少的热加工技术,同时现代工业科学与技术也对焊接提出了更高的要求。可以说一个国家的焊接技术发展水平往往也是这个国家工业科学与技术现代化发展的重要标志之一。
1.1 焊接技术基础
焊接技术是一种集成技术,它涉及焊接方法,焊接工艺及焊接过程控制等。焊接过程通常由热过程,物理化学冶金过程及应力变形过程组成。金属等固体材料所以能保持固定的形状是因为其内部原子间距而形成了牢固的结合力。要把分离的金属连接在一起,从物理本质上讲就是要使分离金属的连接表面上的原子彼此接近到金属晶格距离。
1.2 焊接分类
焊接的本质是如何利用外部能量实现连接。目前已发展了数十种焊接方法,焊接方法分为三大类,即熔焊,固向焊和钎焊.碰焊则属于熔焊中的电阻焊,即碰焊接头形成过程伴随有融化结晶的过程。
2 螺柱焊及应用
螺柱焊是将金属螺柱或其他紧固件焊接在工件上的方法。目前在汽车,造船,机车等诸多行业应用很广的螺柱焊属于一种加压熔焊,它兼有熔焊和压焊的特征。将螺柱的一端与板件表面接触,通电引弧,待接触面熔化后,给螺柱一定压力从而完成焊接。
2.1 螺柱焊的应用
螺柱焊在安装螺柱或类似的紧固件方面可以取代铆接,钻孔,焊条电弧焊,电阻焊或钎焊。可以焊接低碳钢,低合金钢,铜,铝及其合金材质制成的螺柱,螺钉,销钉以及各种异型钉,广泛应用于高层钢骨结构建筑,工业厂房建筑,公路,铁路,桥梁,塔架汽车,能源,交通设施建筑,机场,车站,管道支架,起重机械及船舶舾装等
2.2 螺柱焊的分类
实现螺柱焊接的方法有多种,与之相对应的焊机也有所不同,螺柱焊机在国类有多种非正规名称,如种焊机,植焊机,种钉机,植钉机,螺钉焊机,螺丝焊机,碰钉机,碰焊机等,均是指螺柱焊机。螺柱焊机根据所用电源和接头形成过程的不同寻常可以分为三种基本形式:电弧螺柱焊,电容储能螺柱焊,短周期螺柱焊。
3 船用螺柱碰焊机种类
第一种是焊接窗户螺柱的电弧螺柱焊,螺柱直径较大,一般在8毫米到18毫米之间,电弧螺柱焊是电弧焊方法的一种特殊应用。
第二种是焊接绝缘碰钉的短周期螺柱焊,螺柱直径较小,一般在3毫米到5毫米之间,短周期螺柱焊是焊接电流经过波形控制的电弧螺柱焊,是普遍电弧螺柱焊的一种特殊形式。绝缘螺柱焊机按工作电压可以分为220V交直流碰焊机和380 V交流碰焊机。
3.1 船用储能式螺柱焊
储能式螺柱焊机采用大容量电容作为焊接能量的来源,通过可控硅精确控制放电时间,以瞬间低电压,强电流的方式将螺柱尖端迅速熔化,使螺柱和工作面间隙快速合并,将螺柱牢固地焊接在工作面上,整个过程持续约1~3s.以充于电容器中的电能瞬时放电产生电弧热来连接螺柱与工件的方法,称为电容放电螺柱焊。由于在焊接前电能已经储存在电容器内,故又称为电容储能螺柱焊。根据引弧的方式不同,将电容储能螺柱焊分为成预接触式,预留间隙式和拉弧式三种焊接方法。
3.1.1 预接触式
预接触式电容储能螺柱焊的特征是先接触后通电,再完成焊接。因电流密度很大,瞬间被烧断而产生电弧。在电弧燃烧过程中,待焊面被加热熔化,这时由于压力一直存在,因此螺柱向焊件移动,待螺柱端与焊件接触,电弧熄灭,即形成焊缝。
3.1.2 预留间隙式
预留间隙式电容储能螺柱焊的特征是留间隙,先通电后接触放电加压,完成焊接。
3.1.3 拉弧式
拉弧式电容储能螺柱焊的特征是接触后拉起引弧,再使电容放电完成焊接。
3.2 船用绝缘螺柱碰焊机应用
在船舶建造中绝缘螺柱焊机使用频率很大,每条船的绝缘施工都需要焊接3毫米绝缘碰钉或5毫米碰螺,绝缘面积少一点的诸如61000T散货船,一条船的绝缘面积大约有3500平方左右,绝缘面积多的如3800PCTC LNG双燃料滚装船,每条船绝缘38000平方的施工面积,工程量可谓非常巨大,大面积的绝缘碰钉焊接对螺柱碰焊机是很大的考验。在一般的施工队伍中仅配备380V绝缘螺柱碰焊机,因为绝缘施工范围小,且单船技术要求即需使用3毫米的绝缘碰钉,也需要焊接5毫米碰焊螺柱,所以选择380V熔透能力更强的碰焊机。但因为380V交流碰焊机机身较大,携带不方便,在船尾机舱等结构复杂区域选择更容易携带搬运的220V绝缘螺柱焊机是更合适。220V交直流碰焊机虽然操作方便,但有个小缺陷,即在施工距离超过30M的时候,由于电源线电阻的原因,导致焊接电流下降,不容易使螺柱焊透。因此,在选择使用220V螺柱焊机时应该考虑施工范围的大小。
3.3 船用窗户螺柱碰焊机应用
螺柱焊机广泛地应用在造船业中,有着较高的经济效益。船舶的居住区需要安装窗户,窗户除了焊接窗以外,非焊接窗户是使用螺柱焊机预先将M10或M16的Q235材质镀镍碳钢焊接在钢板上,待螺柱及预涂完工后,将窗框直接安装校队即可。该型螺柱焊机电源为380V交流焊机,焊接时间在3S至4S,焊接时需要相对应尺寸的陶瓷护圈,起保护作用。螺柱焊机焊接成型效果好,无焊渣,有轻微火焰,相比于人工电焊焊接,质量稳定,焊接强度低且工作效率高效,不用任何焊剂且具有符合要求的强度和金相组织。
4 总结
在船舶建造过程中,不同船型的内装工程,需要因地制宜的选用合适的碰焊机,这样可以达到高效的施工效果,和稳定的施工质量,从而达到节约工时,提高船舶建造质量。
参考文献:
关键词:焊接技术;焊接成套设备;中职教育
中图分类号:G710 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2012)11-0032-01
一、现代焊接技术的特点
(一)新技术的广泛应用
人们在看到科技的日新月异时,也可以发现许多新的技术被广泛应用与生活的各个领域,焊接领域亦不例外。各种新的技术被广泛应用于焊接领域里,这不仅奠定了焊接技术发展的基础,还使得焊接技术的能力获得了显著的提高,技术应用的范围获得极大的推广。因此我国中职学校在培养人才的时候不能仅仅局限于某个方面或者领域,而需要扩大焊接教育的应用领域。
(二)焊接方法各具特色
目前具有特色的焊接方法有几十种,被广泛的应用在交通,能源,机械,化工,电子,特种设备,石油,航空航天等诸多的领域。随着新的科学技术日益改进和发展焊接技术的同时,焊接技术不仅获得了快速发展,而且还形成了一些独具特色的焊接方法。为适应这种情形我国的中职焊接教育需要加快目前的教学方式,不能停留在曾经的缺乏特色的技术教学。
二、焊接技术与焊接设备的发展及趋势
中国自改革开放以来,经济和科技都以一种一往无前的态势向前快速飞奔,我国的焊接技术和焊接设备也紧随着科技发展的脚步,获得了长足的发展。与国外的焊接设备相比,我国的焊接设备也在向高精度、高可靠性、高质量,智能化控制、数字化、集成化、大型化以及多功能化方面发展,虽然依旧以国外的焊接设备存在一定的距离,但是这种距离正在以可见的速度缩短。然而我国的中职院校对焊接技术的教学并要跟上我国时代的要求还存在一定的缺陷。
我国的弧焊设备已经慢慢接近国际水平,我国一直在对产品的结构进行调整,对产品的档次要求也一直在提高,发展的方向已经明确于大力发展逆变式焊接电源和自动或者半自动的接焊机设备。我国对高效节能的二氧化碳焊接的发展更是不遗余力。电阻焊技术的研究发展方向则是走大、中功率为主的研究方向。对于电磁兼容技术也在焊接设备中得到了应有的重视,获得了有效的推广应用。随着我国经济发展需要,对生产能力的需求也越来越高,对与生产设备的配套性和专业性的要求也越来越高,因此在焊接领域里,对成套的专业的设备需求量也变得非常大,这不仅在应用范围方面,也是技术的性能要求提出了挑战,因此我国的企业在生产焊接设备的时候将要把主要精力投入到如何生成更加高效的,更加成熟的设备和工艺,并要在设备的成套和专业方面取得一些突破才可以。而我国的中职教育也应当在培养焊接技术人才的时候,也应当具有前瞻性,以适应将来的新技术变化。
三、电焊技术材料发展趋势
对于焊接材料的发展,我国的焊接材料产量是第一位的,但是焊接材料的产品结构却令人不容乐观,和发达国家的材料产品结构相比,其差距实太过明显。为了赶上发达国家的材料产品的生产结构,我国需要不断的调整材料生产结构,努力向而且必须向高效率、高质量、低成本和自动化方向发展,以期赶上由美、日等国引领的生产发展潮流。从美国、日本等发达国家的焊接材料发展情况来看,手工材料的生产逐渐减少, 而自动化材料的生产则在不断的增加,我国生产的接焊材料多是普通的焊接材料,在整个焊接材料生产和消费总量中所占比例十分巨大,普通的材料由于对生产技术要求不高,我国面临着生产能力膨胀,供过于求的尴尬局面,而企业也在这种局面中竟是采取了“低成本,低品质、低售价”的恶性竞争手段,造成了我国的普通焊接材料生产几乎没有任何的技术进步,甚至出现倒退的现象。我国焊接材料的国外市场由于企业的这些做法也给我国的“焊材形象”造成了不可挽回的恶劣影响。
现在我国的焊接材料发展的主要障碍就是埋弧焊实心焊丝的品种和气体保护实心焊丝的品质和品种不能够满足市场的需求。当然这种不能满足也存在于各种不同强度级别的耐热钢焊丝,低温钢焊丝,高强钢焊丝等。在研制方面,我国对自保护和堆焊用药芯焊丝的研究迫切需要加快脚步,以便能够在生产和应用方面获得更好的效果。目前世界上推出的无镀铜焊丝其实就是特种涂层焊丝,只是因为每个厂家的涂层成分不同,表面的处理上也存在许多的差异,所以性能也存在许多的差异。对这种工艺,如果涂层性能优良,表面处理工艺先进,这种特种涂层焊丝不仅能够防生锈和起到作用,还能够在焊接过程中不产生铜烟尘,这不仅减少了焊接过程中的飞溅,还提升了焊丝的电弧稳定性。
四、结合我国焊接技术发展对我国中职教育的要求
摘要:
焊接技术在电站锅炉制造中起着至关重要的作用,随着电站锅炉向大容量、高参数方向发展,其材料等级越来越高、结构越来越复杂,传统的焊接工艺和装备将不能完全适应电站锅炉制造需求。阐述电站锅炉焊接技术及装备现状,指出现有电站锅炉焊接设备机械化高、但自动化和智能化低的现状,结合电站锅炉发展趋势及国家智能制造规划,提出了电站锅炉焊接工艺和装备的智能化需求和发展方向。
关键词:
电站锅炉;焊接装备;现状;发展趋势
我国是煤炭大国,燃煤发电是我国最重要的发电形式,燃煤发电量占据全部发电量75%以上。中国火电装机容量在1987年突破1亿kW[1],到2015年已经近10亿kW,不足30年的时间翻了10倍。在未来很长一段时间内,燃煤发电在我国能源结构中的主导地位仍然不会发生改变。锅炉是燃煤发电机组的核心部件,焊接是锅炉制造中的关键工序,而高温高压的运行环境更加凸显了焊接在锅炉制造中的重要性。随着锅炉参数及容量的不断提高,锅炉技术的发展不仅取决于锅炉设计技术的进步,更与锅炉焊接技术的发展密不可分。正是因为焊接技术的进步,使电站锅炉的制造成本越来越低、制造周期越来越短,使我国电力事业得到了长足的发展。
1锅炉自动化焊接现状与不足
电站锅炉是一个庞大而且十分复杂的系统装置,单台锅炉重量可达万余t,其核心承压部件按运行功能可分为四类:汽包/汽水分离器、集箱、蛇形管和膜式壁。每一类部件都有着其独特的结构形式,所采用的焊接工艺方式也有着很大差异。
1.1汽包/汽水分离器部件汽包/汽水分离器在锅炉的运行中主要起到汽水分离的作用。汽包/汽水分离器筒身由厚壁钢板卷制或者压制后拼接而成,其上布置很多规格不一的接管,主要焊接工序包括筒身纵环缝焊接、接管的焊接与其他附件的焊接。其纵、环缝焊接是锅炉部件中较早应用机械焊焊接的部件,焊接方法由焊条电弧焊+埋弧焊逐渐发展到了现在的双面埋弧焊焊接,曾经也采用过电渣焊工艺,但由于电渣焊焊缝晶粒粗大,须单独进行正火+回火热处理,属于高耗能工艺,所以该工艺已逐渐被淘汰。同时得益于窄间隙埋弧焊设备和技术的应用,在环缝焊接上,大部分锅炉制造厂实现了焊接坡口由普通坡口到单边约1.5°窄间隙坡口的变化。而纵缝坡口因各锅炉厂加工坡口方式不同,部分厂家实现了窄间隙坡口,其余厂家仍在采用传统的宽坡口形式。大量的管座焊接也是汽包/汽水分离器主要焊接工作之一,根据管座直径和结构形式,主要焊接方法有:氩弧焊(包括内孔氩弧焊)+焊条电弧焊、焊条电弧焊+埋弧焊、焊条电弧焊+气保焊等。其中大管座已经大量采用埋弧焊焊接,而直径小于100mm的小管座则部分厂家采用细丝埋弧焊,部分厂家为手工焊焊接。
1.2集箱部件集箱是锅炉中关键承压部件之一,在锅炉的运行中主要起到汽水汇集和分配的作用。集箱筒身由成品钢管制成,主要焊接工序包括集箱环缝对接、大管座焊接、受热面管座焊接和其他附件的焊接。在集箱环缝焊接上,大部分厂家都实现了氩弧焊打底+埋弧焊焊接的方法,在高等级材料的集箱中,部分厂家已经成功应用窄间隙热丝TIG焊,焊接质量得到较大提升。直径小于100mm的小管座,部分厂家采用氩弧焊+细丝埋弧焊,部分厂家则采用药芯焊丝气保焊;直径大于100mm的大管座,部分厂家正在积极开发自动焊装置和工艺,目前还未成功,只能采用手工焊。
1.3蛇形管部件蛇形管是锅炉受热面管系,也是锅炉关键承压部件之一。蛇形管形状复杂,由小口径管拼接、弯制后组屏而成,具有材料种类多、焊口数量大、制造难度高的特点。主要焊接工序为管子对接。对于直管对接,大部分厂家都采用机械热丝TIG焊焊接,也有厂家采用机械TIG+MIG焊以提高焊接效率。而对于弯管的对接,受制于焊接位置的限制,大部分厂家仍采用手工氩弧焊+焊条电弧焊焊接。虽然有设备厂家开发出了全位置TIG焊设备,但应用效果并不理想。
1.4膜式壁部件膜式壁布置在炉膛四周的受热面,用于吸收炉膛火焰热量,加热管内介质,冷却烟气温度,保护炉墙等。膜式壁通常由光管+扁钢组成,其上也有一部分附件。膜式壁光管+扁钢角焊缝的焊接工作量十分庞大,但现在各锅炉制造企业都实现了机械焊接,主要焊接方法有机械气保焊和机械埋弧焊。机械气保焊又分为龙门焊(见图1)和MPM焊(见图2),龙门焊用于焊接非直管屏,MPM焊用于焊接直管屏。通常龙门焊为4头或6头,从正面焊接;MPM焊有着多头的上焊枪和下焊枪(仰焊),可上、下两侧同时焊接,焊枪可达20头以上。机械埋弧焊头数较少,通常只有4头或8头,只能在管屏上侧施焊。现在这些焊接设备都已经实现了国产化。在部分炉型中,销钉螺柱焊也是膜式壁部件主要焊接工作之一,销钉数量多,现在仍无全自动焊接设备,只能采用人工方式逐个进行焊接,费时费力。膜式壁其他附件也大多采用半自动熔化极气保焊或焊条电弧焊焊接。综上所述,目前我国锅炉焊接自动化程度较低,距智能化焊接还有很大距离,主要表现为:(1)大量焊接工作依靠人工操作,仍不能实现机械化。(2)实现机械焊的部件也不是全自动化焊接,焊接过程中需要工人不断监控和调整。(3)为降低成本,焊接设备功能单一,难以实现焊接过程的自动控制改造。
2锅炉焊接智能化提升
随着《中国制造2025》的出台,我国制造业必然会发生重大转变,从低端制造逐步转变为高端制造,从劳动密集型制造转变为技术密集型制造。面临着国内外低迷的经济环境,提高制造智能化、降低制造成本是锅炉制造企业的必经之路,智能化焊接在锅炉制造中应用将是未来趋势所向。结合当前焊接技术的发展,未来锅炉焊接智能化提升方向主要包括以下几个方面。
2.1基于现有条件的自动化(机械化)焊接设备开发应用在锅炉制造中,手工焊在集箱管座焊接、销钉焊等方面还在大范围应用,以“设备换人”已经是对以上工序的一大改造,既可以提高效率,又能提升质量,降低成本。在“设备换人”的过程中,实现智能化焊接难度较大,自动化或者机械化可以作为一个必要的过渡方案。针对集箱大管座,布道问题是困扰其实现自动化的主要难点,但当前可借鉴汽包大管座马鞍埋弧焊的成功经验,在焊接过程中人工布道,先实现管座机械焊。针对集箱小管座,相关单位已经对机器人焊接技术可行性进行了验证,在提升了坡口加工精度之后,焊接机器人设备可以得到应用。现有销钉焊是自动化程度十分低的焊接工艺,既要人工操作焊枪焊接,又要工人将销钉和磁圈装在一起,所以全自动销钉焊机的开发也是一大研究方向,解决的主要问题有:自动稳定送钉、自动确定销钉焊接位置、自动调整焊枪姿态和保证焊缝成形等。
2.2先进焊接方法及设备的应用20世纪以伊萨为代表的国外公司率先开发出了先进的埋弧焊设备,抢占了埋弧焊设备的制高点,但是埋弧焊有着其无法改变的缺点:焊接位置单一,焊后需要清渣,不能实现全自动焊接。而GMAW是最合适的自动焊方法,故国内焊接设备厂家应加大研发实心焊丝自动气保焊设备的力度,以替代汽包/汽水分离器纵、环缝及大管座的埋弧焊焊接等。随着数字化焊接电源的兴起及控制技术的进步,高效的GMAW焊接方法不断出现,双丝GMAW、CMT焊接、多脉冲GMAW、STT焊接等先进的焊接方法在各制造领域已得到应用,在锅炉焊接中可深入摸索其使用的可行性,开发出适合锅炉结构焊接的高效焊接方法。随着焊接材料等级的提高,焊接电源对焊缝成形及焊接质量的影响愈发明显,但优秀的高端焊接电源种类较少,相关厂家应加大高端焊接电源的研发,如超低飞溅气保焊焊接电源。
2.3机械焊设备智能化改造在现有锅炉焊接方法中,龙门焊和MPM焊已经在膜式壁管屏焊接中应用多年,现有龙门焊的每把焊枪都需要人工操控,虽是机械焊,但自动化程度不高,MPM焊也需要工人实时监控焊缝位置和焊缝成形并不断调整焊枪位置和焊接参数,需要焊接操作工不停调整和干预。对于这类焊接设备的自动化改造是提升制造能力的主要方向。在这两类设备上,设备厂家可将视觉识别技术与机械焊技术结合在一起,使焊枪可自动寻找并实时跟踪焊缝位置,实现自动化焊接。
2.4焊接模拟及仿真技术的应用随着计算机技术的迅速发展,借助于计算机软件编程,焊接过程系统模拟和仿真已经逐渐普及起来。焊接模拟与仿真技术是实现焊接过程智能化的基础,借助于焊接建模,可以实现锅炉新结构焊接过程中应力和变形的计算,实现新材料不同焊接条件材料组织转变的预测。
2.5焊接系统的智能化集成在焊接电源、焊接机器人、焊接模拟仿真等技术得到提升和发展后,就具备了实现部件焊接智能化集成的基本条件。未来的智能焊接设备并不是完全不需要人的参与,而是将对话对象由焊工变成了焊接工程师,所以远程焊接控制技术、焊接过程自动监控及诊断技术都是需要研究的,它可实现人、机分离。当然,智能焊接设备的研发并非一朝一夕之事,也非简单一方就可开发完成,智能化集成需要设备开发商与应用厂家共同参与、联合开发才能够取得理想的效果。
2.6其他必要条件焊接技术是与材料、力学、机械等技术密切相关的多学科交叉技术,在锅炉焊接智能化的道路上,不能忽视焊接材料与焊接结构设计的影响因素。在锅炉制造中应用的传统焊接工艺方法,埋弧焊、焊条电弧焊及药芯焊丝气保焊的焊接冶金过程中药粉均起到重要作用,欲采用GMAW的焊接方法实现自动化,相应实心焊丝的开发具有重要的意义。当前高等级耐热钢材料的实心焊丝严重缺乏,开发匹配的高等级实心焊丝是实现自动化的必要条件。基于传统手工焊接方式设计的结构,自动焊机可达性差,如集箱长管接头、焊接间距小,不具备实现焊接自动化条件。传统埋弧焊由于焊枪尺寸要求焊接坡口开口宽度大,若采用GMAW须改变坡口设计形式,实现每层单道的窄间隙焊接,既可以提高效率,又减少了自动布道带来的复杂程度。
3结论
关键词: 中部槽;激光-MAG复合热源;双丝MAG;力学性能
中图分类号: TG456.7
Abstract: The laser MAG hybrid welding that is used to backing weld and the twin-wire MAG welding that is used to fill are used to weld 45 mm thick ZG30SiMn and high-strength wear-resistant plate NM400. The welding penetration, the adaptability for welding gap and the variation range for blunt edge size are contrasted for three types of welding groove: the double V-shaped, the double U-shaped and semi-double U-typeMeanwhile, the room temperature tensile and the low-temperature impact testing of different welding groove joints are compared tooFinally, the joint performance of different position for three types are analysised.The results show that the technology adaptability and optimum mechanical properties of the double U-shaped groove welding joint is the best, followed by the semi-double U-shaped welding joint, and the double V-shaped welding joint is worstSo the conclusion is that the root of the double U-shaped groove and semi-double U-shaped are more suitable for the central groove welding structure.
Key words: core pan; laser-MAG arc hybrid welding; twin-wire MAG; mechanical properties
0 前言
刮板输送机作为煤矿工作面的主要运输设备,它的可靠、稳定、高效运行直接影响着矿井的安全生产和经济效益[1]。中部槽是刮板输送机的关键部件,其自身总重量或总长度约占一套刮板输送机总自身质量的70%~80%[2]。因此,中部槽的焊接质量及焊接效率直接影响到产品的使用寿命和生产成本[3]。
焊接材料、结构、方法是影响焊接质量的关键因素,中部槽焊接方法大多采用手工熔化极气体保护焊(MAG)打底+双丝MAG填充盖面的焊接方法[4],焊接速度低,焊缝根部容易出现未焊透、未熔合、裂纹等缺陷。文中采用激光-MAG复合热源打底+双丝MAG摆动焊接填充及盖面,利用复合焊熔深大、热输入低、焊接速度快、间隙适应能力强等优点[5],可以有效地解决中部槽焊接生产的上述问题,在中、厚板焊接上优势更为明显。材料和方法一定时,焊接结构的设计则尤为重要,焊接结构主要与钢板厚度、坡口类型有关[6],中部槽常用的坡口类型有双面V形和K形两种[7-8]。研究表明,将K形改进为双面半U形,可以有效增加焊接熔深,有利于提高根部焊缝熔透性,避免根部未焊透[9-13]。文中考察了不同焊接坡口类型对焊接工况适应性、接头性能的影响,并基于试验研究,提出了一种适用于中部槽焊接的焊接坡口。
1 试验条件与试验方法
1.1 试验条件
试验用槽帮材料为铸造ZG30SiMn,中板材料为NM400,厚度为45 mm,大小为400 mm×150 mm,焊丝为1.2 mm的ER69-G,母材和焊丝的化学成分及力学性能见表1。焊接坡口为双U形、双V形、双半U形,如图1所示。
1.2 试验方法