Hitsaus on prosessointitekniikka, jolla saavutetaan atomisidos kahden tai useamman erillisen työkappaleen pintojen välillä kuumentamalla, paineistamalla tai molempien yhdistelmällä, jota täydennetään täyteaineilla. Raskaiden rakennuskoneiden keskeisenä osana hitsauspuomien laatu on suoraan yhteydessä koko koneen turvallisuussuorituskykyyn. Toisin kuin mekaaniset liitokset, hitsaus muodostaa metallurgisen sidoksen, jonka keskeisiä olosuhteita ovat energiaolosuhteet, ympäristöolosuhteet ja sidosolosuhteet. Hitsaus voidaan jakaa energialähteen mukaan kolmeen luokkaan: sulahitsaus, painehitsaus ja kovajuotto. Niistä sulatushitsaus on laajimmin käytettyhitsauspuomin valmistus, joka vastaa yli 90 % teollisista sovelluksista.
I. Hitsausmetallurgian periaatteet ja materiaalin valinta hitsauspuomiin
Hitsausmetallurgia on keskeinen teoria, joka tutkii sulan altaan muodostumisen, jähmettymisen, faasimuutoksen ja hitsausprosessin aikana tapahtuvien kemiallisen koostumuksen muutosten lakeja, ja sillä on ratkaiseva rooli hitsauspuomien suorituskyvyssä. Hitsauspuomien sulalle altaalle on ominaista pieni tilavuus, korkea lämpötila, lyhyt olemassaoloaika ja nopea jäähdytysnopeus, mikä johtaa nopeaan kiteytymisprosessiin. Hitsimetallin jähmettyminen perustuu sulamattomiin perusmetallirakeisiin sulamisvyöhykkeellä ja kasvaa lämmönpoistosuunnassa muodostaen erilaisia kiteytysmorfologioita tasomaisista rakeista pylväsrakeisiin. Lämmön-vaikutusvyöhyke (HAZ) on perusmetallin alue, johon hitsauslämpö vaikuttaa, mutta joka ei ole sulanut. Sen mikrorakenteen muutokset määräytyvät yhdessä lämmityslämpötilan ja jäähdytysnopeuden perusteella, mikä johtaa eri alueisiin, kuten fuusiovyöhykkeeseen, ylikuumenemiseen ja normalisointivyöhykkeeseen.
Hitsauspuomit on enimmäkseen valmistettu matala-seostetusta lujasta-teräksestä, kuten BS700MCK2-suurilujuudesta-levystä, jonka myötölujuus on suurempi tai yhtä suuri kuin 700 MPa ja erinomainen hitsattavuus, kylmämuovattavuus ja iskusitkeys alhaisissa-lämpötiloissa. Tämäntyyppinen materiaali on vähähiilistä-seostettua rakenneterästä, joka saavuttaa erinomaisen hitsaussuorituskyvyn vähentämällä hiiliekvivalenttia ja hitsin halkeamisherkkyysindeksiä. Hitsausprosessin aikanahitsauspuomitSulan metallin ja ympäröivän väliaineen välillä tapahtuu sarja kemiallisia reaktioita, kuten hapettumista, pelkistystä ja nitridaatiota. On tarpeen varmistaa hitsin kohtuullinen kemiallinen koostumus ja välttää vikoja asianmukaisilla hitsausaineilla ja prosessin ohjauksella.
II. Hitsauksen lämpöprosessin laki vaikutus hitsauspuomin laatuun
Hitsauksen lämpöprosessi on hitsausmetallurgisten reaktioiden, mikrorakenteen muutosten ja jännitysmuodonmuutosten lähde. Lämmön muodostumisen, siirtymisen ja haihtumisen lakien perusteellinen tutkiminen- on ratkaisevan tärkeää hitsauspuomien laadun parantamiseksi. Eri hitsausmenetelmillä on merkittäviä eroja lämmönlähteiden ominaisuuksissa: suojatulla metallikaarihitsauksella on suhteellisen alhainen energiatiheys, hajalämpö ja suuri lämmön{3}}vaikutusalue; kun taas laserhitsauksessa ja plasmakaarihitsauksessa on keskittynyt energia ja pieni lämpö{4}}vaikutusalue.
Hitsauslämmön syöttö tarkoittaa lämpöä, joka saadaan hitsin pituusyksikköä kohti laskettuna kaavalla E=60IU/(vη), jossa I on hitsausvirta, U on hitsausjännite, v on hitsausnopeus ja η on lämpöhyötysuhde. Hitsauspuomien hitsausprosessin aikana liiallinen lämmöntuotto nostaa huippulämpötilaa, hidastaa jäähdytysnopeutta, laajentaa lämpö-vaikutusaluetta ja karkeuttaa rakeita, mikä vähentää sitkeyttä. riittämätön lämmöntuonti kiihdyttää jäähtymisnopeutta, mikä johtaa helposti kovettuneiden rakenteiden ja kylmähalkeamien muodostumiseen.
Valmistuksessahitsauspukums, on tarpeen ohjata läpikulkulämpötilaa tarkasti ja ottaa käyttöön asianmukaiset esilämmitys- ja{0}}jälkilämmitysprosessit. Paksuille teräslevyille on suoritettava esikuumennus lisääntyneen lämpöhäviön kompensoimiseksi ja kylmähalkeamien estämiseksi. Hitsausympäristö vaatii myös tiukkaa valvontaa, mukaan lukien vaatimukset, kuten valaistuksen voimakkuus työalueella, tuulen nopeus alle 2 m/s ja kosteus alle 60 %.
III. Hitsausvikojen hallinta ja hitsauspuomin suorituskyvyn takuustrategiat
Hitsausvirheet ovat pohjimmiltaan osoitus hallitsemattomista metallurgisista prosesseista tai epätasapainoisista lämpöprosesseista. Hitsauspuomien yleisiä vikoja ovat huokoisuus, kuonapitoisuudet, halkeamat ja alileikkaus. Huokoisuus on reikiä, jotka muodostuvat, kun sulassa altaan liuenneet kaasut eivät pääse karkaamaan jäähtymisen ja jähmettymisen aikana, kun taas kuonasulkeuma on peräisin metallurgisten reaktioiden syntyneistä oksideista ja sulfideista, jotka eivät kellua sulan altaan pinnalle ajoissa.
Halkeamat jaetaan kahteen luokkaan: kuumahalkeamat ja kylmähalkeamat. Kuumat halkeamat johtuvat nestemäisten kalvojen muodostumisesta, joka johtuu alhaisen-sulamispisteen-elementtien rikastumisesta raerajoilla ja halkeilusta hitsausjännityksen vaikutuksesta. kylmähalkeamia syntyy liiallisesta jäähtymisnopeudesta ja diffundoituvan vedyn kertymisen aiheuttamasta kovetistuneiden rakenteiden muodostumisesta. Suorituskyvyn luotettavuuden varmistamiseksihitsauspuomit, on välttämätöntä arvioida systemaattisesti liitosten mekaanisia ominaisuuksia, mukaan lukien lujuus, sitkeys, plastisuus ja kovuus.
Hitsausliitos koostuu kolmesta osasta: hitsausmetallista, sulatusvyöhykkeestä ja lämmön{0}}vaikutusalueesta, ja sen kokonaissuorituskyky heijastaa kattavasti näitä kolmea osaa. Fuusiovyöhyke on sauman heikko lenkki, joka epätasaisen rakenteen ja karkeiden rakeiden vuoksi on taipuvainen muodostumaan halkeaman alkamispaikaksi. Ottamalla käyttöön järkeviä hitsaussarjoja ja prosessiparametreja, kuten optimoitu prosessi, jossa käytetään viiden-osan takahitsausta juurihitsauksessa ja kahden-osion keskisymmetriahitsausta päällyshitsauksessa, hitsauksen jäännösjännitystä ja muodonmuutoksia voidaan vähentää tehokkaasti. Teknologisen kehityksen myötä hitsauspuomien tuotannon tehokkuus ja tuotteen laadun vakaus paranevat huomattavasti.
