洛陽(yáng)防爆電器焊接結(jié)構(gòu)件缺陷

防爆電器焊接結(jié)構(gòu)件缺陷

焊接應(yīng)力和焊接變形是金屬焊接結(jié)構(gòu)件的常見(jiàn)且主要的缺陷之一，嚴(yán)重地影響著它的使用性能。這里將筒單地分析一下這些缺陷的產(chǎn)生原因和預(yù)防對(duì)策，盡可能地減小和消除焊接應(yīng)力和焊接變形。
　　1.焊接應(yīng)力和焊接變形的產(chǎn)生原因
　　焊接應(yīng)力和焊接變形產(chǎn)生的主要原因是由焊接過(guò)程中防爆正壓柜工件局部被焊接熱加熱引起的。在焊接時(shí)，焊縫和近縫區(qū)的溫度很高，防爆正壓柜工件金屬和焊條(焊絲)金屬處于高溫狀態(tài)；焊后，焊縫金屬逐漸冷卻，焊縫區(qū)和近縫區(qū)的凝固和收縮受到周圍低溫金屬的阻礙，于是在它們的縱向承受拉應(yīng)力，在遠(yuǎn)離它們的地方承受壓應(yīng)力。由于這些應(yīng)力在焊接和冷卻過(guò)程中得不到平衡和釋放，予是就引起焊接防爆正壓柜工件變形。對(duì)于塑性好的材料，焊后防爆正壓柜工件受阻小，因而焊接變形大，焊接應(yīng)力??；對(duì)予塑性差的材料，焊后防爆正壓柜工件受阻大，因而焊接變形小，焊接應(yīng)力大。
　　防爆電器焊接變形有多種形式，例如：
　　①在平板I形坡口對(duì)接焊時(shí)，由于焊縫使防爆正壓柜工件縱向和橫向都縮小，因而焊后整個(gè)防爆正壓柜工件發(fā)生尺寸縮小，即所謂的“收縮變形”。
　?、谠谄桨錠形坡口對(duì)接焊時(shí)，由于焊縫截面形狀上、下不對(duì)稱，焊縫收縮不均勻；因而焊后沿焊縫方向上對(duì)接防爆正壓柜工件之間出現(xiàn)一個(gè)夾角，即所謂的“角變形”(圖7)。
　?、墼诤醢?，T形坡口焊接時(shí)，由于采用單邊焊接造成焊接結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，焊縫收縮不均勻，因而焊后防爆正壓柜工件出現(xiàn)翹曲，即所謂的“彎曲變形”(圖8)。
　　
　　圖7角變形示意圖 　　　　　　　　　 圖8彎曲變形示意圖
　　1、3--平板2一焊縫 1、2-平板；3-焊縫；4一焊后兩平板之間的變形夾角
　　④在焊接薄板時(shí)，在焊接應(yīng)力作用下，防爆正壓柜工件在冷卻后會(huì)出現(xiàn)無(wú)規(guī)則的翹曲，即所謂的“波浪變形”。
　　在防爆電氣設(shè)備外殼的焊接中，人們很關(guān)心上述的這些焊接變形。例如，對(duì)于隔爆型電氣設(shè)備的隔爆外殼，有時(shí)會(huì)用隔板將接線盒空腔與主空腔隔開(kāi)，這里的隔板焊接就是平板T形坡口焊接。又如，正壓型電氣設(shè)備的正壓外殼，當(dāng)采用薄板焊接結(jié)構(gòu)裝配時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生波浪變形。
　　2.防爆電器焊接應(yīng)力和焊接變形的預(yù)防措施
　　預(yù)防產(chǎn)生和消除焊接應(yīng)力和焊接變形的基本措施，除焊接結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)因素外，主要是根據(jù)防爆正壓柜工件材料和焊接結(jié)構(gòu)在焊接過(guò)程中采取一些簡(jiǎn)單而可行的工藝措施。
　　(1)減小焊接應(yīng)力的工藝措施
　　減小焊接應(yīng)力的工藝措施，原則上可以采用下幾種：
　　1)合理地選擇焊接順序
　　在焊接平面防爆正壓柜工件時(shí)，應(yīng)該保證焊縫的縱向和橫向能夠自由收縮，避免收縮受阻，就可以防止形成較大的應(yīng)力。所以，在焊接多平板防爆正壓柜工件時(shí)要注意各個(gè)焊縫的焊接順序，力圖使各個(gè)焊縫的收縮少受阻力，就可以減小焊接應(yīng)力。
　　例如，3塊平板拼焊的焊接順序如圖3，9所示。圈3.9a所示是第1種方案，焊接順序是先焊縫2后焊縫1，平板I與平板Ⅱ是一條直焊縫2，焊后經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理就可以成為一個(gè)整體平面，再與平板Ⅲ焊時(shí)又是一條直焊縫41。兩條焊縫均為直焊縫，收縮較為自由，應(yīng)力就會(huì)小一些。然而，圖3.9b所示是第2種方案，情況就不同了，先焊縫1后焊縫2或后焊縫3，平板l與平板Ⅲ是一條直焊縫1，焊后可以成為一個(gè)平面，再與平板Ⅱ焊時(shí)兩條焊縫2和3在A點(diǎn)垂直相交，焊縫收縮受到制約，應(yīng)力顯然增大不少，麗且在A處交叉，有時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)裂紋。
　　2)焊前對(duì)防爆正壓柜工件預(yù)熱
　　在焊接前，對(duì)防爆正壓柜工件預(yù)熱可以減小焊縫區(qū)金屬和其周圍金屬的溫差，焊后又可以同時(shí)均勻緩慢地冷卻收縮，因此可以明顯地減小焊接應(yīng)力。
　　焊前對(duì)防爆正壓柜工件預(yù)熱是減小焊接應(yīng)力最有效的方法。通常情況下，對(duì)于鋼板焊接結(jié)構(gòu)件，預(yù)熱溫度可控制在350—400。C的范圍內(nèi)。
　　3)焊后對(duì)防爆正壓柜工件退火
　　在焊接后，退火是消除焊接結(jié)構(gòu)件焊接應(yīng)力的一種最有效的方法，一般可消除80%-90%的焊接應(yīng)力。焊后焊接結(jié)構(gòu)件的加熱退火溫度一般控制在600～650℃的范圍內(nèi)，保溫時(shí)間為6～10h，然后逐漸緩慢地冷卻到窒溫。
　　例如，對(duì)于防爆型電動(dòng)機(jī)機(jī)座和防爆型控制箱箱體等較大的鋼板焊接結(jié)構(gòu)件，建議采用圖3.10所示熱處理退火曲線的工藝控制過(guò)程：加熱退火灄度約為610℃，保溫時(shí)間為6.5-7h；關(guān)閉加熱熱源，隨退火加熱爐爐溫下降到320℃以下后退火防爆正壓柜工件方可出爐，于空氣中自然冷卻。
　　(2)減小焊接變形的工藝措施
　　減小焊接變形的工藝措施，原則上可以單獨(dú)地或綜合地采用以下幾種：
　　1)增加裕量
　　在焊接前防爆正壓柜工件下料時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可適當(dāng)?shù)貙⒐め尦叽缂由弦欢ǖ墓に囋Ａ?例如0.1%-0.2%)，以抵消焊接后焊接結(jié)構(gòu)件尺寸的減小量。
　　2)反變形
　　在焊接前，首先評(píng)估焊接后防爆正壓柜工件可能發(fā)生的變形大小和變形方向，，然后將防爆正壓柜工件放置在一個(gè)合適的方向上進(jìn)行焊接，如圖11所示；或者，焊接前使防爆正壓柜工件反向變形，然后進(jìn)行焊接，這樣就可以減小或消除這種焊接變形。
　　
　　圖10熱處理退火溫度曲線示例　　a)焊前b)焊后
　　3)剛性?shī)A持
　　在焊接前將防爆正壓柜工件固定夾緊，然后進(jìn)行焊接作業(yè)。這樣的固定夾緊方法較多，剛性支撐等，也可以臨時(shí)將防爆正壓柜工件點(diǎn)焊固定在工作平臺(tái)上。
　　這種方法僅適用于塑性較好的低碳鋼的結(jié)構(gòu)件焊接。
　　4)合理地選擇焊接順序
　　在雙面焊接較厚防爆正壓柜工件時(shí)，在兩邊兩個(gè)坡口上按照逐層交叉焊接的方法進(jìn)行焊接。
　　
　　圖12平直雙面逐層交叉焊示意圖 a)焊接順序不正確 b)焊接順序正確　1-6-焊接順序
　　在雙T形坡口雙面焊接防爆正壓柜工件時(shí)，兩邊四個(gè)坡口同樣按照逐層交叉焊接方法進(jìn)行焊接(圖13)。
　　在防爆電氣設(shè)備外殼的焊接中，例如隔爆外殼內(nèi)的隔板，常常是雙T形坡口逐層交叉焊接的焊接結(jié)構(gòu)，焊接時(shí)按照?qǐng)D3.13所示焊接順序就可以減小和消除焊接應(yīng)力和焊接變形。
　　這里必須指出的是，在進(jìn)行逐層交叉焊接時(shí)，人們必須注意隨時(shí)清除每層焊接的焊渣，否則難以保證焊縫的焊接質(zhì)量。
　　5)機(jī)械矯正
　　焊接后防爆正壓柜工件的變形可以使用機(jī)械外力來(lái)進(jìn)行矯正。例如，采用滾床、壓力機(jī)、矯直機(jī)等機(jī)械的外力，也可以使用錘子敲擊防爆正壓柜工件變形處進(jìn)行矯正。
　　6)加熱矯正
　　加熱矯正主要是指利用氧(02)·炔(C2H2)焰在焊接防爆正壓柜工件變形部位重新加熱，使其在冷卻過(guò)程中出現(xiàn)新的變形來(lái)矯正焊接時(shí)產(chǎn)生的變形。一般情況下，加熱溫度控制在600～800℃范圍內(nèi)。
　　這種方法主要適于低碳鋼和部分普通低合金鋼的防爆電器焊接結(jié)構(gòu)件的變形矯正。
　　不管是減小和消除焊接應(yīng)力還是焊接變形，上述的這些方法的措施，既可以單獨(dú)地實(shí)施又可以幾種方法綜合地配合作業(yè)，以獲得最佳效果為目的。