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：
　?、僭谄桨錓形坡口對(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，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，使其在冷卻過程中出現(xiàn)新的變形來矯正焊接時(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。