大型焊接结构件机械加工工艺方法探究

李澳 陈薪辉 王泽林 单家博 刘三娃

【摘 要】对于大型复杂结构件，最常见和最基本的加工方法是焊接。结构件年产量占全球工业国家钢铁年产量的45%以上，占有非常重要的地位。与其他加工方法相比，焊接不仅能降低结构金属材料的消耗，而且能适应复杂的工艺要求，体现了焊接在可操作性方面的优势。为了有效提高成品质量，需要对结构件的焊接工艺进行研究。

【关键词】大型焊接结构件;机械加工工艺;方法探究

一、焊接技术及焊接设备分析

机械焊接技术有多种类型，在焊接技术的选择和应用中起着非常重要的作用。手工电弧焊是机械焊接技术的一种重要类型，是一种由人工操作完成的链式焊接技术类型。气体保護焊接技术在技术类型中也很重要。这是一种通过焊嘴将气体与空气分离而实现的焊接技术。气体类型也相当多样，主要包括氢和氦或混合气体应用。焊接技术也很重要。这种焊接技术是实现高温焊接的技术，是对焊接材料进行高温加热。它具有很高的技术性。要实现焊接，必须充分利用液态焊料对焊接材料进行润湿。焊接工艺应该有较好的效果。

对于大型结构件，焊接方法和焊接设备直接决定了结构件的质量。结构件的焊接不能避免一定程度的变形，这就需要外部辅助设施来减少其变形。一般选用缝焊定位工装，以保证其尺寸精度。同时，要根据结构件的情况确定合适的焊接顺序、焊缝方向、焊缝长度等。焊接过程中的变形弥补了反向变形的误差，使焊接后的零件达到了质量要求。经过多年的发展和研究，焊接工艺得到了一定的优化，避免了结构变形等问题，同时也出现了相对有效的焊接方法。例如，在大型压力容器的焊接过程中，如果应力较小，可以采用间歇焊接来减少焊缝道数。

二、结构件冲裁工艺分析

从相应的参考文献：和实际工程中，我们可以知道结构件的冲裁工艺与结构件的变形密切相关。近年来，技术水平有了很大的提高，数控火焰切割机等先进切割设备得到了广泛的应用。与传统的光电跟踪切割相比，这些切割设备具有更高的自动化程度、更高的精度、更高的效率。结构件冲裁工艺在实际的发展过程中需要注意相关事项，否则会出现一定的问题。例如，用于焊接的钢板平整度差，工件的自由弯曲成形方法不当，加工过程中切削量大，大型结构件焊接时因外力（如磕碰、磕碰等）引起变形的现象出现。

消除焊接应力方法：焊接变形的产生与焊缝中的残余应力密切相关。一旦焊缝中存在较大的残余应力，在实际使用中就会出现应力集中的问题。严重者会造成焊接裂纹，损坏工件。同时，随着工件的使用，焊接残余应力的释放会产生新的变形。因此，结构焊接完成后，应消除应力，纠正变形，确保符合图纸要求。目前，消除焊接应力的方法主要有"自然时效"、"振动时效"、"热处理"等方法，应根据不同情况选择。①自然老化。方法简单，不需要设备，不产生额外的费用。但是自然时效周期比较长，残余应力不能完全消除，所以不适合生产周期短、交货期短的产品;②振动消应力（VSR）具有设备简单、操作简单、生产周期短、减应力效果好等优点。VSR可以有效地消除残余应力峰值，但不能完全消除残余应力。一般来说，VSR消除现有变形的效果是有限的，但它可以对使用过程中的变形起到很好的预防作用;③热处理。可以完全消除焊接残余应力，对于小焊接件非常有效。然而，由于加热设备的尺寸限制，不能对大型焊接结构件进行整体加热。在焊接变形位置局部加热可以有效消除焊接应力和应变，但必须保证加热温度满足国家标准要求。在实际生产的局部加热中，很难准确的控制温度，一般用温度计来监测工件的具体加热温度，以保证温度的准确性。

焊接变形的纠正的方法：一般来说，大型结构件的焊接变形往往是通过"机械校正"和"热处理校正"来进行的。①机械校正。这种方法是现阶段应用最广泛的方法，主要是对焊接变形施加反向机械力来纠正变形。此法不需要设备的辅助，操作相对简单，且效果良好。但新焊接方法对消除残余应力的效果较差。②热处理校正方法。这种方法主要是对焊接局部变形区域进行拉伸加热（现阶段常用电加热和火焰加热），通过冷却收缩产生反向变形，达到变形纠正的目的。该方法可以对变形进行彻底的修正，适用于形状复杂的工件。但是，这种方法对温度校正有严格的要求，并且很难控制温度。

三、数控工艺分析

在机械制造过程中，通常需要裁剪材料，制作毛胚。在这个过程中，可以充分利用数控技术。通过数字控制技术，可以有效地调整过程的参数，可以实现智能制造，能促进操作的效率和质量的生产数量可以全面改善，可以提高机械性能全面，没有员工参与，有效地降低了人员的风险。采煤机浮动油封结构的加工过程中，工作人员应保证密封圈的压缩量在内圈凸面与外圈凹面之间相等。在此过程中，采用数控气割技术可以提高切削速度，保证加工精度。

四、焊接质量控制分析

在很多位置都有较大的尺寸变化。焊接工艺要求高。即使采取必要的质量控制手段和加工方法，也会存在一定程度的咬边、气孔和夹渣等缺陷。另外，如果有凸起的焊缝，则需要用角磨机和磨床进行抛光，以保证结构的表面光洁度和平整度。在焊接检验过程中，随时发现有缺陷或不符合项时，应将缺陷或不符合项告知相关负责人，并进行彻底处理和纠正后，再进行下一项工作。同时，所有进行纠正的工作场所都应有相应的程序说明，并按照技术规程检查的同一工序重新进行检验、试验和修理，直至合格。除重新焊接和后续检验外，还应采取纠正措施，以避免不合格项目的再次发生。

结论

目前，随着社会的发展，我国机械工程的发展越来越快。大型结构件焊接是一项复杂的系统工程，在复杂结构件的生产中起着非常重要的作用，也是最有效的方法之一。因此，为了确保成品的质量好，焊接过程的大型结构部件，应考虑各种因素影响焊接质量，焊接工艺和焊接变形的大型结构部件应该分析，从而有效地提高企业水平结构焊接过程，确保结构零件的成形质量。

参考文献：

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（作者单位：河南理工大学）