Svejsning er en procesteknologi, der opnår atombinding mellem overfladerne af to eller flere separate emner ved opvarmning, trykpåføring eller en kombination af begge, suppleret med fyldmaterialer. Som en nøglekomponent i tunge entreprenørmaskiner er kvaliteten af svejsebomme direkte relateret til hele maskinens sikkerhedsydelse. I modsætning til mekaniske forbindelser danner svejsning en metallurgisk binding, hvis kernebetingelser omfatter energiforhold, miljøforhold og bindingsforhold. I henhold til energikilden kan svejsning opdeles i tre kategorier: smeltesvejsning, tryksvejsning og lodning. Blandt dem er fusionssvejsning den mest udbredte ifremstilling af svejsebom, der tegner sig for mere end 90% af industrielle applikationer.
I. Svejsemetallurgiprincipper og materialevalg til svejsebomme
Svejsemetallurgi er en nøgleteori, der studerer lovene for dannelse af smeltet bassin, størkning, faseomdannelse og kemiske sammensætningsændringer under svejseprocessen, og spiller en afgørende rolle i udførelsen af svejsebomme. Den smeltede pool af svejsebomme er kendetegnet ved lille volumen, høj temperatur, kort levetid og hurtig afkølingshastighed, hvilket fører til en hurtig krystalliseringsproces. Størkningen af svejsemetal er baseret på de usmeltede basismetalkorn i smeltezonen og vokser langs varmeafledningsretningen og danner forskellige krystallisationsmorfologier fra plane korn til søjleformede korn. Den varme-påvirkede zone (HAZ) er det område af basismetallet, der er påvirket af svejsevarme, men ikke smeltet. Dets mikrostrukturelle ændringer bestemmes i fællesskab af opvarmningstemperaturen og afkølingshastigheden, hvilket resulterer i forskellige regioner såsom fusionszonen, overophedet zone og normaliseringszone.
Svejsebomme er for det meste lavet af lav-legeret høj-stål, såsom BS700MCK2 høj-styrkeplade, som har en flydespænding på mere end eller lig med 700 MPa og fremragende svejsbarhed, koldformbarhed og lav-temperaturslagsejhed. Denne type materiale er et lav-kulstof-lavt-legeret strukturstål, som opnår fremragende svejseydelse ved at reducere kulstofækvivalenten og svejserevnefølsomhedsindekset. Under svejseprocessen afsvejsebomme, forekommer en række kemiske reaktioner såsom oxidation, reduktion og nitridering mellem det smeltede poolmetal og det omgivende medium. Det er nødvendigt at sikre den rimelige kemiske sammensætning af svejsningen og undgå defekter gennem passende svejsetilbehør og proceskontrol.
II. Indflydelsesloven for svejsetermisk proces på svejsebomkvaliteten
Den termiske svejseproces er kilden til svejsemetallurgiske reaktioner, mikrostrukturelle transformationer og spændingsdeformation. En-dybdegående undersøgelse af lovene for varmegenerering, -overførsel og -dissipation er afgørende for at forbedre kvaliteten af svejsebomme. Forskellige svejsemetoder har betydelige forskelle i varmekildekarakteristika: skærmet metalbuesvejsning har relativt lav energitæthed, spredt varme og en stor varmepåvirket zone; mens lasersvejsning og plasmabuesvejsning har koncentreret energi og en lille{4} varmepåvirket zone.
Svejsevarmeinput refererer til den opnåede varme pr. længdeenhed af svejsningen, beregnet ved formlen E=60IU/(vη), hvor I er svejsestrømmen, U er svejsespændingen, v er svejsehastigheden, og η er den termiske effektivitet. Under svejseprocessen af svejsebomme vil overdreven varmetilførsel øge spidstemperaturen, sænke afkølingshastigheden, udvide den varme-berørte zone og gøre korn grovere, og derved reducere sejheden; utilstrækkelig varmetilførsel vil accelerere afkølingshastigheden, hvilket let fører til dannelsen af hærdede strukturer og kolde revner.
Ved fremstilling afsvejsebooms, er det nødvendigt at kontrollere interpass-temperaturen nøjagtigt og anvende passende for- og efteropvarmningsprocesser.- For tykke stålplader skal der udføres forvarmning for at kompensere for den øgede varmetabshastighed og forhindre koldrevner. Svejsemiljøet har også brug for streng kontrol, herunder krav som belysningsintensitet i arbejdsområdet, vindhastighed under 2m/s og luftfugtighed under 60%.
III. Svejsedefektkontrol og svejsebom-ydelsesgarantistrategier
Svejsedefekter er i det væsentlige manifestationer af-ud af-kontrol metallurgiske processer eller ubalancerede termiske processer. Almindelige defekter ved svejsebomme omfatter porøsitet, slaggeinklusion, revner og underskæring. Porøsitet er huller, der dannes, når opløste gasser i den smeltede pool ikke undslipper under afkøling og størkning, mens slaggeinklusion stammer fra oxider og sulfider genereret af metallurgiske reaktioner, der ikke flyder til overfladen af den smeltede pool i tide.
Revner er opdelt i to kategorier: varme revner og kolde revner. Varme revner er forårsaget af dannelsen af flydende film på grund af berigelse af lavt-smeltepunkt-elementer ved korngrænser og revner under svejsespænding; kolde revner genereres på grund af dannelsen af hærdede strukturer forårsaget af for høj afkølingshastighed og ophobning af diffuserbart brint. For at sikre ydelsessikkerheden afsvejsebomme, er det nødvendigt systematisk at evaluere de mekaniske egenskaber af samlinger, herunder styrke, sejhed, plasticitet og hårdhed.
En svejset samling består af tre dele: svejsemetal, fusionszone og varme-påvirket zone, og dens samlede ydeevne er en omfattende afspejling af de tre. Fusionszonen er det svage led i leddet, som er tilbøjeligt til at blive et revneinitieringssted på grund af ujævn struktur og grove korn. Ved at anvende rimelige svejsesekvenser og procesparametre, såsom den optimerede proces med at bruge fem-sektions-backstep-svejsning til rodsvejsning og to-svejsning med central symmetri til kappesvejsning, kan restspænding og deformation af svejsning reduceres effektivt. Med teknologiske fremskridt vil produktionseffektiviteten og produktkvalitetsstabiliteten af svejsebomme blive væsentligt forbedret.
