洛陽防爆電器焊接結構件缺陷

防爆電器焊接結構件缺陷

焊接應力和焊接變形是金屬焊接結構件的常見且主要的缺陷之一，嚴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生原因和預防對策，盡可能地減小和消除焊接應力和焊接變形。
　　1.焊接應力和焊接變形的產生原因
　　焊接應力和焊接變形產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，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力，在遠離它們的地方承受壓應力。由于這些應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，焊接應力??；對予塑性差的材料，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：
　?、僭谄桨錓形坡口對接焊時，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”。
　?、谠谄桨錠形坡口對接焊時，由于焊縫截面形狀上、下不對稱，焊縫收縮不均勻；因而焊后沿焊縫方向上對接防爆正壓柜工件之間出現(xiàn)一個夾角，即所謂的“角變形”(圖7)。
　?、墼诤醢?，T形坡口焊接時，由于采用單邊焊接造成焊接結構不對稱，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，在焊接應力作用下，防爆正壓柜工件在冷卻后會出現(xiàn)無規(guī)則的翹曲，即所謂的“波浪變形”。
　　在防爆電氣設備外殼的焊接中，人們很關心上述的這些焊接變形。例如，對于隔爆型電氣設備的隔爆外殼，有時會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，正壓型電氣設備的正壓外殼，當采用薄板焊接結構裝配時，可能會產生波浪變形。
　　2.防爆電器焊接應力和焊接變形的預防措施
　　預防產生和消除焊接應力和焊接變形的基本措施，除焊接結構件的設計因素外，主要是根據(jù)防爆正壓柜工件材料和焊接結構在焊接過程中采取一些簡單而可行的工藝措施。
　　(1)減小焊接應力的工藝措施
　　減小焊接應力的工藝措施，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，應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力。所以，在焊接多平板防爆正壓柜工件時要注意各個焊縫的焊接順序，力圖使各個焊縫的收縮少受阻力，就可以減小焊接應力。
　　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)過適當處理就可以成為一個整體平面，再與平板Ⅲ焊時又是一條直焊縫41。兩條焊縫均為直焊縫，收縮較為自由，應力就會小一些。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，焊后可以成為一個平面，再與平板Ⅱ焊時兩條焊縫2和3在A點垂直相交，焊縫收縮受到制約，應力顯然增大不少，麗且在A處交叉，有時可能會出現(xiàn)裂紋。
　　2)焊前對防爆正壓柜工件預熱
　　在焊接前，對防爆正壓柜工件預熱可以減小焊縫區(qū)金屬和其周圍金屬的溫差，焊后又可以同時均勻緩慢地冷卻收縮，因此可以明顯地減小焊接應力。
　　焊前對防爆正壓柜工件預熱是減小焊接應力最有效的方法。通常情況下，對于鋼板焊接結構件，預熱溫度可控制在350—400。C的范圍內。
　　3)焊后對防爆正壓柜工件退火
　　在焊接后，退火是消除焊接結構件焊接應力的一種最有效的方法，一般可消除80%-90%的焊接應力。焊后焊接結構件的加熱退火溫度一般控制在600～650℃的范圍內，保溫時間為6～10h，然后逐漸緩慢地冷卻到窒溫。
　　例如，對于防爆型電動機機座和防爆型控制箱箱體等較大的鋼板焊接結構件，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℃，保溫時間為6.5-7h；關閉加熱熱源，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，根據(jù)經(jīng)驗，可適當?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構件尺寸的減小量。
　　2)反變形
　　在焊接前，首先評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合適的方向上進行焊接，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)剛性夾持
　　在焊接前將防爆正壓柜工件固定夾緊，然后進行焊接作業(yè)。這樣的固定夾緊方法較多，剛性支撐等，也可以臨時將防爆正壓柜工件點焊固定在工作平臺上。
　　這種方法僅適用于塑性較好的低碳鋼的結構件焊接。
　　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，在兩邊兩個坡口上按照逐層交叉焊接的方法進行焊接。
　　
　　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，兩邊四個坡口同樣按照逐層交叉焊接方法進行焊接(圖13)。
　　在防爆電氣設備外殼的焊接中，例如隔爆外殼內的隔板，常常是雙T形坡口逐層交叉焊接的焊接結構，焊接時按照圖3.13所示焊接順序就可以減小和消除焊接應力和焊接變形。
　　這里必須指出的是，在進行逐層交叉焊接時，人們必須注意隨時清除每層焊接的焊渣，否則難以保證焊縫的焊接質量。
　　5)機械矯正
　　焊接后防爆正壓柜工件的變形可以使用機械外力來進行矯正。例如，采用滾床、壓力機、矯直機等機械的外力，也可以使用錘子敲擊防爆正壓柜工件變形處進行矯正。
　　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產生的變形。一般情況下，加熱溫度控制在600～800℃范圍內。
　　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構件的變形矯正。
　　不管是減小和消除焊接應力還是焊接變形，上述的這些方法的措施，既可以單獨地實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。