La soldadura és una tecnologia de processament que aconsegueix unió atòmica entre les superfícies de dues o més peces de treball separades mitjançant la calefacció, l'aplicació de pressió o una combinació d'ambdues, complementada amb materials de farciment. Com a component clau de la maquinària de construcció pesada, la qualitat de les barres de soldadura està directament relacionada amb el rendiment de seguretat de tota la màquina. A diferència de les connexions mecàniques, la soldadura forma un enllaç metal·lúrgic, les condicions bàsiques del qual inclouen les condicions energètiques, les condicions ambientals i les condicions d'unió. Segons la font d'energia, la soldadura es pot dividir en tres categories: soldadura per fusió, soldadura per pressió i soldadura forta. Entre ells, la soldadura per fusió és la més utilitzadafabricació de booms de soldadura, que representen més del 90% de les aplicacions industrials.
I. Principis de la metal·lúrgia de la soldadura i selecció del material per a les barres de soldadura
La metal·lúrgia de la soldadura és una teoria clau que estudia les lleis de la formació de piscines foses, la solidificació, la transformació de fase i els canvis de composició química durant el procés de soldadura, i té un paper decisiu en el rendiment de les barres de soldadura. La piscina fosa de barres de soldadura es caracteritza per un volum reduït, una temperatura elevada, un temps d'existència curt i una velocitat de refredament ràpida, donant lloc a un procés de cristal·lització ràpid. La solidificació del metall de soldadura es basa en els grans de metall base no fosos a la zona de fusió i creix al llarg de la direcció de dissipació de calor, formant diverses morfologies de cristal·lització des de grans plans fins a grans columnars. La -zona afectada per la calor (HAZ) és l'àrea del metall base afectada per la calor de soldadura però no fos. Els seus canvis microestructurals estan determinats conjuntament per la temperatura d'escalfament i la velocitat de refredament, donant lloc a diferents regions com ara la zona de fusió, la zona sobreescalfada i la zona de normalització.
Les barres de soldadura estan fetes majoritàriament d'acer de baixa-aliatge-alta resistència, com ara la placa d'alta-resistencia BS700MCK2, que té una resistència a la fluència superior o igual a 700 MPa i una excel·lent soldabilitat, conformabilitat en fred i resistència a l'impacte a baixa-temperatura. Aquest tipus de material és un acer estructural d'aliatge de baix-carboni-aliatge, que obté un excel·lent rendiment de soldadura reduint l'equivalent de carboni i l'índex de sensibilitat a les esquerdes de soldadura. Durant el procés de soldadura debarres de soldadura, es produeixen una sèrie de reaccions químiques com l'oxidació, la reducció i la nitruració entre el metall fos i el medi circumdant. Cal garantir la composició química raonable de la soldadura i evitar defectes mitjançant consumibles de soldadura adequats i control del procés.
II. Llei d'influència del procés tèrmic de soldadura en la qualitat de la pluma de soldadura
El procés tèrmic de soldadura és la font de reaccions metal·lúrgiques de soldadura, transformacions microestructurals i deformacions per esforços. L'-estudi en profunditat de les lleis de generació, transferència i dissipació de calor és crucial per millorar la qualitat de les barres de soldadura. Els diferents mètodes de soldadura tenen diferències significatives en les característiques de la font de calor: la soldadura per arc metàl·lic blindat té una densitat d'energia relativament baixa, calor dispersa i una gran-zona afectada per la calor; mentre que la soldadura làser i la soldadura per arc de plasma tenen energia concentrada i una petita zona afectada per la calor-.
L'entrada de calor de soldadura es refereix a la calor obtinguda per unitat de longitud de la soldadura, calculada per la fórmula E=60IU/(vη), on I és el corrent de soldadura, U és la tensió de soldadura, v és la velocitat de soldadura i η és l'eficiència tèrmica. Durant el procés de soldadura de les barres de soldadura, l'aportació de calor excessiva augmentarà la temperatura màxima, alentirà la velocitat de refrigeració, ampliarà la zona afectada per la calor-i engrossirà els grans, reduint així la duresa; una entrada de calor insuficient accelerarà la velocitat de refredament, donant lloc fàcilment a la formació d'estructures endurides i esquerdes fredes.
En la fabricació desoldadura booms, cal controlar amb precisió la temperatura entre passades i adoptar processos de preescalfament i post{0}}escalfament adequats. Per a plaques d'acer gruixudes, s'ha de realitzar un preescalfament per compensar l'augment de la taxa de pèrdua de calor i evitar esquerdes per fred. L'entorn de soldadura també necessita un control estricte, incloent requisits com ara la intensitat de la il·luminació a l'àrea de treball, la velocitat del vent per sota dels 2 m/s i la humitat per sota del 60%.
III. Control de defectes de soldadura i estratègies de garantia de rendiment de la pluma de soldadura
Els defectes de soldadura són essencialment manifestacions de processos metal·lúrgics fora de control o de processos tèrmics desequilibrats. Els defectes comuns de les barres de soldadura inclouen la porositat, la inclusió d'escòries, les esquerdes i el socavat. La porositat són forats formats quan els gasos dissolts a la piscina fosa no escapen durant el refredament i la solidificació, mentre que la inclusió d'escòries s'origina a partir d'òxids i sulfurs generats per reaccions metal·lúrgiques que no surten a la superfície de la piscina fosa de manera oportuna.
Les esquerdes es divideixen en dues categories: esquerdes calentes i esquerdes fredes. Les esquerdes calentes són causades per la formació de pel·lícules líquides a causa de l'enriquiment d'elements de baix-punt de fusió-en els límits de gra i esquerdes sota l'esforç de soldadura; Les esquerdes fredes es generen a causa de la formació d'estructures endurides causades per una velocitat de refredament excessiva i l'acumulació d'hidrogen difusible. Per garantir la fiabilitat del rendiment debarres de soldadura, cal avaluar sistemàticament les propietats mecàniques de les juntes, incloent-hi la resistència, la duresa, la plasticitat i la duresa.
Una unió soldada consta de tres parts: metall de soldadura, zona de fusió i zona afectada per la calor-, i el seu rendiment global és un reflex complet de les tres. La zona de fusió és l'enllaç feble de l'articulació, que és propensa a convertir-se en un lloc d'inici d'esquerdes a causa de l'estructura desigual i els grans gruixuts. Mitjançant l'adopció de seqüències de soldadura i paràmetres de procés raonables, com ara el procés optimitzat d'utilitzar la soldadura posterior de cinc-seccions per a la soldadura d'arrel i la soldadura de simetria central de dues-seccions per a la soldadura de tapa, es poden reduir eficaçment l'esforç residual i la deformació de la soldadura. Amb el progrés tecnològic, l'eficiència de producció i l'estabilitat de la qualitat del producte de les barres de soldadura es milloraran considerablement.
