浅谈焊接技术与温度控制

浅谈焊接技术与温度控制

栾福伦毕晓龙王明

中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266000

摘要：在现代设备生产制造过程中，焊接已经成为一项重要的连接手段。焊接是一种方法，其中通过增加局部温度使两个试样彼此相互接合以引起原子之间的迁移。焊接是一个温度升高的过程，在这个过程之中，材料内部会发生再结晶现象，而这种温度的升高被限定在一定的区域内，因此被焊接的整个材料中各个部位的受热不均匀，因此材料整体温度也不均匀，这种温度的不均匀使得焊接结束后存在残余应力。基于此，本文主要对焊接技术与温度控制进行了有效的分析。

关键词：谈焊接技术；温度控制；方法研究

引言

焊接工艺是影响焊接刀具使用寿命的重要因素，焊接过程中的升温温度、焊接温度及焊接时间是焊接温控工艺中的关键参数。

1焊接技术的现状

1.1焊接技术的高效率化

焊接技术，作为制造业中重要的一环，它与其他制造业的特性是一样的，要求都是高速高效。目前在焊接技术高速高效的发展中，有许多技术得到了巨大的发展，在国内和国外众多研究团队以及工作人员的努力下，研究出了活性化焊接工艺、多元气体保护焊接工艺等，这些技术在焊接技术的高质量化上做出了巨大的贡献，而焊接速度的研究也有了长足的进步，现今已经可以达到1.8m/min，大大提升了产品焊接的效率。而国外的相关技术的发展比我国快，技术含量更高所以应当引进其他国家的相关先进技术，并加以改进和推广。

1.2焊接技术自动化智能化

随着机器人技术的不断发展，在各个行业的应用也越来越广，而在焊接技术的发展中，焊接机器人成为了其中自动化和智能化的带动技术。其运用原理是在电脑上对相关操作进行编程，在焊接机器人的机械臂上安装上焊接机具，并按照电脑编程进行重复动作，从而达到自动化和智能化焊接，使焊接效率得到了整体提高，还有效避免了焊接时产生的有毒有害物质对焊接工人身体造成损伤等。而目前情况下，有几种焊接技术智能化的代表，例如焊接跟踪、熔滴过渡控制、焊接成型控制等方面，在国内外都有许多技术通过智能化自动化等进行控制与代替。不仅如此，还将数字化概念带到焊接过程中，国外在数字化迅速发展的情况下，比中国提早一步将数字化与焊接技术相结合，发现这种结合可以达到控制精准度高、稳定性好、操作方便等优点和好处。

2焊接技温度控制策略

2.1控制设备

用于焊接残余应力的温度梯度测量控制装置由基础滑动固定板，硅碳棒固定板，硅碳棒下固定板，热电偶，应变花，圆柱销，螺母，螺杆，张力块和控制系统组成。其中，滑动固定板可以在基座上滑动。

圆柱销与下部固定板和硅碳棒的滑动固定板连接，固定板在硅碳棒下方延伸一段距离，用于固定试件。将硅碳棒上的固定板和硅碳棒的下固定板压在试件上，并通过安装在固定板上的硅碳棒加热试件。应变花形检测焊接过程中的材料应力变化，并在内应力导致试件变形时准确收集数据，便于后续数据处理。

硅碳棒是非金属电加热元件，电阻率随温度的升高而缓慢增加。电阻率越高，温度越高。硅碳棒的电阻测量是通过特殊的电气测试设备测量的，不在室温下测量。如果用万用表测量仪器，则误差非常大，因此碳化硅棒在低温（20摄氏度）下具有不确定的电阻率。热电偶广泛应用于具有加热和温控功能的加热设备中，是一种非常重要的温度控制元件。热电偶可以完成温度信号向电信号的转换，以使设备获得实时的温度信息。由于需要，各种热电偶的形状往往差别很大，但它们的基本结构大致相同，通常由热电极，绝缘套管保护管和接线盒等组成，通常带显示仪表，记录仪表和电子调节设备一起使用。

2.2测量

①首先要对试样进行材料加工以使材料具有一定的大小，还要对试样进行表面处理，使其表面光滑，判断标准是可以看到试样表面光亮。②第二步是选择应变花的黏贴位置，为了确定应变花的位置需要画线。③而后将要进行残余应力测量的材料放于基座上，找到合适的部位以使基座和材料进行对接时匹配良好，通过操作夹紧块使得需要焊接的两块材料稳固贴合，使材料被拉紧以保证焊接过程中两块材料不发生错位，正式焊接之前需要对两块材料进行预焊，长度控制在5毫米左右，当5毫米的预焊缝形成之后即可以移走偏心夹，通过焊缝的约束力足以使两块材料不发生相对移动。④根据上述步骤中确定的画线位置，对应力片进行粘贴固定操作，一块材料上粘贴4片应变花。而后将应变仪进行归零操作，继而对两块材料进行焊接。⑤焊接基础数据的获得是由两部分组成的，一部分是焊接过程中的应力-应变曲线，另一部分是温度曲线。第一个部分可以借助于应变片来完成，第二个部分可以借助热电偶来完成。⑥残余应力基础数据的获得是通过在应变片周围5毫米处打孔测量来实现，孔德通径控制为5毫米。⑦重复前4个步骤，随后对焊接材料进行加热操作，加热源是硅碳棒，温度控制在100℃。重复⑤-⑥步骤，分别在100、200、300、400和500℃的温度下重复。⑧根据温度梯度预测该焊接材料的焊接结构的焊接残余应力。⑨根据上述分析通过对温度梯度预测即可对相同材料焊接结构的焊接残余应力的预测。

2.3避免因热处理时间不足造成焊评不能覆盖

低于下转变温度的焊后热处理，就是温度低于A1线的热处理，即常说的焊后消除焊接应力热处理（SR）。试件的热处理时间一般按规范中要求的根据材料厚度进行确定。当焊件厚度较厚或焊件焊缝经多次返修并进行低于下转变温度的焊后热处理时，使得焊件热处理时间要比试件的热处理时间长得多，就会出现试件的保温时间少于焊件在制造过程中累计保温时间的80%”，此时试件的焊评不再适用于此焊件，需进行试件热处理保温时间较长的焊评。例如压力容器上的小接管壁厚小于12mm时，可使用6mm试件合格的焊评来支持，但一般6mm厚试件焊评中热处理时间不会太长，当该压力容器进行焊后整体消除应力热处理（SR）时，接管上的焊缝就要与较厚的筒体焊缝一样经过保温时间较长的下转变温度热处理，这时可能造成试焊评中件的热处理时间达不到容器接管的热处理时间的80%，则容器接管焊缝的焊接工艺不能再使用此试件的焊评，而需另做一个保温时间更长的试件焊评。为避免此现象的发生，拟定焊接工艺规程时，对于壁厚小于或等于6mm的工艺评定试件，低于下转变温度焊后热处理保温时间要适当延长，避免因热处理保温时间覆盖不上，一般取保温2～3小时即可，对壁厚大于6mm的试件，保温时间取3～5小时即可。

结束语

在焊接过程中，焊接温度过高或过低对焊接强度都不利。焊接温度过高会使有效焊料的挥发过快，降低焊缝强度;焊接温度过低，焊料的流动性差，钎缝内部存在气孔和夹渣，影响焊缝强度，本文主要对焊接技术与温度控制进行了简要的分析，希望可以为相关人员提供一定的参考。

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