劉玉榮久益環(huán)球（佳木斯）采礦設(shè)備有限公司

掘進(jìn)機(jī)鉚焊件制作中對(duì)焊接溫度的控制

劉玉榮
久益環(huán)球（佳木斯）采礦設(shè)備有限公司

摘要：溫度作為掘進(jìn)機(jī)鉚焊件制造過(guò)程中的一項(xiàng)重要參量，對(duì)其的溫度控制不僅會(huì)影響到掘進(jìn)機(jī)鉚焊件能否發(fā)揮出設(shè)計(jì)的強(qiáng)度與功能，還會(huì)影響到掘進(jìn)機(jī)的整體性能，影響到煤炭的生產(chǎn)安全。也正因如此，做好掘進(jìn)機(jī)鉚焊件制造中對(duì)焊接溫度的控制研究則尤為重要。本文筆者即從鉚焊件加工過(guò)程的熱力學(xué)分析入手，對(duì)掘進(jìn)機(jī)鉚焊件制作過(guò)程中的主要影響因素進(jìn)行粗淺的分析，并提出提升掘進(jìn)機(jī)鉚焊件溫度控制的具體方法，以期達(dá)到提升掘進(jìn)機(jī)鉚焊件生產(chǎn)質(zhì)量的根本目的。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機(jī)；鉚焊件；焊接；溫度；控制

前言

在掘進(jìn)機(jī)大型化、功能化的背景下，鉚焊作為一項(xiàng)復(fù)雜的加工工藝和生產(chǎn)過(guò)程，鉚焊件的制造早已成為決定掘進(jìn)機(jī)技術(shù)性能、煤炭安全、企業(yè)效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。也正因如此，做好鉚焊件的加工與溫度控制技術(shù)對(duì)提升掘進(jìn)機(jī)的整體性能而言有著至關(guān)重要的作用。以下筆者即從掘進(jìn)機(jī)鉚焊件制造的實(shí)際出發(fā)，基于熱力學(xué)對(duì)掘進(jìn)機(jī)鉚焊件溫度進(jìn)行分析，提出影響掘進(jìn)機(jī)鉚焊件的因素與解決對(duì)策，以期通過(guò)筆者的闡述為廣大同行做有益的參考。

1.基于熱力學(xué)對(duì)掘進(jìn)機(jī)鉚焊件溫度的分析

眾所周知，掘進(jìn)機(jī)在鉚焊件的制作過(guò)程中受熱往往呈現(xiàn)局部化，以至于掘進(jìn)機(jī)鉚焊件與其它部位之間往往存在著一定的溫度差異，而正是這個(gè)溫度差異也進(jìn)一步使得鉚焊件與其周邊的結(jié)構(gòu)之間不斷的進(jìn)行著兩種熱傳遞的輻射與傳導(dǎo)。而如若此時(shí)我們不能做好這種熱傳遞的全面性控制，那么鉚焊件的溫度勢(shì)必會(huì)過(guò)低，使得鉚焊件與掘進(jìn)機(jī)的其它結(jié)構(gòu)之間存在溫度差異，不利于加工與制作掘進(jìn)機(jī)鉚焊件，并會(huì)大大的影響掘進(jìn)機(jī)鉚焊件的整體性能和自身強(qiáng)度，引發(fā)質(zhì)量問(wèn)題。

如若我們對(duì)掘進(jìn)機(jī)鉚焊件制作過(guò)程中能夠接觸的部位進(jìn)行詳細(xì)的分類與分析，則可以看到，其分類具體如下所示：第一，焊縫。焊縫作為掘進(jìn)機(jī)鉚焊過(guò)程中熔池形成固態(tài)的金屬結(jié)晶，同時(shí)也是母材金屬結(jié)晶凝聚的重要表現(xiàn)，可以說(shuō)其成長(zhǎng)與熔池的池壁之間呈現(xiàn)垂直模式；第二，熱熔區(qū)。掘進(jìn)機(jī)鉚焊件熱熔區(qū)是焊縫與母材連接的半熔化狀態(tài)區(qū)域的熱熔區(qū)，而這區(qū)域的一個(gè)重要特點(diǎn)就是化學(xué)成分復(fù)雜、晶體顆粒較大，極易產(chǎn)生過(guò)熱組織；第三，焊接影響區(qū)。焊接影響區(qū)就是鉚焊件在焊接過(guò)程中進(jìn)行熱量傳導(dǎo)、輻射到的部位，其在整個(gè)制作過(guò)程中，極易因熱量影響出現(xiàn)金相上的改變，從而導(dǎo)致機(jī)械性能、強(qiáng)度發(fā)生變化。

2.影響掘進(jìn)機(jī)鉚焊件制作的因素

2.1掘進(jìn)機(jī)鉚焊件焊接的熱特點(diǎn)

第一，掘進(jìn)機(jī)鉚焊件的焊接溫度較高，普通的掘進(jìn)機(jī)鉚焊件的焊接溫度也都可以達(dá)到1600K以上；第二，掘進(jìn)機(jī)鉚焊件焊接溫度升高很快，如若我們將其與普通焊接熱處理相對(duì)比，就能夠看到，鉚焊的熱源十分集中且溫度會(huì)迅速升高；第三，掘進(jìn)機(jī)鉚焊件焊接的高溫時(shí)間保持較短，這是因?yàn)樵诤附舆^(guò)程中掘進(jìn)機(jī)鉚焊件與其它結(jié)構(gòu)部位緊密相連，所以極易通過(guò)輻射或傳導(dǎo)等途徑將熱量迅速的傳遞出去，進(jìn)而造成鉚焊件的高溫難以長(zhǎng)時(shí)間保持。

2.2掘進(jìn)機(jī)鉚焊件焊接的溫度控制因素

如若在掘進(jìn)機(jī)鉚焊件的制作過(guò)程不能對(duì)溫度進(jìn)行精確的控制，那么勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致掘進(jìn)機(jī)鉚焊件的加工質(zhì)量或者是整體性能出現(xiàn)問(wèn)題或者是隱患。以下筆者總結(jié)了幾點(diǎn)導(dǎo)致掘進(jìn)機(jī)鉚焊件溫度失去控制的因素：第一，在整個(gè)掘進(jìn)機(jī)鉚焊件的制作過(guò)程中缺乏對(duì)溫度控制的自我意識(shí)，從而在整個(gè)鉚焊件的焊接過(guò)程之中都沒(méi)有使用相應(yīng)的技能與規(guī)范，進(jìn)而使得整個(gè)掘進(jìn)機(jī)鉚焊件制作加工質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題；第二，并沒(méi)有按照規(guī)范要求對(duì)掘進(jìn)機(jī)鉚焊件焊口進(jìn)行清潔處理，以至于掘進(jìn)機(jī)鉚焊件的焊口出現(xiàn)積水、油污等問(wèn)題，進(jìn)而影響了溫度的傳遞，造成掘進(jìn)機(jī)鉚焊件加工質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)；第三，在掘進(jìn)機(jī)鉚焊件的焊接過(guò)程中，其使用的焊接材料與焊接設(shè)備本身存在問(wèn)題，且二氧化碳的純度不足，焊條質(zhì)量不高，母材技術(shù)性能有問(wèn)題等諸多因素加之在一起，都會(huì)造成在掘進(jìn)機(jī)鉚焊件的制造過(guò)程之中失去對(duì)溫度的控制，導(dǎo)致掘進(jìn)機(jī)鉚焊件出現(xiàn)缺陷與隱患問(wèn)題。

2.3掘進(jìn)機(jī)鉚焊件制作過(guò)程中存在的焊接缺陷

通過(guò)分析，我們可以看到，目前掘進(jìn)機(jī)鉚焊件在制作過(guò)程中，往往存在著許多焊接缺陷且種類繁多。一般情況下，我們可以將其分為內(nèi)部缺陷與外部缺陷，兩種。其中內(nèi)部缺陷主要出現(xiàn)在熔合區(qū)域之內(nèi)且具有一定的隱蔽性，只有對(duì)其進(jìn)行破壞性試驗(yàn)或者是無(wú)損檢驗(yàn)才能夠發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷，如：夾渣和裂縫等；而外部缺陷則是指能夠通過(guò)肉眼觀察就能夠發(fā)現(xiàn)的或者是采取簡(jiǎn)單的工具就能夠發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，如：焊瘤、咬邊、裂縫、氣孔等問(wèn)題。

3.提升掘進(jìn)機(jī)鉚焊件溫度控制的具體方法

3.1切實(shí)做好掘進(jìn)機(jī)鉚焊件制作前的準(zhǔn)備工作

只有做好掘進(jìn)機(jī)鉚焊件制作前的準(zhǔn)備工作，才能夠?yàn)殂T焊件的順利加工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提升對(duì)掘進(jìn)機(jī)鉚焊件溫度的準(zhǔn)確控制。第一，在制作之前，我們對(duì)掘進(jìn)機(jī)鉚焊件的坡口用熱切割的方式進(jìn)行處理，以防止母材邊緣形成淬硬層，淬硬層會(huì)以其低塑性造成冷加工的開裂，而利用熱切割的方式能夠有效確保金屬的熱傳遞；第二，針對(duì)鉚焊件焊接區(qū)域所存在的污漬問(wèn)題要進(jìn)行及時(shí)的清除與清理，以確保在既定溫度對(duì)焊接材料所進(jìn)行的處理能夠順利開展，切實(shí)達(dá)成現(xiàn)在應(yīng)有技術(shù)效果；第三，在鉚焊件焊接前應(yīng)該對(duì)焊接材料進(jìn)行充分的烘干；第四，對(duì)于精確度要求較高，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的焊接件，其在焊接前應(yīng)該進(jìn)行緩慢的預(yù)熱，從而提高焊接質(zhì)量。

3.2正確的掌握與應(yīng)用掘進(jìn)機(jī)鉚焊件的焊接操作工藝

第一，在焊接方法的選用上，我們應(yīng)該采取特定的擺幅和在坡口兩側(cè)停頓的方法，以此控制熔池問(wèn)題，使熔池能夠得到一致，避免焊瘤的形成；第二，在焊接過(guò)程中，我們必須要提高對(duì)焊接角度的重視程度，這是因?yàn)楹附咏嵌仍谀撤N意義上直接影響著溫度的精確控制，尤其是在夾角垂直時(shí)，電弧會(huì)相對(duì)集中，熔池溫度也會(huì)相對(duì)較高，反之則溫度較低；第三，在起弧之前必須要先對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)，也就是說(shuō)在高度板上對(duì)電流強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整，測(cè)試溫度。并在測(cè)試合格以后在劃擦起弧，利用反饋電路加強(qiáng)對(duì)溫度的精確控制，避免因?yàn)闇囟壬^(guò)快而致使電路發(fā)生大面積的燒壞；第四，要以消除殘余應(yīng)力為主對(duì)掘進(jìn)機(jī)的鉚焊件進(jìn)行熱處理，使金屬相變溫度點(diǎn)以下的熱量能夠均勻，而后采取均勻冷卻的方式進(jìn)一步將應(yīng)力以退火消除；第四，在焊接結(jié)束以后，應(yīng)該做好焊后熱處理工作，以此改善焊件焊接區(qū)的性能，消除焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊接件造成的有害影響。對(duì)焊接區(qū)及其有關(guān)部位在金屬相變溫度點(diǎn)以下充分均勻加熱，然后又均勻冷卻以進(jìn)行消除應(yīng)力和退火。焊后熱處理是保證焊件焊接接頭性能的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。

3.3做好焊縫質(zhì)量的檢驗(yàn)工作

做好焊縫檢驗(yàn)工作，也是確保掘進(jìn)機(jī)鉚焊件焊接質(zhì)量的重要手段。尤其是在鉚焊件的焊接制作過(guò)程中，往往由于諸多因素的影響，致使焊縫存在超過(guò)允許值的缺陷，而一旦發(fā)生這種缺陷，就必須要采取適當(dāng)?shù)姆椒ǎ瑢?duì)缺陷進(jìn)行排除，然而在進(jìn)行補(bǔ)焊。也只有如此才能夠進(jìn)一步確保鉚焊件的焊接質(zhì)量。尤其是，某些重要的掘進(jìn)機(jī)部分，其鉚焊件結(jié)構(gòu)不允許進(jìn)行二次修補(bǔ)，所以，一旦遭遇重大缺陷，那么鉚焊件勢(shì)必會(huì)被直接當(dāng)成廢品進(jìn)行處理。所以，做好焊縫質(zhì)量的檢驗(yàn)工作則尤為重要。目前，常見(jiàn)的焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)方法，主要有：外部檢驗(yàn)、密性試驗(yàn)、無(wú)損探傷，三種。外部檢驗(yàn)，主要是對(duì)焊縫外表實(shí)施的檢查工作，通過(guò)對(duì)焊縫外觀尺寸、形狀是否符合焊接要求，是否存在咬邊、焊瘤、弧坑、表面氣孔、表面夾渣、表面裂紋，以及根部未焊透等缺陷；密性試驗(yàn)，是對(duì)焊縫致密性進(jìn)行試驗(yàn)的一種檢查方法，其在試驗(yàn)中，主要是根據(jù)焊縫的實(shí)際結(jié)構(gòu)形狀、焊縫部位的不同，采取不同的試驗(yàn)方法，具體可采用煤油試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)、灌水試驗(yàn)、沖水試驗(yàn)等方法；無(wú)損探傷，是目前發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部缺陷最為有效的一種檢驗(yàn)方法，尤其是在一些重要的鉚焊件結(jié)構(gòu)上，其在出廠之前都必須進(jìn)行無(wú)損探傷檢驗(yàn)，確認(rèn)沒(méi)有問(wèn)題才能予以出廠使用。滲透探傷、磁粉探傷、超聲波探傷和射線探傷是常見(jiàn)的無(wú)損探傷方法。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文筆者從幾個(gè)方面入手，對(duì)掘進(jìn)機(jī)鉚焊件制作中對(duì)焊接溫度的控制進(jìn)行了粗淺的分析與闡述，也是希望能夠讓大家更加清楚的認(rèn)識(shí)到，以提高鉚焊件自身質(zhì)量去確保掘進(jìn)機(jī)技術(shù)性能和安全水平早已成為掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)制造業(yè)企業(yè)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)實(shí)際發(fā)展需求的關(guān)鍵所在。所以，在今后的工作，掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)制造企業(yè)更應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)掘進(jìn)機(jī)鉚焊件加工中的技術(shù)強(qiáng)化，做好掘進(jìn)機(jī)鉚焊件的溫度控制，為保障掘進(jìn)機(jī)的整體性能發(fā)揮與安全運(yùn)行做好堅(jiān)實(shí)的鋪墊。

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