La soldadura es una tecnología de procesamiento que logra la unión atómica entre las superficies de dos o más piezas de trabajo separadas mediante calentamiento, aplicación de presión o una combinación de ambos, complementados con materiales de relleno. Como componente clave de la maquinaria de construcción pesada, la calidad de las plumas de soldadura está directamente relacionada con el rendimiento de seguridad de toda la máquina. A diferencia de las conexiones mecánicas, la soldadura forma una unión metalúrgica, cuyas condiciones centrales incluyen condiciones energéticas, condiciones ambientales y condiciones de unión. Según la fuente de energía, la soldadura se puede dividir en tres categorías: soldadura por fusión, soldadura por presión y soldadura fuerte. Entre ellos, la soldadura por fusión es la más utilizada enfabricación de pluma de soldadura, que representa más del 90% de las aplicaciones industriales.
I. Principios de la metalurgia de soldadura y selección de materiales para brazos de soldadura
La metalurgia de soldadura es una teoría clave que estudia las leyes de formación de charcos fundidos, solidificación, transformación de fase y cambios de composición química durante el proceso de soldadura, y desempeña un papel decisivo en el rendimiento de las barras de soldadura. El baño fundido de las barras de soldadura se caracteriza por su pequeño volumen, alta temperatura, corto tiempo de existencia y rápida velocidad de enfriamiento, lo que conduce a un rápido proceso de cristalización. La solidificación del metal de soldadura se basa en los granos del metal base no fundido en la zona de fusión y crece a lo largo de la dirección de disipación de calor, formando varias morfologías de cristalización, desde granos planos hasta granos columnares. La zona afectada por el calor-(HAZ) es el área del metal base afectada por el calor de la soldadura pero que no se funde. Sus cambios microestructurales están determinados conjuntamente por la temperatura de calentamiento y la velocidad de enfriamiento, lo que da como resultado diferentes regiones como la zona de fusión, la zona sobrecalentada y la zona de normalización.
Las plumas de soldadura están hechas principalmente de acero de baja-aleación y alta-resistencia, como la placa de alta-resistencia BS700MCK2, que tiene un límite elástico mayor o igual a 700 MPa y una excelente soldabilidad, conformabilidad en frío y resistencia al impacto a baja-temperatura. Este tipo de material es un acero estructural de baja-carbono y baja-aleación, que obtiene un excelente rendimiento de soldadura al reducir el carbono equivalente y el índice de sensibilidad al agrietamiento de la soldadura. Durante el proceso de soldadura deplumas de soldadura, se producen una serie de reacciones químicas como oxidación, reducción y nitruración entre el metal fundido y el medio circundante. Es necesario garantizar la composición química razonable de la soldadura y evitar defectos mediante consumibles de soldadura adecuados y control del proceso.
II. Ley de influencia del proceso térmico de soldadura en la calidad de la pluma de soldadura
El proceso térmico de soldadura es la fuente de reacciones metalúrgicas de soldadura, transformaciones microestructurales y deformaciones por tensión. Un estudio-en profundidad de las leyes de generación, transferencia y disipación de calor es crucial para mejorar la calidad de las plumas de soldadura. Los diferentes métodos de soldadura tienen diferencias significativas en las características de la fuente de calor: la soldadura por arco metálico protegido tiene una densidad de energía relativamente baja, calor disperso y una gran zona afectada por el calor-; mientras que la soldadura por láser y la soldadura por arco de plasma tienen energía concentrada y una pequeña zona afectada por el calor-.
El aporte de calor de soldadura se refiere al calor obtenido por unidad de longitud de la soldadura, calculado mediante la fórmula E=60IU/(vη), donde I es la corriente de soldadura, U es el voltaje de soldadura, v es la velocidad de soldadura y η es la eficiencia térmica. Durante el proceso de soldadura de las barreras de soldadura, el aporte excesivo de calor aumentará la temperatura máxima, reducirá la velocidad de enfriamiento, expandirá la zona afectada por el calor-y hará que los granos sean más gruesos, reduciendo así la tenacidad; Un aporte de calor insuficiente acelerará la velocidad de enfriamiento, lo que fácilmente conducirá a la formación de estructuras endurecidas y grietas frías.
en la fabricación deabucheo de soldadurams, es necesario controlar con precisión la temperatura entre pasadas y adoptar procesos adecuados de precalentamiento y pos-calentamiento. Para placas de acero gruesas, se debe realizar un precalentamiento para compensar el aumento de la tasa de pérdida de calor y evitar grietas por frío. El entorno de soldadura también necesita un control estricto, incluidos requisitos como la intensidad de la iluminación en el área de trabajo, la velocidad del viento por debajo de 2 m/s y la humedad por debajo del 60%.
III. Control de defectos de soldadura y estrategias de garantía de rendimiento de la pluma de soldadura
Los defectos de soldadura son esencialmente manifestaciones de-fuera de-procesos metalúrgicos fuera de control o procesos térmicos desequilibrados. Los defectos comunes de las plumas de soldadura incluyen porosidad, inclusión de escoria, grietas y socavados. La porosidad son agujeros que se forman cuando los gases disueltos en el baño fundido no logran escapar durante el enfriamiento y la solidificación, mientras que la inclusión de escoria se origina a partir de óxidos y sulfuros generados por reacciones metalúrgicas que no flotan hacia la superficie del baño fundido de manera oportuna.
Las grietas se dividen en dos categorías: grietas calientes y grietas frías. Las grietas en caliente son causadas por la formación de películas líquidas debido al enriquecimiento de elementos de bajo-punto de fusión-en los límites de los granos y al agrietamiento bajo tensión de soldadura; Las grietas en frío se generan debido a la formación de estructuras endurecidas causadas por una velocidad de enfriamiento excesiva y la acumulación de hidrógeno difusible. Para garantizar la confiabilidad del desempeño deplumas de soldadura, es necesario evaluar sistemáticamente las propiedades mecánicas de las uniones, incluida la resistencia, tenacidad, plasticidad y dureza.
Una unión soldada consta de tres partes: metal de soldadura, zona de fusión y zona afectada por el calor-y su rendimiento general es un reflejo integral de las tres. La zona de fusión es el eslabón débil de la junta, que es propensa a convertirse en un sitio de iniciación de grietas debido a una estructura desigual y granos gruesos. Al adoptar secuencias de soldadura y parámetros de proceso razonables, como el proceso optimizado de usar soldadura retrospectiva de cinco-secciones para la soldadura de raíz y soldadura de simetría central de dos-secciones para la soldadura de remate, se pueden reducir eficazmente la tensión residual y la deformación de la soldadura. Con el progreso tecnológico, la eficiencia de producción y la estabilidad de la calidad del producto de las plumas de soldadura mejorarán enormemente.
