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焊接過程中溫度的控制和測量

發(fā)布時間:2023-08-23 瀏覽次數(shù):37286次

焊接時溫度的控制和測量只是焊接工藝控制的一小部分,但同時也是一個非常重要和容易忽視的部分。怎么控溫、怎么測溫、在哪里測溫、用什么測溫都是非常講究的一個問題。


一.焊接過程中溫度的控制

1.預(yù)熱
預(yù)熱溫度(和層間溫度)的選擇不僅與鋼材和焊條的化學(xué)成分有關(guān),還與焊接結(jié)構(gòu)的剛性、焊接方法、環(huán)境溫度等有關(guān),應(yīng)綜合考慮這些因素后確定。另外,預(yù)熱溫度在鋼材板厚方向的均勻性和在焊縫區(qū)域的均勻性,對降低焊接應(yīng)力有著重要的影響。局部預(yù)熱的寬度,應(yīng)根據(jù)被焊工件的拘束度情況而定,一般應(yīng)為焊縫區(qū)周圍各三倍壁厚,且不得少于150-200毫米。如果預(yù)熱不均勻,不但不減少焊接應(yīng)力,反而會出現(xiàn)增大焊接應(yīng)力的情況。
在開始焊接之前,如果使用電加熱帶進(jìn)行預(yù)熱,加熱寬度一般為坡口兩側(cè)的各75mm處。電加熱帶一般都會有溫度控制裝置,可以設(shè)置溫度的上下限,從而更為方便地對加熱溫度進(jìn)行控制。
在車間或現(xiàn)場,可采用火焰加熱(空氣燃料或乙炔燃料)、電阻加熱、電子感應(yīng)加熱等方式進(jìn)行預(yù)熱。無論采用何種方法,預(yù)熱必須均勻,除非另有規(guī)定,預(yù)熱必須穿透焊件的整個厚度。

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碳當(dāng)量是確定是否需要預(yù)熱以及預(yù)熱到何種程度的一種方法。
如果CE≤0.45%,預(yù)熱可任意選擇;果0.45=<CE<=0.60%,預(yù)熱溫度范圍為200°F至400°F(100°-200°C);如果CE>0.60%,預(yù)熱溫度范圍為400°F至700°F(200°-350°C)。
裂紋參數(shù)(Pcm)也可確定是否需要預(yù)熱以及預(yù)熱到何種程度的一種方法。
當(dāng)碳含量≤0.17(重量百分比)時,或當(dāng)使用高強(qiáng)度鋼時,可以使用Ito&Bessyo參數(shù)裂紋檢測(Pcm)。這種方法可以準(zhǔn)確地預(yù)測什么時候預(yù)熱,什么時候強(qiáng)制預(yù)熱,以及預(yù)熱到什么溫度。
如果Pcm≤0.15%,可選預(yù)熱;如果0.15%<Pcm<0.26—0.28%,預(yù)熱到200°—400°華氏度(100°—200°C);如果Pcm大于0.26-0.28%,則預(yù)熱至400 -700華氏度(200 -350攝氏度)。

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2.焊接技術(shù)中對層間溫度的把控

焊道層間溫度是指焊接過程中,焊接材料所處的溫度,它對焊接質(zhì)量有著直接的影響。在焊接過程中,焊接材料會受到高溫的影響, 使其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致焊接質(zhì)量的下降。

為了能夠在低溫環(huán)境下還能夠保證必要的層間溫度,就必須使用電熱裝置進(jìn)行伴隨加熱。電熱裝置應(yīng)不影響焊工施焊的視線以及角度。電熱加熱帶的安裝位置應(yīng)該在距離焊口坡口兩側(cè)的50mm處的位置是最為合適的。進(jìn)行層間溫度的控制,應(yīng)該將重心放到對焊接各工序的銜接上去,在焊接的余溫散發(fā)完后馬上開始進(jìn)行下一個環(huán)節(jié)的焊接,這樣便可使得加熱的時間大大地減少,而且還能夠在很大程度上提高焊接的效率。在進(jìn)行焊接的過程中,如果遇到局部溫度沒有達(dá)到要求的情況時,也可以利用火焰槍進(jìn)行輔助加熱。

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3. 焊接技術(shù)中對熔池溫度的把控

熔池溫度能夠?qū)附淤|(zhì)量產(chǎn)生直接的影響,熔池溫度過低時,熔池會比較小,流動性差,比較容易產(chǎn)生未焊透,未熔合,夾渣等缺點,如果熔池溫度較高,鐵水就易產(chǎn)生下淌的現(xiàn)象,成型較難控制,接頭塑性也有所下降,容易產(chǎn)生彎曲開裂。要對熔池溫度進(jìn)行把控就要通過以下措施來實現(xiàn):
(1)選擇適當(dāng)?shù)暮附硬牧希?/span>不同的焊接材料具有不同的熔點和熱導(dǎo)率,對焊接溫度的影響也不同。在選擇焊接材料時,應(yīng)根據(jù)焊接要求和實際情況選擇合適的焊接材料。

(2)控制焊接參數(shù):焊接參數(shù)包括焊接電流、電壓、焊接速度等, 它們對焊接溫度有著直接的影響。在焊接過程中,應(yīng)根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整焊接參數(shù),以控制焊接溫度。

(3)運條方法:月牙形的運條溫度比圓圈形的熔池溫度要低,鋸齒形的運條熔池溫度比月牙形的運條溫度又低,在封底層,可采用鋸齒形的運條,并且利用擺動的幅度以及在坡口兩側(cè)的停頓,對熔池溫度進(jìn)行有效的控制。

(4)焊條角度:焊接方向與焊條的夾角為90度時,電弧集中,熔池溫度高,夾角較小時,電弧分散,熔池溫度也較低。

(5)電弧燃燒時間:可以利用電弧燃燒來對熔池溫度進(jìn)行控制,在熔池溫度過高而且熔孔較大的情況下,可以適當(dāng)?shù)販p少電弧燃燒時間,從而使得熔池溫度降低。

(6)采取有效的冷卻措施:在焊接過程中,應(yīng)采取有效的冷卻措 施,以降低焊接溫度。目前常用的冷卻方法包括水冷、氣冷等。


二.焊接過程中溫度的測量

1. 測量點

溫度一般在正對著焊工的工件表面,距坡口邊緣4倍板厚,且不超過50mm的距離處測量。這一規(guī)定適用于焊縫處工件厚度t不超過50mm的場合。

當(dāng)工件厚度超過50mm時,要求的測溫點應(yīng)位于至少75mm距離的母材或坡口任何方向上的相應(yīng)位置。條件允許時,溫度應(yīng)在加熱面的背面上測定。否則,應(yīng)在加熱面上移開熱源一段時間,使母材厚度上的溫度均勻后測定溫度。使用固定的永久性加熱器且無法在背面測量溫度時,應(yīng)從靠近焊縫坡口處暴露的母材表面上測取溫度。溫度均勻化的時間按每25mm母材厚度2min的比例計。

道間溫度應(yīng)在焊縫金屬或相鄰的母材金屬處測得。


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當(dāng)然,也有一些公司會要求測量焊接點的溫度,具體問題具體分析。

2. 測量時間

道間溫度應(yīng)在電弧經(jīng)過之前的焊接區(qū)域內(nèi)瞬時測得。

如果對預(yù)熱維持溫度有規(guī)定時,應(yīng)在焊接中斷期間予以監(jiān)測。

3.測試方法

焊接溫度可以通過以下幾種方式進(jìn)行測量:

1)接觸式溫度計

接觸式溫度計是一種傳統(tǒng)的溫度測量方法,通常使用熱敏電阻或熱電偶等傳感器進(jìn)行測量。它通過物體表面與傳感器的直接接觸來測量溫度,所以精度較高,但測量過程中需要與物體表面接觸,可能會對物體造成損傷。

2)非接觸式溫度計

非接觸式溫度計通常采用紅外線熱像儀來監(jiān)測焊接區(qū)域的溫度變化,不需要與物體接觸,對物體沒有損傷,但精度和可靠性有時會受到環(huán)境和物體表面的影響。

4. 測試設(shè)備

焊接溫度可以通過以下幾種方式進(jìn)行測量:

用于溫度測量的設(shè)備應(yīng)在焊接工藝規(guī)程中明確,如:

-熱敏材料,如:蠟筆或油漆(TS);

-接觸式測溫儀(CT);

-熱電偶(TE);

-非接觸式光學(xué)或電子測溫裝置(TB)。











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