振動焊接技術(shù)在冶金設(shè)備維修中的研究

摘 要：振動焊接技術(shù)主要就是振動時效技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展演變而來，振動時效就是指構(gòu)件在焊接成型后，利用振動的方式快速去除構(gòu)件內(nèi)部殘余應(yīng)力，避免對構(gòu)件材料力學(xué)性能造成改變。振動時效作為一種技術(shù)補償和技術(shù)進(jìn)步，對冶金機械設(shè)備具有非常良好的維修效果。本文對振動焊接技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹，明確振動焊接技術(shù)的原理，對振動焊接技術(shù)在冶金設(shè)備維修中的應(yīng)用進(jìn)行分析，確保振動焊接冶金設(shè)備維修質(zhì)量得以全面提升。

關(guān)鍵詞：振動焊接技術(shù);冶金設(shè)備維修;應(yīng)用分析

冶金設(shè)備工作環(huán)境惡劣，很容易出現(xiàn)各種各樣的損傷。維修人員應(yīng)該積極采用振動焊接技術(shù)對裂縫進(jìn)行及時焊接處理，對詳細(xì)分析故障產(chǎn)生原因，快速判斷設(shè)備故障點，利用振動焊接技術(shù)順利解決故障，全面提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，為我國冶金事業(yè)發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

一、振動焊接技術(shù)的主要原理和特點

振動焊接技術(shù)利用高速振動原理促使兩個不同零件之間摩擦生熱，使材料迅速熔化，在熔化之后還重新焊接，在壓力的作用下凝固成型。兩個零部件在巨大的振動作用下產(chǎn)生強烈的摩擦力，零件之間的接頭材料溫度不斷提高，當(dāng)設(shè)備材料到達(dá)熔點溫度之后就會立刻熔化，當(dāng)所有材料被熔化之后，振動停止，設(shè)備材料在高壓下會立即凝固，實現(xiàn)振動焊接[1]。

振動焊接主要經(jīng)過四個階段，第一階段固態(tài)摩擦階段就是將兩個零部件之間進(jìn)行快速的振動，產(chǎn)生巨大的摩擦熱量，使材料溫度達(dá)到熔點，不同材料熔點各不相同，必須根據(jù)材料特點正確選擇摩擦力度和摩擦?xí)r間。很多零件摩擦系數(shù)比較大，零件之間摩擦效率不高，這時可以在零件表面增加一層潤滑，提高零件的振動和焊接效率。第二階段是瞬態(tài)階段，就是材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過渡階段。第三階段是穩(wěn)態(tài)階段，就是指所有的固態(tài)材料全部轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)材料，溶液層的厚度不會改變，實現(xiàn)能量平衡。在第四階段是冷卻階段，所有的材料熔化之后在重力的作用下實現(xiàn)凝固，保證材料快速冷卻完成焊接。

振動焊接技術(shù)具有焊接速度快、維修效率高、成本低的優(yōu)勢，在冶金設(shè)備維修中被廣泛應(yīng)用。振動焊接是被焊件在振動過程中快速進(jìn)行焊接，可以實現(xiàn)邊振邊焊，將被焊點焊接成型后施加一定的振動，當(dāng)該構(gòu)件振動頻率固定后，開始快速焊接，振動方法不變、焊接方法不變，只是施加一個簡單的振動就使原有的振動時效技術(shù)得到很大進(jìn)步，邊振邊焊可以確保焊縫材料晶粒細(xì)化，提高焊接的整體強度和質(zhì)量，同時也避免出現(xiàn)焊接裂紋[2]。

二、振動焊接技術(shù)在冶金設(shè)備維修中的應(yīng)用

（一）振動焊接技術(shù)在連鑄輥修復(fù)中的實際應(yīng)用

隨著我國冶金行業(yè)的發(fā)展壯大，各種冶金機械設(shè)備體積也不斷增多。大型設(shè)備要想穩(wěn)固連接，必須采用焊接的方式，對焊接技術(shù)要求非常高。振動焊接技術(shù)就是基于振動時效技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展而來，構(gòu)件焊接成型之后利用快速振動的方式，去除構(gòu)件之間的殘余應(yīng)力，保證構(gòu)件材料力學(xué)性質(zhì)不發(fā)生改變。連鑄輥的輥芯屬于耐熱鋼材料，在長時間使用之后，很容易出現(xiàn)裂縫、彎曲、變形的情況。振動焊接技術(shù)可以產(chǎn)生巨大的摩擦力，利用熱量使材料快速熔化，然后焊接。有效減少對連鑄輥的磨損，在修復(fù)完畢之后也可以避免出現(xiàn)龜裂的問題。

（二）振動焊接技術(shù)在齒輪修復(fù)中的應(yīng)用

齒輪作為冶金機械設(shè)備非常普遍的零部件，長時間的運轉(zhuǎn)很容易產(chǎn)生磨損缺失的問題。齒輪的主要制作原料是低碳合金鋼，內(nèi)部韌性比較高，外部堅硬。在齒輪修復(fù)時應(yīng)該合理控制維修熱量，充分考慮齒輪脆硬傾向大的特點，避免對齒輪造成的不利影響和比較大的損害。采用振動焊接技術(shù)可以修復(fù)斷掉的齒軸和齒條，利用增加壓力方式可以有效解決大型人字齒輪斷齒問題，降低焊接的溫度，使齒輪免遭高溫?fù)p害[3]。

（三）振動焊接技術(shù)在葉輪葉片中的修復(fù)應(yīng)用

葉輪葉片作為冶金機械設(shè)備最重要的組成部分，通常以鋼材料為主，最重要的功能就是除塵，葉輪葉片的工作環(huán)境非常惡劣，在長時間使用時很容易被灰塵造成磨損的情況。根據(jù)維修經(jīng)驗，風(fēng)機葉輪葉片在使用3000個小時之后就會出現(xiàn)異常磨損的問題，如果沒有及時修復(fù)很容易報廢。為此，利用振動焊接技術(shù)可以適當(dāng)延長葉輪葉片的使用壽命，避免對葉輪葉片的結(jié)構(gòu)造成破壞。葉輪在制作時很容易受到多種因素的綜合影響，當(dāng)外界因素消失，受到的作用力不能完全消失，而存在在結(jié)構(gòu)中，引發(fā)葉輪葉片二次形變，導(dǎo)致葉輪葉片出現(xiàn)故障，而利用振動焊接技術(shù)，可以有效消除葉輪葉片中的殘余應(yīng)力。

三、加強振動焊接技術(shù)的質(zhì)量管理策略

（一）掌握焊接技術(shù)

在冶金設(shè)備安裝焊接施工過程中，必須要掌握焊接技術(shù)各項情況，在焊接操作過程中，要保證焊接順序的正確性，不可隨意進(jìn)行更改，以免造成焊接事故。對于焊接順序的選擇，需要保持焊縫部位處于自由收縮狀態(tài)。在焊接過程中，焊縫收縮率較大的情況下可優(yōu)先進(jìn)行焊接，對于收縮率較小的焊縫，則可延后焊接，通過焊接過程中收縮性的把控，能夠改善殘余應(yīng)力問題，焊接過程中裂縫出現(xiàn)幾率得到明顯降低，便于加強焊接質(zhì)量控制，促進(jìn)冶金設(shè)備安裝質(zhì)量的提升。而且應(yīng)用于冶金設(shè)備安裝中的焊接技術(shù)有很多，主要包括異種鋼焊接技術(shù)和特種鋼焊接技術(shù)等。提高冶金設(shè)備焊接速率，更好滿足異種鋼冶金設(shè)備各部位焊接要求。對于特種鋼焊接技術(shù)來說，主要是對冶金設(shè)備特種鋼部位進(jìn)行焊接處理，避免因焊接方法不合理而影響冶金設(shè)備特種鋼部位性能效果和質(zhì)量安全[4]。

（二）檢查焊接質(zhì)量

在冶金設(shè)備安裝過程中，焊接質(zhì)量檢查是一個重要方面，關(guān)系著冶金設(shè)備安裝的整體效果。在這一方面，需要自行對焊縫進(jìn)行檢查，確保焊縫質(zhì)量達(dá)標(biāo)，之后再檢查焊接質(zhì)量。在焊接完成后，依照焊接標(biāo)準(zhǔn)來檢查焊縫，主要采取外觀檢查措施和無損探傷措施，以便及時發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量問題，以免給整個冶金設(shè)備安裝埋下質(zhì)量隱患。

結(jié)束語：

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，焊接技術(shù)水平也逐步提升，為冶金設(shè)備安裝中焊接操作提供了良性支持。為加強冶金設(shè)備安裝中焊接質(zhì)量控制，必須要做好安裝前準(zhǔn)備、安裝過程中以及焊接后的質(zhì)量控制，掌握技術(shù)要點，保證焊接安裝過程的規(guī)范性和有序性，全面提升冶金設(shè)備安裝質(zhì)量和效率，促進(jìn)冶金設(shè)備使用功能的最大化發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉楊，姜輝.小議汽車塑料進(jìn)氣歧管焊接技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J].內(nèi)燃機與配件，2018（09）：128-129.

[2]崔菊蘭.淺談?wù)駝雍附蛹夹g(shù)在冶金設(shè)備維修中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（08）：61.

[3]王光耀，魏莉霞，馬鳴圖.汽車塑料進(jìn)氣歧管焊接技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2016（04）：48-51.

[4]王志，胡芳友，劉浩東.振動技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用[J].電焊機，2016，46（01）：102-107.

作者簡介：

李志剛，（1980.12-）男，山東聊城人，寶鋼股份武鋼有限責(zé)任公司檢修中心技術(shù)質(zhì)量室副主任;研究方向：冶金設(shè)備檢修。