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焊接过程中温度的控制和测量

发布时间:2023-08-23 浏览次数:30643次

焊接时温度的控制和测量只是焊接工艺控制的一小部分,但同时也是一个非常重要和容易忽视的部分。怎么控温、怎么测温、在哪里测温、用什么测温都是非常讲究的一个问题。


一.焊接过程中温度的控制

1.预热
预热温度(和层间温度)的选择不仅与钢材和焊条的化学成分有关,还与焊接结构的刚性、焊接方法、环境温度等有关,应综合考虑这些因素后确定。另外,预热温度在钢材板厚方向的均匀性和在焊缝区域的均匀性,对降低焊接应力有着重要的影响。局部预热的宽度,应根据被焊工件的拘束度情况而定,一般应为焊缝区周围各三倍壁厚,且不得少于150-200毫米。如果预热不均匀,不但不减少焊接应力,反而会出现增大焊接应力的情况
在开始焊接之前,如果使用电加热带进行预热,加热宽度一般为坡口两侧的各75mm处。电加热带一般都会有温度控制装置,可以设置温度的上下限,从而更为方便地对加热温度进行控制。
在车间或现场,可采用火焰加热(空气燃料或乙炔燃料)、电阻加热、电子感应加热等方式进行预热。无论采用何种方法,预热必须均匀,除非另有规定,预热必须穿透焊件的整个厚度。

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碳当量是确定是否需要预热以及预热到何种程度的一种方法。
如果CE≤0.45%,预热可任意选择;果0.45=<CE<=0.60%,预热温度范围为200°F至400°F(100°-200°C);如果CE>0.60%,预热温度范围为400°F至700°F(200°-350°C)。
裂纹参数(Pcm)也可确定是否需要预热以及预热到何种程度的一种方法。
当碳含量≤0.17(重量百分比)时,或当使用高强度钢时,可以使用Ito&Bessyo参数裂纹检测(Pcm)。这种方法可以准确地预测什么时候预热,什么时候强制预热,以及预热到什么温度。
如果Pcm≤0.15%,可选预热;如果0.15%<Pcm<0.26—0.28%,预热到200°—400°华氏度(100°—200°C);如果Pcm大于0.26-0.28%,则预热至400 -700华氏度(200 -350摄氏度)。

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2.焊接技术中对层间温度的把控

焊道层间温度是指焊接过程中,焊接材料所处的温度,它对焊接质量有着直接的影响。在焊接过程中,焊接材料会受到高温的影响, 使其结构发生变化,从而导致焊接质量的下降。

为了能够在低温环境下还能够保证必要的层间温度,就必须使用电热装置进行伴随加热。电热装置应不影响焊工施焊的视线以及角度。电热加热带的安装位置应该在距离焊口坡口两侧的50mm处的位置是最为合适的。进行层间温度的控制,应该将重心放到对焊接各工序的衔接上去,在焊接的余温散发完后马上开始进行下一个环节的焊接,这样便可使得加热的时间大大地减少,而且还能够在很大程度上提高焊接的效率。在进行焊接的过程中,如果遇到局部温度没有达到要求的情况时,也可以利用火焰枪进行辅助加热。

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3. 焊接技术中对熔池温度的把控

熔池温度能够对焊接质量产生直接的影响,熔池温度过低时,熔池会比较小,流动性差,比较容易产生未焊透,未熔合,夹渣等缺点,如果熔池温度较高,铁水就易产生下淌的现象,成型较难控制,接头塑性也有所下降,容易产生弯曲开裂。要对熔池温度进行把控就要通过以下措施来实现:
(1)选择适当的焊接材料:不同的焊接材料具有不同的熔点和热导率,对焊接温度的影响也不同。在选择焊接材料时,应根据焊接要求和实际情况选择合适的焊接材料。

(2)控制焊接参数:焊接参数包括焊接电流、电压、焊接速度等, 它们对焊接温度有着直接的影响。在焊接过程中,应根据实际情况适当调整焊接参数,以控制焊接温度。

(3)运条方法:月牙形的运条温度比圆圈形的熔池温度要低,锯齿形的运条熔池温度比月牙形的运条温度又低,在封底层,可采用锯齿形的运条,并且利用摆动的幅度以及在坡口两侧的停顿,对熔池温度进行有效的控制。

(4)焊条角度:焊接方向与焊条的夹角为90度时,电弧集中,熔池温度高,夹角较小时,电弧分散,熔池温度也较低。

(5)电弧燃烧时间:可以利用电弧燃烧来对熔池温度进行控制,在熔池温度过高而且熔孔较大的情况下,可以适当地减少电弧燃烧时间,从而使得熔池温度降低。

(6)采取有效的冷却措施:在焊接过程中,应采取有效的冷却措 施,以降低焊接温度。目前常用的冷却方法包括水冷、气冷等。


二.焊接过程中温度的测量

1. 测量点

温度一般在正对着焊工的工件表面,距坡口边缘4倍板厚,且不超过50mm的距离处测量。这一规定适用于焊缝处工件厚度t不超过50mm的场合。

当工件厚度超过50mm时,要求的测温点应位于至少75mm距离的母材或坡口任何方向上的相应位置。条件允许时,温度应在加热面的背面上测定。否则,应在加热面上移开热源一段时间,使母材厚度上的温度均匀后测定温度。使用固定的永久性加热器且无法在背面测量温度时,应从靠近焊缝坡口处暴露的母材表面上测取温度。温度均匀化的时间按每25mm母材厚度2min的比例计。

道间温度应在焊缝金属或相邻的母材金属处测得。


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当然,也有一些公司会要求测量焊接点的温度,具体问题具体分析。

2. 测量时间

道间温度应在电弧经过之前的焊接区域内瞬时测得。

如果对预热维持温度有规定时,应在焊接中断期间予以监测。

3.测试方法

焊接温度可以通过以下几种方式进行测量:

1)接触式温度计

接触式温度计是一种传统的温度测量方法,通常使用热敏电阻或热电偶等传感器进行测量。它通过物体表面与传感器的直接接触来测量温度,所以精度较高,但测量过程中需要与物体表面接触,可能会对物体造成损伤。

2)非接触式温度计

非接触式温度计通常采用红外线热像仪来监测焊接区域的温度变化,不需要与物体接触,对物体没有损伤,但精度和可靠性有时会受到环境和物体表面的影响。

4. 测试设备

焊接温度可以通过以下几种方式进行测量:

用于温度测量的设备应在焊接工艺规程中明确,如:

-热敏材料,如:蜡笔或油漆(TS);

-接触式测温仪(CT);

-热电偶(TE);

-非接触式光学或电子测温装置(TB)。