淺談振動焊接技術在冶金設備維修中的應用

崔菊蘭

摘 要：隨著我國科學技術和冶金工業(yè)的不斷發(fā)展，市場對金屬材料的需求越來越大，冶金設備在冶金工業(yè)中得到了廣泛的應用，但是就目前而言，冶金工業(yè)的環(huán)境非常惡劣，惡劣的環(huán)境對冶金設備造成很大的損傷，因此冶金設備的維護和維修應該引起更高的重視。本文主要闡述了振動焊接技術在冶金設備維修中的應用，并結合有效的維修方案，提出加強冶金設備維修的有效措施，不斷提高我國冶金設備的使用年限。

關鍵詞：振動焊接技術；冶金設備；維修

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.059

0 引言

振動焊接技術具有焊接速度快、維修效率高和成本低等特點，將其應用到冶金設備的維修中，可以焊接一些大型的零件，其焊接原理是利用不同零件之間的相互摩擦力轉化為熱能，在接頭面區(qū)域通過熔化并進行焊接，是一門較新的焊接技術，憑借著其焊接優(yōu)點在很多設備的維修中都得到了廣泛的應用。

1 振動焊接技術的原理和過程

在振動焊接的過程中，焊接的能量來自于不同零件之間的摩擦產(chǎn)生的熱能，由于熱能的產(chǎn)生，在不同零件之間的交界面就會熔化，熔化之后進行重新焊接。在這個過程中，兩個零件之間的摩擦是在壓力作用下運動產(chǎn)生的，通過摩擦產(chǎn)生熱量，零件之間的接頭處材料的溫度就會不斷升高，在高溫下，設備材料達到熔點溫度之后會發(fā)生熔化。當材料都被熔化之后，零件的運動停止，設備材料在壓力作用下就會凝固，最終完成焊接。振動焊接主要包括四個階段，分別為固態(tài)摩擦階段、瞬態(tài)階段、穩(wěn)態(tài)階段和冷卻階段。固態(tài)摩擦階段就是兩個零件之間通過摩擦產(chǎn)生熱量的過程，產(chǎn)生的熱量導致溫度的升高要達到材料的熔點，而不同的材料熔點是不一樣的，所以針對不同的材料摩擦的時間和力度也是不一樣的。此外，有一些材料的摩擦系數(shù)較大，零件之間很難發(fā)生摩擦，這時候需要借助表面潤滑促進兩件的振動和焊接，在這個過程中，材料還是處于固態(tài)的。第二階段就是瞬態(tài)階段，這個階段的時間較短，是固態(tài)材料轉變?yōu)橐簯B(tài)材料的過程，是一個過渡的階段。第三階段是穩(wěn)態(tài)階段，在這個階段，固態(tài)材料已經(jīng)全部轉化為液態(tài)材料，所以溶液層的厚度基本已經(jīng)是不變的了，所以已經(jīng)達到了能量平衡。第四階段是冷卻階段，這時候振動已經(jīng)停止，材料冷卻，在夾緊壓力下會凝固，最終完成焊接，冷卻階段其實就是焊接階段。

2 振動焊接技術在冶金設備維修中的應用

2.1 振動焊接技術在連鑄輥修復中的應用

在冶金工業(yè)中，隨著冶金規(guī)模的不斷增大，冶金設備的體積也越來越大，大型設備之間的構件本身就是采用焊接連接的，而對于大型的構件來說，對焊接技術的運用也是比較高的。振動焊接技術是在振動實效技術上發(fā)展起來的，在構件被焊接成型之后，通過振動的方法來消除構件之間的殘余應力，但是構件的材料力學性卻不會發(fā)生變化。連鑄輥輥芯材料一般使用耐熱鋼，在長久的使用過程中，會出現(xiàn)裂紋和彎曲。對連鑄輥修復的傳統(tǒng)方式是埋弧焊，雖然具有一定的修復效果，但是卻大大降低了連鑄輥的使用壽命，這是因為在傳統(tǒng)焊接過程中，會由于高溫使連鑄輥出現(xiàn)磨損和龜裂[1]。使用振動焊接技術，通過摩擦力產(chǎn)生的熱量使材料熔化進行焊接，有效降低了對連鑄輥的磨損量，在修復完成后也很少出現(xiàn)龜裂的情況。

2.2 振動焊接技術在齒輪修復中的應用

在冶金設備中，齒輪是一種非常常見的零件，幾乎在所有的設備中都可以看到，對齒輪的修復也可以使用振動焊接技術。齒輪在很多設備中都比較常見，齒輪的制作原料一般為低碳合金鋼，往往外硬內(nèi)韌[2]。齒輪的處理工藝十分復雜，包括很多道工序，所以在修復齒輪的過程中，要合理的控制維修的熱量，要充分考慮到齒輪淬硬傾向大的特點，只有將熱量控制在一定的范圍內(nèi)，才能降低會齒輪的不利影響，避免對齒輪造成較大的損害。采用振動焊接技術就可以很好的修復齒輪，采用振動焊接技術，可以很好的修復軸斷齒和齒條斷齒等問題，即使對于大型的人字齒輪在使用過程中出現(xiàn)的斷齒問題，在焊接過程中，可以適當?shù)脑黾訅毫Γ瑝毫υ黾舆m當降低焊接的輕度和溫度，使齒輪免遭受高溫的損害。

2.3 振動焊接技術在葉輪葉片修復中的應用

風機葉輪在冶金設備中也比較常見，很多葉輪材料都是鋼，它的功能主要是除塵，所以風機的作業(yè)條件是相當惡劣的，16Mn鋼的材料在使用過程中容易出現(xiàn)磨損和腐蝕等現(xiàn)象，很多風機的葉輪或者葉片在使用3000個小時之后便會出現(xiàn)磨損和腐蝕的現(xiàn)象，最終報廢[3]。將振動焊接技術應用到葉輪葉片的修復中，可以很好的延長葉輪葉片的使用壽命，設備的功能也可以很好的發(fā)揮。葉輪在制作加工的過程中會受到各種因素的影響，當外界因素消失之后，如果受到的作用力不能完全消失，而仍然存在結構中，我們將這種作用力稱為殘余應力。葉輪葉片在焊接的過程中也會引起殘余應力，從而使葉輪葉片發(fā)生二次變形。而使用振動焊接技術，在焊接過程中會給葉輪施加周期性的外力，使葉輪振動，可以降低葉輪的焊接殘余應力，避免或者降低葉輪發(fā)生二次變形的概率和強度。

3 結語

隨著冶金工業(yè)的不斷發(fā)展，冶金設備的運用越來越廣泛，但是由于冶金環(huán)境的惡劣，因此冶金設備常常會被損傷，需要做好維修工作。為了保障冶金設備的安全使用，可以將振動焊接技術應用到冶金設備的維修過程中，維修維護人員需要詳細了解振動焊接技術的工作原理和工作過程，在設備發(fā)生故障之后，應該保持冷靜，找出故障發(fā)生的癥結所在，合理利用振動焊接技術，順利解決設備故障問題，保障冶金順利進行，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]朱政強，陳立功，倪純珍.振動焊接工藝的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].焊接，2013，21（25）：5-6，11.

[2]夏邦一.振動焊接——動搖了塑料連接技術的現(xiàn)狀[J].塑料科技，2013，55（42）：15-16.

[3]張勝玉.塑料振動焊接技術[J].航空制造技術，2014，22（63）：116-119.