Dans le service à guichet unique de soudage des équipements de structure métallique, comment contrôler la déformation du soudage et les contraintes résiduelles ?
Dans le service à guichet unique de soudage de structures en acier d'équipement , le contrôle de la déformation par soudage et des contraintes résiduelles est le lien essentiel pour garantir la qualité du produit, ce qui affecte directement la précision dimensionnelle, la capacité portante et la durée de vie de la structure. Cela nécessite un contrôle complet du processus depuis l'optimisation de la conception, le contrôle du processus, les moyens techniques jusqu'à l'inspection de la qualité, combiné à un équipement de pointe et à une expérience professionnelle pour parvenir à une gestion précise du processus de soudage.
1. Contrôle des sources dès la phase de conception
Le lien de conception constitue la première ligne de défense pour empêcher la déformation par soudage et les contraintes résiduelles. La conception structurelle scientifique peut réduire fondamentalement l’apparition de défauts de soudage.
Disposition structurelle raisonnable : lors de la conception de dessins, évitez la concentration ou l'intersection excessive des soudures et essayez d'utiliser des structures symétriques pour répartir uniformément la chaleur de soudage. Par exemple, pour les structures en acier de gros équipements, les composants complexes peuvent être décomposés en petites unités et la déformation globale peut être réduite par un soudage étape par étape. Jiaxing Dingshi Machinery Manufacturing Co., Ltd compte 20 concepteurs techniques d'usine professionnels dotés de fortes capacités de conversion de conception de dessins. Ils peuvent combiner les besoins des clients dès la phase de conception, optimiser la disposition des soudures et réduire les risques de déformation à la source.
Optimisez la forme et la taille de la soudure : sélectionnez la forme de soudure appropriée (telle que la soudure d'angle, la soudure bout à bout) et contrôlez la taille de la soudure. Dans le but de répondre aux exigences de résistance, évitez les soudures épaisses inutiles, car plus il y a de remplissage de métal soudé, plus la chaleur et les contraintes générées pendant le soudage sont importantes et plus la déformation est grave. L'équipe technique calculera avec précision les paramètres de soudure en fonction des propriétés du matériau et des conditions de contrainte afin d'équilibrer la résistance et le contrôle de la déformation.
Réservez la quantité de déformation inverse : selon l'expérience ou l'analyse de simulation, la quantité de déformation dans la direction opposée est prédéfinie pendant le traitement des composants pour compenser la déformation après le soudage. Par exemple, pour la déformation par flexion qui peut se produire après le soudage, le composant est pré-courbé dans la direction opposée à un certain angle pendant l'étape de découpe ou de pliage pour garantir que la taille répond aux exigences après le soudage.
2. Sélection des matériaux et prétraitement
Les caractéristiques du matériau et la qualité du prétraitement affectent directement la répartition des contraintes et le degré de déformation lors du soudage.
Choisir des matériaux peu sollicités : privilégier les aciers ayant de bonnes performances de soudage, comme les aciers à faible teneur en carbone ou les aciers faiblement alliés. Ces matériaux ont une petite zone affectée par la chaleur de soudage et une faible tendance au durcissement, ce qui peut réduire la génération de contraintes de soudage. Dans le processus de sélection des matériaux, nous fournissons des recommandations professionnelles en matière de matériaux basées sur les besoins du client et les caractéristiques du projet afin de garantir l'adaptabilité des matériaux.
Prétraitement strict des matériaux : Avant le soudage, l'acier est nivelé, rouillé et déstressé. Par exemple, la calamine d'oxyde et la rouille à la surface de l'acier sont éliminées par une grenailleuse pour garantir la qualité du soudage ; pour les plaques épaisses ou les matériaux soumis à des contraintes internes lors du laminage, un recuit peut être effectué pour éliminer les contraintes internes et éviter la déformation provoquée par la superposition de contraintes lors du soudage.
3. Contrôle précis des paramètres du processus de soudage
Les paramètres du processus de soudage sont la clé du contrôle de la déformation et des contraintes et doivent être définis avec précision en fonction du matériau, de la taille du composant et de la forme de la soudure.
Sélection de la source de chaleur et contrôle de l'énergie : différentes méthodes de soudage (telles que le soudage à l'arc, le soudage à l'arc submergé et le soudage au laser) génèrent différentes concentrations de chaleur et énergie d'entrée. Pour les plaques minces ou les composants facilement déformables, le soudage laser peut être utilisé pour réduire la zone affectée thermiquement en concentrant la source de chaleur ; pour le soudage de plaques épaisses, le soudage multicouche et multi-passes est utilisé pour contrôler l'apport de chaleur de chaque couche de soudage afin d'éviter la déformation causée par un chauffage unique excessif.
Optimisation de la séquence de soudage : une séquence de soudage raisonnable peut disperser efficacement les contraintes et réduire la déformation. Par exemple, pour les structures symétriques, la méthode de soudage symétrique est utilisée pour souder alternativement du milieu vers les deux côtés afin d'équilibrer les forces des deux côtés du composant ; pour les composants complexes, les soudures à retrait important sont soudées en premier, puis les soudures à faible retrait sont soudées pour relâcher progressivement les contraintes. Jiaxing Dingshi Machinery Manufacturing Co., Ltd compte 60 soudeurs certifiés, dont 6 chefs d'équipe ont plus de 8 ans d'expérience et peuvent formuler la séquence de soudage optimale en fonction des caractéristiques des composants pour assurer la standardisation de l'exécution du processus.
Adapter la vitesse de soudage au courant et à la tension : une vitesse de soudage trop rapide entraînera une pénétration insuffisante, tandis qu'une vitesse de soudage trop lente augmentera l'apport de chaleur ; Un courant et une tension trop élevés provoqueront facilement des éclaboussures et des brûlures, tandis qu'un courant et une tension trop faibles rendront le soudage instable. L'équipe technique déterminera les meilleurs paramètres grâce à des essais de soudage, et les soudeurs les mettront strictement en œuvre lors du soudage réel, tout en utilisant le système de contrôle numérique de l'équipement de soudage pour obtenir une sortie stable des paramètres.
4. Utilisation raisonnable des luminaires
Le dispositif est un moyen auxiliaire important pour contrôler la déformation du soudage. Il limite la libre déformation pendant le soudage en fixant de force la position du composant.
Méthode de fixation rigide : utilisez un dispositif de fixation, une pince ou un support rigide pour fixer fermement le composant pendant le soudage, et retirez-le une fois le soudage terminé et refroidi à une certaine température. Cette méthode convient aux plaques minces ou aux composants ayant une faible rigidité et peut contrôler efficacement la déformation angulaire et la déformation en flexion. Jiaxing Dingshi Machinery Manufacturing Co., Ltd dispose de 25 grues et d'un grand espace de production pour répondre aux besoins de montage d'outillage de gros composants et assurer la stabilité de l'installation des luminaires.
Conception de gabarit spécial : pour la structure en acier des équipements personnalisés non standard, un gabarit spécial est conçu pour positionner avec précision le composant en fonction de la forme afin de garantir que la position relative de chaque pièce reste inchangée pendant le soudage. Par exemple, pour les composants du cadre, un gabarit composé de broches de positionnement et de déflecteurs est utilisé pour garantir la verticalité et la précision de l'espacement de chaque tige.
5. Traitement de soulagement du stress et de correction après soudure
Même si des mesures de contrôle sont prises pendant le processus de soudage, il peut encore y avoir des contraintes résiduelles et de légères déformations, qui doivent être éliminées et corrigées par un traitement post-soudage.
Méthode de traitement thermique : effectuez un traitement thermique global ou partiel (tel qu'un recuit) sur les composants soudés, chauffez les composants à une certaine température (généralement 600-650 ℃), gardez-les au chaud pendant un certain temps, puis refroidissez-les lentement pour libérer la contrainte à l'intérieur du matériau. La salle de durcissement (70 mètres carrés) peut être utilisée pour le traitement thermique de petits composants. Pour les gros composants, le chauffage local à la flamme peut être utilisé pour éliminer les contraintes locales en contrôlant la température et la plage de chauffage.
Méthode de correction mécanique : Pour les petites déformations causées par le soudage, la force mécanique est utilisée pour la correction. Par exemple, une machine à cintrer est utilisée pour plier à l'envers les composants pliés et déformés, ou un dispositif de nivellement est utilisé pour niveler la plaque mince. Ses centres d'usinage à portique de 4 et 6 mètres peuvent également aider à une correction mécanique de haute précision pour garantir que la taille des composants répond à la norme.
Traitement de vieillissement par vibration : des vibrations périodiques sont appliquées aux composants via un équipement de vibration pour libérer progressivement la contrainte interne, ce qui convient aux structures grandes ou complexes. Cette méthode a une faible consommation d’énergie, un rendement élevé et ne causera pas de dommages thermiques aux composants. La méthode de traitement de vieillissement appropriée peut être sélectionnée en fonction des caractéristiques des composants.
6. Contrôle qualité et optimisation des retours
Grâce à un contrôle de qualité strict, les problèmes de déformation et de contrainte sont découverts à temps et renvoyés aux liens précédents pour une optimisation continue.
Détection de déformation : une fois le soudage terminé, des équipements de haute précision tels que des jauges de diamètre laser et des stations totales sont utilisés pour mesurer l'écart dimensionnel des composants afin de déterminer s'il se situe dans la plage autorisée. Pour les composants hors tolérance, la cause de la déformation est analysée et une correction secondaire est effectuée.
Détection des contraintes : une technologie de contrôle non destructif (telle qu'un analyseur de contraintes à rayons X) est utilisée pour détecter la répartition des contraintes résiduelles à l'intérieur du composant afin d'évaluer si le niveau de contrainte répond aux exigences de conception. Si la concentration de stress est grave, un traitement secondaire de soulagement du stress est nécessaire.
Mécanisme d'amélioration continue : Grâce à la certification du système de gestion de la qualité, un système complet de traçabilité de la qualité a été établi pour archiver les données de déformation et les paramètres de processus de chaque soudage. L'équipe technique analyse et résume régulièrement, optimise le plan de processus et améliore continuellement la capacité de contrôle de la déformation.
