大型机械加工焊接对工艺上有哪些要求？

大型机械加工焊接是一个复杂的工艺过程，以下是一些主要的工艺要求：

一、焊接前的准备

材料准备

母材选择：要根据大型机械的使用环境、承载要求等因素来挑选合适的母材。例如，对于承受巨大压力的大型压力容器，常选用高强度合金钢，像 Q345R 等低合金高强度钢，其具有良好的强度和韧性，能够承受较高的压力。

焊接材料匹配：焊接材料（焊条、焊丝、焊剂等）应与母材相匹配。如焊接不锈钢（如 304 不锈钢）大型机械部件时，要使用成分相近的不锈钢焊接材料，以保证焊缝金属的化学成分、力学性能与母材相近，避免出现焊接缺陷。

工件清理

去除油污和杂质：大型机械工件表面的油污、铁锈、氧化皮等杂质会影响焊接质量。在焊接前，可使用有机溶剂（如丙酮）清洗油污，用喷砂、钢丝刷等方法去除铁锈和氧化皮。例如，在焊接大型桥梁的钢结构部件时，必须彻底清理接口处的铁锈，否则会在焊缝中形成夹杂物，降低焊缝的强度。

开坡口：对于较厚的大型机械工件，为了保证焊缝根部能够焊透，通常需要开坡口。坡口的形状和尺寸要根据工件的厚度、焊接方法和接头形式等来确定。例如，在焊接厚度大于 10mm 的大型管道时，常采用 V 形或 U 形坡口，并且坡口角度和钝边尺寸都有严格要求，以确保焊接质量。

二、焊接过程中的要求

焊接方法选择

根据工件特点选择：对于大型机械加工焊接，常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等。例如，对于大型结构件的长焊缝，埋弧焊是比较合适的方法，它具有焊接效率高、焊缝质量好的优点；而对于一些空间位置复杂的焊接部位，手工电弧焊或气体保护焊（如二氧化碳气体保护焊）灵活性较高，更便于操作。

多种焊接方法结合：在实际大型机械焊接中，有时会结合多种焊接方法。比如，在焊接大型挖掘机的工作臂时，对于主体结构的厚板部分可以先采用埋弧焊进行打底和填充，然后在一些边角部位或与其他部件的连接部位采用手工电弧焊或气体保护焊进行精细焊接。

焊接参数控制

电流、电压和焊接速度：这些参数直接影响焊缝的质量。电流过大可能导致焊缝咬边、烧穿等缺陷，电流过小则会使焊缝熔深不足。例如，在手工电弧焊焊接大型机械的低碳钢部件时，根据焊条直径和焊件厚度来调节电流，一般焊条直径为 3.2mm 时，焊接电流可在 100 - 130A 之间调节，同时焊接速度也要适中，以保证焊缝成型良好。

热输入控制：对于大型机械的焊接，热输入过大可能引起工件变形，过小则可能影响焊缝的力学性能。在焊接大型铝合金结构时，由于铝合金的热导率高，需要适当提高热输入，但又要防止过热导致合金元素烧损，所以要精确控制焊接速度、电流和电压等参数，使热输入在合适的范围内。

焊接顺序

防止变形的顺序：大型机械焊接时，合理的焊接顺序对于控制焊接变形至关重要。通常采用对称焊接、分段退焊等方法。例如，在焊接大型箱式结构时，可采用对称分布的焊工同时进行焊接，或者从结构的中心向两端分段退焊，这样可以有效减少焊接过程中的变形。

考虑应力分布的顺序：焊接顺序还应考虑工件内部的应力分布。对于一些承受交变载荷的大型机械部件，如大型风力发电机的塔架，应按照使焊接残余应力最小的顺序进行焊接，以提高部件的疲劳寿命。

三、焊接后的处理

焊缝清理

去除熔渣和飞溅物：焊接完成后，焊缝表面会残留熔渣和飞溅物，需要及时清理。例如，手工电弧焊后的熔渣可以用敲渣锤去除，气体保护焊产生的飞溅物可以用钢丝刷清理。这些杂质如果不清理，会影响后续的无损检测和表面涂装等工序。

无损检测

检测方法选择：为了确保大型机械焊接质量，需要进行无损检测。常用的方法有超声波检测、射线检测、磁粉检测和渗透检测等。对于焊缝内部的缺陷，如气孔、夹渣等，超声波检测和射线检测比较有效；对于表面缺陷，磁粉检测和渗透检测则可以很好地发挥作用。例如，对于大型化工设备的焊接焊缝，一般要求进行 100% 的射线检测，以保证焊缝内部质量。

热处理

消除应力热处理：大型机械焊接后，工件内部会产生焊接残余应力，可能导致变形、开裂等问题。通过消除应力热处理可以降低残余应力。例如，对于大型焊接结构钢件，可采用回火处理来消除应力，回火温度一般在 550 - 650°C 之间，具体温度和时间要根据工件的材质、尺寸和焊接工艺等来确定。

改善性能热处理：在一些情况下，还需要进行改善焊缝金属性能的热处理。如焊接某些高强度合金钢大型机械部件后，为了提高焊缝的强度和韧性，可能需要进行淬火和回火处理等。