Lassen is een procestechnologie die atomaire binding tussen de oppervlakken van twee of meer afzonderlijke werkstukken tot stand brengt door verwarming, druktoepassing of een combinatie van beide, aangevuld met vulmaterialen. Als belangrijk onderdeel van zware bouwmachines houdt de kwaliteit van lasbomen rechtstreeks verband met de veiligheidsprestaties van de gehele machine. In tegenstelling tot mechanische verbindingen vormt lassen een metallurgische verbinding, waarvan de kernomstandigheden energieomstandigheden, omgevingsomstandigheden en bindingsomstandigheden omvatten. Afhankelijk van de energiebron kan het lassen worden onderverdeeld in drie categorieën: smeltlassen, druklassen en solderen. Onder hen wordt smeltlassen het meest gebruiktproductie van lasarmen, goed voor meer dan 90% van de industriële toepassingen.
I. Lasmetallurgische principes en materiaalkeuze voor lasarmen
Lasmetallurgie is een sleuteltheorie die de wetten van de vorming van smeltbaden, stolling, fasetransformatie en veranderingen in de chemische samenstelling tijdens het lasproces bestudeert, en speelt een beslissende rol in de prestaties van lasarmen. Het smeltbad van lasbomen wordt gekenmerkt door een klein volume, hoge temperatuur, korte levensduur en snelle afkoeling, wat leidt tot een snel kristallisatieproces. Het stollen van lasmetaal is gebaseerd op de niet-gesmolten basismetaalkorrels in de smeltzone en groeit in de richting van de warmteafvoer, waardoor verschillende kristallisatiemorfologieën worden gevormd, van vlakke korrels tot kolomvormige korrels. De door hitte-beïnvloede zone (HAZ) is het gebied van het basismetaal dat wordt beïnvloed door de laswarmte, maar niet is gesmolten. De microstructurele veranderingen worden gezamenlijk bepaald door de verwarmingstemperatuur en de afkoelsnelheid, wat resulteert in verschillende regio's zoals de fusiezone, de oververhitte zone en de normalisatiezone.
Lasarmen zijn meestal gemaakt van laag-gelegeerd hoog-staal, zoals de BS700MCK2-plaat met hoge-sterkte, die een vloeigrens heeft van groter dan of gelijk aan 700 MPa en uitstekende lasbaarheid, koude vervormbaarheid en slagvastheid bij lage- temperaturen. Dit type materiaal is een laag-koolstof-laag- constructiestaal, dat uitstekende lasprestaties verkrijgt door het koolstofequivalent en de lasscheurgevoeligheidsindex te verlagen. Tijdens het lasproces vanlasbomenEr vindt een reeks chemische reacties plaats, zoals oxidatie, reductie en nitridatie, tussen het gesmolten metaal en het omringende medium. Het is noodzakelijk om de redelijke chemische samenstelling van de las te garanderen en defecten te voorkomen door middel van geschikte lastoevoegmaterialen en procescontrole.
II. Invloed van de wet van het thermisch lasproces op de kwaliteit van de lasboom
Het thermische lasproces is de bron van metallurgische lasreacties, microstructurele transformaties en spanningsvervorming. Een diepgaande studie van de wetten van warmteopwekking, -overdracht en -dissipatie is van cruciaal belang voor het verbeteren van de kwaliteit van lasarmen. Verschillende lasmethoden hebben aanzienlijke verschillen in de kenmerken van de warmtebron: booglassen met afgeschermd metaal heeft een relatief lage energiedichtheid, verspreide hitte en een grote, door hitte beïnvloede zone; terwijl laserlassen en plasmabooglassen geconcentreerde energie en een kleine warmte-zone hebben.
Laswarmte-inbreng heeft betrekking op de warmte die wordt verkregen per lengte-eenheid van de las, berekend met de formule E=60IU/(vη), waarbij I de lasstroom is, U de lasspanning, v de lassnelheid en η de thermische efficiëntie. Tijdens het lasproces van lasarmen zal overmatige warmte-inbreng de piektemperatuur verhogen, de afkoelsnelheid vertragen, de door hitte-beïnvloede zone uitbreiden en de korrels grover maken, waardoor de taaiheid afneemt; onvoldoende warmte-inbreng zal de afkoelsnelheid versnellen, wat gemakkelijk kan leiden tot de vorming van verharde structuren en koude scheuren.
Bij de vervaardiging vanlassen boems, is het noodzakelijk om de interpasstemperatuur nauwkeurig te regelen en de juiste voorverwarmings- en naverwarmprocessen- toe te passen. Voor dikke staalplaten moet voorverwarmen worden uitgevoerd om het verhoogde warmteverlies te compenseren en koudescheuren te voorkomen. De lasomgeving heeft ook strikte controle nodig, inclusief vereisten zoals de verlichtingsintensiteit in het werkgebied, een windsnelheid van minder dan 2 m/s en een luchtvochtigheid van minder dan 60%.
III. Beheersing van lasfouten en gegarandeerde prestaties van lasgiekstrategieën
Lasfouten zijn in wezen uitingen van oncontroleerbare metallurgische processen of onevenwichtige thermische processen. Veelvoorkomende defecten van lasbomen zijn porositeit, insluiting van slak, scheuren en ondersnijding. Porositeit zijn gaten die worden gevormd wanneer opgeloste gassen in het gesmolten bad er niet in slagen te ontsnappen tijdens het afkoelen en stollen, terwijl de insluiting van slakken afkomstig is van oxiden en sulfiden die worden gegenereerd door metallurgische reacties en die er niet in slagen om tijdig naar het oppervlak van het gesmolten zwembad te drijven.
Scheuren zijn onderverdeeld in twee categorieën: hete scheuren en koude scheuren. Hete scheuren worden veroorzaakt door de vorming van vloeistoffilms als gevolg van de verrijking van elementen met een laag-smeltpunt- bij korrelgrenzen en scheuren onder lasspanning; Koudescheuren worden gegenereerd als gevolg van de vorming van verharde structuren veroorzaakt door overmatige afkoelsnelheid en de ophoping van diffundeerbare waterstof. Om de prestatiebetrouwbaarheid van te garanderenlasbomenis het noodzakelijk om systematisch de mechanische eigenschappen van verbindingen te evalueren, inclusief sterkte, taaiheid, plasticiteit en hardheid.
Een lasverbinding bestaat uit drie delen: lasmetaal, smeltzone en door hitte{0}}beïnvloede zone, en de algehele prestaties zijn een uitgebreide weerspiegeling van deze drie. De smeltzone is de zwakke schakel van de verbinding, die vanwege de ongelijkmatige structuur en grove korrels vatbaar is voor het ontstaan van scheuren. Door redelijke lassequenties en procesparameters toe te passen, zoals het geoptimaliseerde proces van het gebruik van backstep-lassen met vijf- secties voor basislassen en twee- centrale symmetrielassen met twee- secties voor capping-lassen, kunnen restspanningen en vervormingen bij het lassen effectief worden verminderd. Met de technologische vooruitgang zullen de productie-efficiëntie en de productkwaliteitsstabiliteit van lasbomen aanzienlijk worden verbeterd.
