振动焊接技术在冶金设备维修中的研究

摘 要：振动焊接技术主要就是振动时效技术基础之上发展演变而来，振动时效就是指构件在焊接成型后，利用振动的方式快速去除构件内部残余应力，避免对构件材料力学性能造成改变。振动时效作为一种技术补偿和技术进步，对冶金机械设备具有非常良好的维修效果。本文对振动焊接技术进行详细介绍，明确振动焊接技术的原理，对振动焊接技术在冶金设备维修中的应用进行分析，确保振动焊接冶金设备维修质量得以全面提升。

关键词：振动焊接技术;冶金设备维修;应用分析

冶金设备工作环境恶劣，很容易出现各种各样的损伤。维修人员应该积极采用振动焊接技术对裂缝进行及时焊接处理，对详细分析故障产生原因，快速判断设备故障点，利用振动焊接技术顺利解决故障，全面提高企业的生产效率，为我国冶金事业发展打下坚实基础。

一、振动焊接技术的主要原理和特点

振动焊接技术利用高速振动原理促使两个不同零件之间摩擦生热，使材料迅速熔化，在熔化之后还重新焊接，在压力的作用下凝固成型。两个零部件在巨大的振动作用下产生强烈的摩擦力，零件之间的接头材料温度不断提高，当设备材料到达熔点温度之后就会立刻熔化，当所有材料被熔化之后，振动停止，设备材料在高压下会立即凝固，实现振动焊接[1]。

振动焊接主要经过四个阶段，第一阶段固态摩擦阶段就是将两个零部件之间进行快速的振动，产生巨大的摩擦热量，使材料温度达到熔点，不同材料熔点各不相同，必须根据材料特点正确选择摩擦力度和摩擦时间。很多零件摩擦系数比较大，零件之间摩擦效率不高，这时可以在零件表面增加一层润滑，提高零件的振动和焊接效率。第二阶段是瞬态阶段，就是材料由固态转变为液态的过渡阶段。第三阶段是稳态阶段，就是指所有的固态材料全部转变为液态材料，溶液层的厚度不会改变，实现能量平衡。在第四阶段是冷却阶段，所有的材料熔化之后在重力的作用下实现凝固，保证材料快速冷却完成焊接。

振动焊接技术具有焊接速度快、维修效率高、成本低的优势，在冶金设备维修中被广泛应用。振动焊接是被焊件在振动过程中快速进行焊接，可以实现边振边焊，将被焊点焊接成型后施加一定的振动，当该构件振动频率固定后，开始快速焊接，振动方法不變、焊接方法不变，只是施加一个简单的振动就使原有的振动时效技术得到很大进步，边振边焊可以确保焊缝材料晶粒细化，提高焊接的整体强度和质量，同时也避免出现焊接裂纹[2]。

二、振动焊接技术在冶金设备维修中的应用

（一）振动焊接技术在连铸辊修复中的实际应用

随着我国冶金行业的发展壮大，各种冶金机械设备体积也不断增多。大型设备要想稳固连接，必须采用焊接的方式，对焊接技术要求非常高。振动焊接技术就是基于振动时效技术基础之上发展而来，构件焊接成型之后利用快速振动的方式，去除构件之间的残余应力，保证构件材料力学性质不发生改变。连铸辊的辊芯属于耐热钢材料，在长时间使用之后，很容易出现裂缝、弯曲、变形的情况。振动焊接技术可以产生巨大的摩擦力，利用热量使材料快速熔化，然后焊接。有效减少对连铸辊的磨损，在修复完毕之后也可以避免出现龟裂的问题。

（二）振动焊接技术在齿轮修复中的应用

齿轮作为冶金机械设备非常普遍的零部件，长时间的运转很容易产生磨损缺失的问题。齿轮的主要制作原料是低碳合金钢，内部韧性比较高，外部坚硬。在齿轮修复时应该合理控制维修热量，充分考虑齿轮脆硬倾向大的特点，避免对齿轮造成的不利影响和比较大的损害。采用振动焊接技术可以修复断掉的齿轴和齿条，利用增加压力方式可以有效解决大型人字齿轮断齿问题，降低焊接的温度，使齿轮免遭高温损害[3]。

（三）振动焊接技术在叶轮叶片中的修复应用

叶轮叶片作为冶金机械设备最重要的组成部分，通常以钢材料为主，最重要的功能就是除尘，叶轮叶片的工作环境非常恶劣，在长时间使用时很容易被灰尘造成磨损的情况。根据维修经验，风机叶轮叶片在使用3000个小时之后就会出现异常磨损的问题，如果没有及时修复很容易报废。为此，利用振动焊接技术可以适当延长叶轮叶片的使用寿命，避免对叶轮叶片的结构造成破坏。叶轮在制作时很容易受到多种因素的综合影响，当外界因素消失，受到的作用力不能完全消失，而存在在结构中，引发叶轮叶片二次形变，导致叶轮叶片出现故障，而利用振动焊接技术，可以有效消除叶轮叶片中的残余应力。

三、加强振动焊接技术的质量管理策略

（一）掌握焊接技术

在冶金设备安装焊接施工过程中，必须要掌握焊接技术各项情况，在焊接操作过程中，要保证焊接顺序的正确性，不可随意进行更改，以免造成焊接事故。对于焊接顺序的选择，需要保持焊缝部位处于自由收缩状态。在焊接过程中，焊缝收缩率较大的情况下可优先进行焊接，对于收缩率较小的焊缝，则可延后焊接，通过焊接过程中收缩性的把控，能够改善残余应力问题，焊接过程中裂缝出现几率得到明显降低，便于加强焊接质量控制，促进冶金设备安装质量的提升。而且应用于冶金设备安装中的焊接技术有很多，主要包括异种钢焊接技术和特种钢焊接技术等。提高冶金设备焊接速率，更好满足异种钢冶金设备各部位焊接要求。对于特种钢焊接技术来说，主要是对冶金设备特种钢部位进行焊接处理，避免因焊接方法不合理而影响冶金设备特种钢部位性能效果和质量安全[4]。

（二）检查焊接质量

在冶金设备安装过程中，焊接质量检查是一个重要方面，关系着冶金设备安装的整体效果。在这一方面，需要自行对焊缝进行检查，确保焊缝质量达标，之后再检查焊接质量。在焊接完成后，依照焊接标准来检查焊缝，主要采取外观检查措施和无损探伤措施，以便及时发现焊接质量问题，以免给整个冶金设备安装埋下质量隐患。

结束语：

现代科学技术快速发展，焊接技术水平也逐步提升，为冶金设备安装中焊接操作提供了良性支持。为加强冶金设备安装中焊接质量控制，必须要做好安装前准备、安装过程中以及焊接后的质量控制，掌握技术要点，保证焊接安装过程的规范性和有序性，全面提升冶金设备安装质量和效率，促进冶金设备使用功能的最大化发挥。

参考文献：

[1]刘杨，姜辉.小议汽车塑料进气歧管焊接技术的发展和应用[J].内燃机与配件，2018（09）：128-129.

[2]崔菊兰.浅谈振动焊接技术在冶金设备维修中的应用[J].山东工业技术，2016（08）：61.

[3]王光耀，魏莉霞，马鸣图.汽车塑料进气歧管焊接技术的发展和应用[J].新材料产业，2016（04）：48-51.

[4]王志，胡芳友，刘浩东.振动技术在焊接领域的应用[J].电焊机，2016，46（01）：102-107.

作者简介：

李志刚，（1980.12-）男，山东聊城人，宝钢股份武钢有限责任公司检修中心技术质量室副主任;研究方向：冶金设备检修。