楊奕權(quán)

【摘 要】本文介紹了空調(diào)壓縮機(jī)殼體縱焊縫的線性缺陷的特征、原理、影響性以及解決措施，主要從空調(diào)壓縮機(jī)殼體制作工藝及原理出發(fā)，分析研究殼體縱焊縫線性缺陷進(jìn)行特征，進(jìn)而分析研究線性缺陷的形成原理，并評(píng)估了對(duì)壓縮機(jī)質(zhì)量的影響，最后根據(jù)線性缺陷形成機(jī)理，提出相關(guān)解決措施。

【關(guān)鍵詞】壓縮機(jī);制造工藝;線性缺陷

引言

隨著我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)品牌技術(shù)積累與產(chǎn)品品質(zhì)上升，出口訂單也日益增加?？照{(diào)壓縮機(jī)屬于壓力容器類別產(chǎn)品，若是需要出口歐盟，受歐盟法律強(qiáng)制要求，必須進(jìn)行PED焊接認(rèn)證。認(rèn)證要求焊接規(guī)程書(shū)的設(shè)計(jì)完全按照歐洲焊接接頭檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，相比國(guó)內(nèi)大多企業(yè)企標(biāo)，歐標(biāo)檢驗(yàn)體系較為全面。對(duì)于檢驗(yàn)差異中體現(xiàn)為不合格結(jié)果的問(wèn)題，具備提升品質(zhì)的研究?jī)r(jià)值。在我司對(duì)接歐盟認(rèn)證的過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)殼體高頻電阻焊焊縫接頭在新增的滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)等無(wú)損檢測(cè)項(xiàng)目中，出現(xiàn)了線性缺陷異常，對(duì)此，筆者做了系列實(shí)驗(yàn)與思考，分析殼體縱焊縫線性缺陷成形原因，并提出了杜絕線性缺陷的方法。

1、線性缺陷形成原理分析

1.1 制造工藝及原理分析

壓縮機(jī)殼體筒體母材材料普遍選用為熱軋低碳鋼板，通常板的厚度在2mm至5mm，外徑在80mm至160mm。母材鋼板卷料通過(guò)傳送、校直以及多道滾壓工序后形成管件形狀，平板兩端對(duì)接處采用高頻電阻縫焊焊接成形，最后對(duì)管件進(jìn)行長(zhǎng)度切割粗切割、精切割、倒角等處理，殼體筒體零件簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。本論文研究對(duì)象即為此處縫焊焊接接頭的線性缺陷。行業(yè)仍有少部分企業(yè)采用等離子熔化電弧焊，與本次研究對(duì)象無(wú)關(guān)，故此處不作展開(kāi)探討。

上述殼體縱焊縫采用高頻電阻焊工藝方法，這種工藝方法行業(yè)內(nèi)成熟使用，具有焊接速度快、熱影響區(qū)小、焊前處理簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，原理在于利用高頻電流的兩大效應(yīng)，集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)。集膚效應(yīng)就是指向?qū)w通以頻率為f Hz交流電流時(shí)，導(dǎo)體的斷面上出現(xiàn)的電流分布不均，電流密度由導(dǎo)體表面向中心逐次減小;電流中的大部分僅沿著導(dǎo)體表層流動(dòng)的一種現(xiàn)象。鄰近效應(yīng)就是當(dāng)高頻電流在兩導(dǎo)體中彼此方向流動(dòng)或在一個(gè)往復(fù)導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，電流集中流動(dòng)于導(dǎo)體鄰近側(cè)的一種奇異現(xiàn)象。原理圖見(jiàn)圖2。

1.2 線性缺陷的特征分析

所述線性缺陷，指的是殼體縱焊縫在滲透檢測(cè)PT、磁粉檢測(cè)MT中體現(xiàn)的不良項(xiàng)目，其中PT依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為EN ISO 3452-1：2013，MT依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為EN ISO 17638：2016。檢測(cè)送樣板厚3mm/3.5mm，殼體縱焊縫長(zhǎng)600mm。送樣16件，僅2件合格，良品率僅25%。檢測(cè)結(jié)果不合格項(xiàng)目均為線性缺陷，缺陷覆蓋了整個(gè)縱焊縫整體長(zhǎng)度，且分布在焊縫的兩端，焊縫中間則無(wú)缺陷。

筆者分析認(rèn)為異常分析應(yīng)該從異常品特征著手，異常品的特征與工藝各因素特點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，從特征中能夠找到解決的方法。因此，首先開(kāi)展系列檢測(cè)試驗(yàn)，研究線性缺陷的特征。

筆者通過(guò)設(shè)計(jì)合格品與線性缺陷品縱焊縫截面宏觀金相檢測(cè)，試驗(yàn)物料取合格品2與線性缺陷品2件，各線割2個(gè)截面進(jìn)行150倍宏觀金相檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果如表1，從表1可以看出，特征一致，線性缺陷品宏觀金相下，焊縫余高處有“飛邊”，而合格品沒(méi)有，焊縫邊緣光滑。

1.3 線性缺陷的形成原理分析

關(guān)于焊縫余高處“飛邊”，筆者認(rèn)為是在電阻焊施焊過(guò)程中，母材產(chǎn)生電阻熱形成熔核，受瞬間加壓加熱作用，少部分熔核擠出受壓區(qū)，在不受壓的狀態(tài)下自然凝固，擠出來(lái)的部分我們姑且定義為焊縫余高處“飛邊”?！帮w邊”與焊接裂紋、開(kāi)口缺陷不同，輕工業(yè)中絕大部分的電阻焊點(diǎn)焊、凸焊、縫焊工藝中，原理也是利用焊接電流流過(guò)工件時(shí)產(chǎn)生的電阻熱以及電極之間壓力實(shí)現(xiàn)工件間冶金結(jié)合，與上述高頻電阻縫焊相似，焊接接頭也會(huì)存在這種“飛邊”。

從磁粉檢測(cè)MT、滲透檢測(cè)PT原理上看，磁粉檢測(cè)就是利用裂紋、氣孔等缺陷在導(dǎo)磁率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工件材料，即磁阻較大，一部分磁力線繞過(guò)缺陷跳出工件表面，暴露在空氣中，形成漏磁場(chǎng);滲透檢測(cè)滲透過(guò)程就是將工件浸漬在滲透液中，或者直接用噴涂、毛刷將滲透液均勻地涂抹于工件表面，如工件表面存在開(kāi)口狀缺陷，滲透液就會(huì)沿缺陷邊壁逐漸浸潤(rùn)而滲入缺陷內(nèi)部。因此“飛邊”在MT、PT上無(wú)異于裂紋、開(kāi)口等焊接缺陷，同樣會(huì)有漏磁場(chǎng)、吸附滲透劑情況，干擾了檢測(cè)的結(jié)果。

2、線性缺陷對(duì)壓縮機(jī)質(zhì)量的影響

作為壓力容器，壓縮機(jī)的主要承壓零件之一就是殼體，殼體縱焊縫的工藝質(zhì)量評(píng)定是重中之重。因此，筆者開(kāi)展試驗(yàn)驗(yàn)證線性缺陷不良品強(qiáng)度以及應(yīng)用在壓縮機(jī)上對(duì)壓縮機(jī)的影響程度。

首先，針對(duì)殼體零件進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，依據(jù)GB/T242-1997對(duì)線性缺陷件進(jìn)行壓扁試驗(yàn)，以及依據(jù)GB/T 242-1997對(duì)零件進(jìn)行擴(kuò)口試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果，管徑壓縮1/3，以及外徑擴(kuò)大6%，焊縫均無(wú)開(kāi)裂異常。說(shuō)明線性缺陷對(duì)零件的力學(xué)性能影響小。

其次，使用線性缺陷件裝配成壓縮機(jī)，進(jìn)行壓縮機(jī)3.5倍最大工作壓力的水壓試驗(yàn)，以及1倍最大工作壓力2s/個(gè)油壓循環(huán)脈沖20萬(wàn)次，結(jié)果焊縫無(wú)泄漏、無(wú)開(kāi)裂異常。說(shuō)明線性缺陷對(duì)壓縮機(jī)的強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度影響小。

最后，線割上述油壓循環(huán)脈沖試驗(yàn)壓縮機(jī)殼體，對(duì)比預(yù)先保留加工相鄰段殼體，各取截面5處，對(duì)比飛邊是否往焊縫內(nèi)部加長(zhǎng)，試驗(yàn)結(jié)果如表2，從表2可以看出，2組數(shù)據(jù)無(wú)交叉，疲勞試驗(yàn)后樣品飛邊長(zhǎng)度均大于不試驗(yàn)的樣品。說(shuō)明線性缺陷會(huì)向焊縫內(nèi)部增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)速度很慢。

綜上，線性缺陷不影響壓縮機(jī)強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度，基本滿足壓縮機(jī)功能，但是在壓縮機(jī)長(zhǎng)期使用過(guò)程中，線性缺陷會(huì)向焊縫內(nèi)部增長(zhǎng)趨勢(shì)，存在不穩(wěn)定泄漏隱患。

3、線性缺陷的消除措施

根據(jù)上述的分析，可以從幾個(gè)方面去避免線性缺陷：

3.1 去除焊縫余高

產(chǎn)線設(shè)備增加耐高溫刀具，在焊縫余高形成的初期，焊縫處于液態(tài)或固液相間的狀態(tài)下，利用刀具刮去焊縫余高，沒(méi)有焊縫余高，自然就不存在焊縫余高飛邊的這個(gè)線性缺陷問(wèn)題，筆者認(rèn)為這是最直接的措施。另外，目前仍存在壓縮機(jī)裝配過(guò)程有運(yùn)用到焊縫余高進(jìn)行工裝定位的情況，則需要評(píng)估好定位方式代替的問(wèn)題。

3.2 增加壓輪

在殼體縱焊縫正上方位置增加開(kāi)槽壓輪，形成左右2個(gè)壓輪、上面1個(gè)壓輪工裝布局，上面新增壓輪開(kāi)槽槽口正對(duì)著焊縫位置，使得焊縫余高填充入壓輪內(nèi)槽，成形時(shí)處于受壓狀態(tài)，避免焊縫余高自然成形而出現(xiàn)飛邊。

3.3 增加壓輪+增加板材寬度+增加焊接熱輸出量

通過(guò)增加增加板材寬度和焊接熱輸出量的方法，加大焊接熔核，保證在上述3.2方法下能否保證焊縫填充開(kāi)槽。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)制作工藝原理分析，并基于宏觀金相檢測(cè)手段與對(duì)標(biāo)合格品的試驗(yàn)方法，筆者分析線性缺陷特征，確定線性缺陷是電阻焊焊縫余高飛邊，并闡述飛邊的形成機(jī)理。焊縫余高飛邊有異于開(kāi)口裂紋，電阻焊普遍存在，但在PT、MT原理上均體現(xiàn)為線性缺陷。進(jìn)而設(shè)計(jì)系列實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展對(duì)產(chǎn)品影響性驗(yàn)證，確定線性缺陷對(duì)壓縮機(jī)產(chǎn)品強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度無(wú)顯著影響，但疲勞實(shí)驗(yàn)后，線性缺陷會(huì)向焊縫內(nèi)部增長(zhǎng)趨勢(shì)，存在風(fēng)險(xiǎn)。因此，筆者根據(jù)線性缺陷形成原理分析，提出相應(yīng)的消除措施。

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（作者單位：珠海凌達(dá)壓縮機(jī)有限公司）