摘 要：随着我国科学技术和冶金工业的不断发展，市场对金属材料的需求越来越大，冶金设备在冶金工业中得到了广泛的应用，但是就目前而言，冶金工业的环境非常恶劣，恶劣的环境对冶金设备造成很大的损伤，因此冶金设备的维护和维修应该引起更高的重视。本文主要阐述了振动焊接技术在冶金设备维修中的应用，并结合有效的维修方案，提出加强冶金设备维修的有效措施，不断提高我国冶金设备的使用年限。
关键词：振动焊接技术,冶金设備,维修
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.059
0 引言
振动焊接技术具有焊接速度快、维修效率高和成本低等特点，将其应用到冶金设备的维修中，可以焊接一些大型的零件，其焊接原理是利用不同零件之间的相互摩擦力转化为热能，在接头面区域通过熔化并进行焊接，是一门较新的焊接技术，凭借着其焊接优点在很多设备的维修中都得到了广泛的应用。
1 振动焊接技术的原理和过程
在振动焊接的过程中，焊接的能量来自于不同零件之间的摩擦产生的热能，由于热能的产生，在不同零件之间的交界面就会熔化，熔化之后进行重新焊接。在这个过程中，两个零件之间的摩擦是在压力作用下运动产生的，通过摩擦产生热量，零件之间的接头处材料的温度就会不断升高，在高温下，设备材料达到熔点温度之后会发生熔化。当材料都被熔化之后，零件的运动停止，设备材料在压力作用下就会凝固，最终完成焊接。振动焊接主要包括四个阶段，分别为固态摩擦阶段、瞬态阶段、稳态阶段和冷却阶段。固态摩擦阶段就是两个零件之间通过摩擦产生热量的过程，产生的热量导致温度的升高要达到材料的熔点，而不同的材料熔点是不一样的，所以针对不同的材料摩擦的时间和力度也是不一样的。此外，有一些材料的摩擦系数较大，零件之间很难发生摩擦，这时候需要借助表面润滑促进两件的振动和焊接，在这个过程中，材料还是处于固态的。第二阶段就是瞬态阶段，这个阶段的时间较短，是固态材料转变为液态材料的过程，是一个过渡的阶段。第三阶段是稳态阶段，在这个阶段，固态材料已经全部转化为液态材料，所以溶液层的厚度基本已经是不变的了，所以已经达到了能量平衡。第四阶段是冷却阶段，这时候振动已经停止，材料冷却，在夹紧压力下会凝固，最终完成焊接，冷却阶段其实就是焊接阶段。
2 振动焊接技术在冶金设备维修中的应用
2.1 振动焊接技术在连铸辊修复中的应用
在冶金工业中，随着冶金规模的不断增大，冶金设备的体积也越来越大，大型设备之间的构件本身就是采用焊接连接的，而对于大型的构件来说，对焊接技术的运用也是比较高的。振动焊接技术是在振动实效技术上发展起来的，在构件被焊接成型之后，通过振动的方法来消除构件之间的残余应力，但是构件的材料力学性却不会发生变化。连铸辊辊芯材料一般使用耐热钢，在长久的使用过程中，会出现裂纹和弯曲。对连铸辊修复的传统方式是埋弧焊，虽然具有一定的修复效果，但是却大大降低了连铸辊的使用寿命，这是因为在传统焊接过程中，会由于高温使连铸辊出现磨损和龟裂[1]。使用振动焊接技术，通过摩擦力产生的热量使材料熔化进行焊接，有效降低了对连铸辊的磨损量，在修复完成后也很少出现龟裂的情况。
2.2 振动焊接技术在齿轮修复中的应用
在冶金设备中，齿轮是一种非常常见的零件，几乎在所有的设备中都可以看到，对齿轮的修复也可以使用振动焊接技术。齿轮在很多设备中都比较常见，齿轮的制作原料一般为低碳合金钢，往往外硬内韧[2]。齿轮的处理工艺十分复杂，包括很多道工序，所以在修复齿轮的过程中，要合理的控制维修的热量，要充分考虑到齿轮淬硬倾向大的特点，只有将热量控制在一定的范围内，才能降低会齿轮的不利影响，避免对齿轮造成较大的损害。采用振动焊接技术就可以很好的修复齿轮，采用振动焊接技术，可以很好的修复轴断齿和齿条断齿等问题，即使对于大型的人字齿轮在使用过程中出现的断齿问题，在焊接过程中，可以适当的增加压力，压力增加适当降低焊接的轻度和温度，使齿轮免遭受高温的损害。
2.3 振动焊接技术在叶轮叶片修复中的应用
风机叶轮在冶金设备中也比较常见，很多叶轮材料都是钢，它的功能主要是除尘，所以风机的作业条件是相当恶劣的，16Mn钢的材料在使用过程中容易出现磨损和腐蚀等现象，很多风机的叶轮或者叶片在使用3000个小时之后便会出现磨损和腐蚀的现象，最终报废[3]。将振动焊接技术应用到叶轮叶片的修复中，可以很好的延长叶轮叶片的使用寿命，设备的功能也可以很好的发挥。叶轮在制作加工的过程中会受到各种因素的影响，当外界因素消失之后，如果受到的作用力不能完全消失，而仍然存在结构中，我们将这种作用力称为残余应力。叶轮叶片在焊接的过程中也会引起残余应力，从而使叶轮叶片发生二次变形。而使用振动焊接技术，在焊接过程中会给叶轮施加周期性的外力，使叶轮振动，可以降低叶轮的焊接残余应力，避免或者降低叶轮发生二次变形的概率和强度。
3 结语
随着冶金工业的不断发展，冶金设备的运用越来越广泛，但是由于冶金环境的恶劣，因此冶金设备常常会被损伤，需要做好维修工作。为了保障冶金设备的安全使用，可以将振动焊接技术应用到冶金设备的维修过程中，维修维护人员需要详细了解振动焊接技术的工作原理和工作过程，在设备发生故障之后，应该保持冷静，找出故障发生的症结所在，合理利用振动焊接技术，顺利解决设备故障问题，保障冶金顺利进行，从而提高企业的经济效益。
参考文献：
[1]朱政强，陈立功，倪纯珍.振动焊接工艺的研究现状及发展方向[J].焊接，2013，21（25）：5-6，11.
[2]夏邦一.振动焊接——动摇了塑料连接技术的现状[J].塑料科技，2013，55（42）：15-16.
[3]张胜玉.塑料振动焊接技术[J].航空制造技术，2014，22（63）：116-119.
声明：
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编辑：中冶有色技术网
来源：崔菊兰
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