Ubah bentuk kimpalan adalah isu biasa dalam fabrikasi keluli struktur dan pembinaan keluli . Ubah bentuk yang berlebihan boleh menjejaskan ketepatan dimensi komponen keluli, mewujudkan kesukaran semasa pemasangan dan pemasangan, dan mengurangkan prestasi keseluruhan struktur keluli yang telah siap.

Dalam kes yang teruk, ubah bentuk kimpalan juga boleh menyebabkan momen lentur tambahan, tegasan sekunder, dan masalah penjajaran. Oleh itu, kawalan yang berkesan terhadap herotan kimpalan adalah bahagian penting dalam reka bentuk struktur keluli, fabrikasi dan pengurusan kualiti.

Mengapa Ubah Bentuk Kimpalan Berlaku?

Semasa mengimpal, keluli di sekeliling kimpalan dipanaskan dengan cepat dan kemudian menyejuk secara tidak sekata. Pengembangan dan pengecutan haba yang tidak sekata ini boleh menyebabkan:

• Ubah bentuk sudut

• Pengecutan membujur

• Pengecutan melintang

• Ubah bentuk lenturan

• Memusing

• Lekuk tempatan

• Sisihan dimensi keseluruhan

Jumlah ubah bentuk bergantung kepada faktor seperti ketebalan plat, saiz kimpalan, input haba, reka bentuk sambungan, urutan kimpalan, keadaan sekatan, dan sifat bahan.

Kaedah untuk Mengawal Ubah Bentuk Kimpalan

1. Kurangkan Keratan Rentas Kimpalan

Apabila kualiti kimpalan dan keperluan kekuatan struktur masih boleh dipenuhi, sudut alur dan jurang akar hendaklah dikekalkan sekecil mungkin.

Mengurangkan jumlah logam kimpalan termendap membantu mengurangkan input haba dan pengecutan kimpalan.

2. Kawal Input Haba Kimpalan

Untuk keluli yang sesuai dengan kekuatan hasil di bawah kira-kira 345 MPa dan kebolehkerasan yang agak rendah, input haba yang berlebihan harus dielakkan.

Jika dibenarkan oleh prosedur kimpalan yang berkenaan, suhu prapemanasan dan interpass hendaklah dikawal dengan sewajarnya.

Proses kimpalan input haba rendah, seperti kimpalan terlindung gas CO₂ , boleh membantu mengurangkan ubah bentuk terma.

Semua parameter kimpalan hendaklah mematuhi prosedur kimpalan yang diluluskan dan piawaian projek yang berkenaan.

3. Gunakan Kimpalan Berbilang Pas untuk Plat Tebal

Untuk plat keluli tebal, kimpalan berbilang laluan biasanya lebih diutamakan daripada meletakkan kimpalan besar dalam satu laluan.

Kimpalan berbilang laluan menyediakan kawalan pengagihan haba yang lebih baik dan membantu mengurangkan ubah bentuk setempat yang berlebihan.

4. Gunakan Kimpalan Selang-seli Di Mana Yang Dibenarkan

Untuk pengaku membujur dan pengaku melintang, kimpalan berselang-seli boleh mengurangkan jumlah keseluruhan logam kimpalan dan input haba apabila dibenarkan oleh keperluan reka bentuk struktur.

Walau bagaimanapun, kimpalan berterusan harus digunakan jika diperlukan oleh pengiraan struktur, keperluan keletihan, keperluan pengedap, atau spesifikasi projek.

5. Guna Kimpalan Simetri

Apabila kedua-dua belah sambungan boleh diakses, alur dua belah simetri harus dipertimbangkan.

Untuk kimpalan berbilang laluan, kimpalan hendaklah didepositkan secara simetri di sekeliling paksi neutral komponen apabila boleh.

Ini membantu mengimbangi pengecutan kimpalan dan mengurangkan herotan sudut.

6. Optimumkan Kimpalan T-Joint

Untuk sambungan T yang tebal atau sambungan salib, kimpalan alur mungkin lebih sesuai daripada kimpalan fillet konvensional yang besar.

Apabila direka bentuk dengan betul, kimpalan alur boleh mengurangkan jumlah logam kimpalan yang diperlukan sambil mengekalkan kekuatan sendi yang diperlukan.

7. Gunakan Pra-Ubah Bentuk Sebelum Kimpalan

Pra-tetapan atau ubah bentuk terbalik boleh diperkenalkan sebelum kimpalan untuk mengimbangi herotan sudut yang dijangkakan.

Selepas kimpalan dan penyejukan, komponen boleh kembali lebih dekat kepada geometri yang diperlukan.

Kaedah ini biasanya digunakan untuk rasuk keluli, keratan H, plat dan komponen fabrikasi lain.

8. Benarkan Pengecutan Kimpalan

Elaun dimensi boleh dimasukkan semasa fabrikasi untuk mengimbangi pengecutan longitudinal dan melintang yang dijangkakan.

Sebagai contoh, bahagian H yang direka mungkin memerlukan panjang tambahan untuk mengimbangi pengecutan kimpalan membujur.

Elaun sebenar hendaklah ditentukan mengikut:

• Dimensi komponen

• Ketebalan plat

• Saiz kimpalan

• Proses kimpalan

• Konfigurasi bersama

• Pengalaman fabrikasi

• Prosedur kimpalan yang diluluskan

Daripada bergantung pada satu nilai tetap, elaun pengecutan harus disahkan mengikut keadaan pengeluaran sebenar.

9. Meningkatkan Kerataan Bahan dan Ketepatan Pemasangan

Bagi anggota keluli yang panjang, belitan selalunya boleh dikurangkan dengan meningkatkan kerataan plat keluli dan ketepatan pemasangan komponen.

Faktor penting termasuk:

• Sudut alur yang tepat

• Jurang akar yang konsisten

• Penjajaran anggota yang betul

• Kedudukan kimpalan yang betul

• Elektrod yang tepat atau arah obor kimpalan

• Parameter kimpalan yang konsisten

Mengekalkan keadaan kimpalan yang seragam di sepanjang keseluruhan komponen membantu mengurangkan ubah bentuk membujur dan sudut yang tidak sekata.

10. Minimumkan Kimpalan yang Tidak Diperlukan

Semasa reka bentuk struktur, kimpalan yang tidak perlu harus dielakkan apabila boleh.

Bahagian keluli bergulung, komponen terbentuk atau profil piawai boleh digunakan dan bukannya pemasangan yang dikimpal dengan kuat jika sesuai.

Mengurangkan bilangan dan saiz kimpalan boleh membantu:

• Kurangkan input haba kimpalan

• Kurangkan ubah bentuk

• Kurangkan masa fabrikasi

• Kos pembetulan yang lebih rendah

• Meningkatkan kecekapan pengeluaran

11. Optimumkan Lokasi Kimpalan

Kimpalan hendaklah diletakkan sedekat mungkin dengan paksi neutral atau garis tengah bahagian.

Susun atur kimpalan simetri boleh mengurangkan ubah bentuk lenturan yang disebabkan oleh pengecutan yang tidak seimbang.

Kepekatan kimpalan juga harus dielakkan kerana jarak kimpalan yang rapat boleh menghasilkan pengumpulan haba yang berlebihan dan herotan setempat.

12. Gunakan Urutan Kimpalan yang Betul

Untuk komponen dengan pelbagai kimpalan, urutan kimpalan yang sesuai adalah penting.

Bergantung pada reka bentuk komponen, kaedah yang sesuai mungkin termasuk:

• Kimpalan simetri

• Kimpalan langkah belakang

• Langkau kimpalan

• Kimpalan segmen

• Kimpalan dari tengah ke arah kedua-dua hujung

Urutan yang dirancang dengan baik membantu mengagihkan haba dengan lebih sekata dan menghalang ubah bentuk daripada terkumpul dalam satu arah.

Kawalan Ubah Bentuk Kimpalan dalam Pengeluaran

Kurangkan Bilangan Kimpalan

Reka bentuk struktur harus meminimumkan sambungan dikimpal yang tidak perlu.

Di mana bahagian praktikal, bahagian yang digulung atau komponen keluli yang dibentuk boleh menggantikan bahagian yang dikimpal yang direka, mengurangkan bilangan pengeras dan sambungan yang dikimpal.

Ini boleh mengurangkan ubah bentuk kimpalan dan kerja meluruskan seterusnya dengan ketara.

Pilih Bentuk dan Saiz Kimpalan yang Sesuai

Untuk sambungan punggung plat tebal, sambungan alur-X mungkin memerlukan logam kimpalan yang kurang termendap daripada sambungan alur-V konvensional.

Mengurangkan isipadu logam kimpalan membantu mengurangkan:

• Input haba kimpalan

• Pengecutan melintang

• Ubah bentuk sudut

• Tekanan sisa

Untuk sendi-T yang tidak memerlukan kimpalan besar untuk kekuatan struktur, saiz kimpalan fillet praktikal minimum hendaklah dipilih mengikut keperluan reka bentuk yang berkenaan.

Jika keadaan struktur membenarkan, kimpalan berselang-seli juga boleh membantu mengurangkan ubah bentuk.

Optimumkan Reka Bentuk Struktur

Ubah bentuk kimpalan harus dipertimbangkan semasa peringkat reka bentuk struktur dan bukannya semasa fabrikasi.

Untuk struktur plat keluli nipis, ketebalan plat yang sesuai, jarak pengeras, dan saiz kimpalan hendaklah dipilih untuk meningkatkan kestabilan struktur dan mengurangkan ubah bentuk gelombang.

Konfigurasi struktur yang mudah dan biasa secara amnya lebih mudah untuk direka dan dikawal daripada geometri yang dikimpal yang tidak perlu.

Kawalan Pengecutan Melintang dan Membujur

Dalam kebanyakan struktur yang dikimpal, pengecutan melintang boleh menjadi lebih ketara daripada pengecutan membujur.

Atas sebab ini, orientasi kimpalan dan lokasi harus dipertimbangkan dengan teliti semasa reka bentuk.

Jika boleh, kimpalan hendaklah:

• Disusun secara simetri

• Terletak berhampiran dengan garis tengah bahagian

• Elakkan penumpuan yang berlebihan

• Berorientasikan untuk meminimumkan ubah bentuk dalam arah kritikal

Langkah-langkah ini membantu mengurangkan lenturan, berpusing dan sisihan dimensi selepas kimpalan.

Pembetulan Ubah Bentuk Kimpalan

Walaupun dengan langkah kawalan yang betul, beberapa ubah bentuk mungkin masih berlaku.

Kaedah pembetulan biasa termasuk:

• Meluruskan mekanikal

• Meluruskan haba terkawal

• Tekan pembetulan

• Meluruskan api di mana dibenarkan

• Pelarasan mekanikal tempatan

Kerja-kerja pembetulan hendaklah dijalankan dengan berhati-hati untuk mengelakkan daripada merosakkan keluli, menyebabkan keretakan, atau menjejaskan sifat bahan.

Kesimpulan

Kawalan ubah bentuk kimpalan yang berkesan memerlukan penyelarasan antara reka bentuk struktur, pembangunan prosedur kimpalan, fabrikasi, pemasangan, urutan kimpalan dan pemeriksaan kualiti.

Pendekatan yang paling berkesan adalah untuk mengelakkan ubah bentuk yang berlebihan sebelum dan semasa mengimpal daripada bergantung kepada pembetulan selepas fabrikasi.

Dengan mengawal saiz kimpalan, input haba, reka bentuk sambungan, jujukan kimpalan, ketepatan pemasangan dan elaun pengecutan, fabrikasi keluli boleh mencapai ketepatan dimensi yang lebih tinggi, kecekapan pemasangan yang lebih baik dan prestasi struktur yang lebih dipercayai.