Kimpalan ialah teknologi pemprosesan yang mencapai ikatan atom antara permukaan dua atau lebih bahan kerja berasingan dengan pemanasan, aplikasi tekanan, atau gabungan kedua-duanya, ditambah dengan bahan pengisi. Sebagai komponen utama jentera pembinaan berat, kualiti boom kimpalan secara langsung berkaitan dengan prestasi keselamatan keseluruhan mesin. Tidak seperti sambungan mekanikal, kimpalan membentuk ikatan metalurgi, yang keadaan terasnya termasuk keadaan tenaga, keadaan persekitaran dan keadaan ikatan. Mengikut sumber tenaga, kimpalan boleh dibahagikan kepada tiga kategori: kimpalan gabungan, kimpalan tekanan, dan pateri. Antaranya, kimpalan gabungan adalah yang paling banyak digunakan dalampembuatan boom kimpalan, menyumbang lebih daripada 90% daripada aplikasi perindustrian.
I. Prinsip Metalurgi Kimpalan dan Pemilihan Bahan untuk Boom Kimpalan
Metalurgi kimpalan ialah teori utama yang mengkaji undang-undang pembentukan kolam lebur, pemejalan, transformasi fasa, dan perubahan komposisi kimia semasa proses kimpalan, dan memainkan peranan yang menentukan dalam prestasi boom kimpalan. Kolam lebur boom kimpalan dicirikan oleh isipadu yang kecil, suhu tinggi, masa kewujudan yang singkat, dan kadar penyejukan yang cepat, yang membawa kepada proses penghabluran yang cepat. Pemejalan logam kimpalan adalah berdasarkan butiran logam asas yang tidak cair dalam zon gabungan dan tumbuh di sepanjang arah pelesapan haba, membentuk pelbagai morfologi penghabluran daripada butiran satah kepada butiran kolumnar. Haba-zon terjejas (HAZ) ialah kawasan logam asas yang terjejas oleh haba kimpalan tetapi tidak cair. Perubahan struktur mikronya ditentukan bersama oleh suhu pemanasan dan kadar penyejukan, menghasilkan kawasan yang berbeza seperti zon gabungan, zon terlalu panas dan zon normalisasi.
Boom kimpalan kebanyakannya diperbuat daripada keluli berkekuatan tinggi-aloi tinggi-rendah, seperti plat kekuatan tinggi-tinggi BS700MCK2, yang mempunyai kekuatan hasil Lebih daripada atau sama dengan 700MPa dan kebolehkimpalan yang sangat baik, kebolehbentukan sejuk dan keliatan impak suhu-rendah. Jenis bahan ini ialah keluli struktur aloi-rendah karbon-yang rendah, yang memperoleh prestasi kimpalan yang sangat baik dengan mengurangkan indeks sensitiviti retakan setara karbon dan kimpalan. Semasa proses kimpalanledakan kimpalan, satu siri tindak balas kimia seperti pengoksidaan, pengurangan, dan nitridasi berlaku antara logam kolam cair dan medium sekeliling. Ia adalah perlu untuk memastikan komposisi kimia yang munasabah bagi kimpalan dan mengelakkan kecacatan melalui bahan habis kimpalan dan kawalan proses yang sesuai.
II. Undang-undang Pengaruh Proses Terma Kimpalan terhadap Kualiti Boom Kimpalan
Proses terma kimpalan adalah sumber tindak balas metalurgi kimpalan, transformasi mikrostruktur, dan ubah bentuk tegasan. Kajian-mendalam tentang undang-undang penjanaan, pemindahan dan pelesapan haba adalah penting untuk meningkatkan kualiti ledakan kimpalan. Kaedah kimpalan yang berbeza mempunyai perbezaan yang ketara dalam ciri sumber haba: kimpalan arka logam terlindung mempunyai ketumpatan tenaga yang agak rendah, haba bertaburan dan zon terjejas-haba yang besar; manakala kimpalan laser dan kimpalan arka plasma mempunyai tenaga pekat dan haba yang kecil-zon terjejas.
Input haba kimpalan merujuk kepada haba yang diperolehi setiap unit panjang kimpalan, dikira dengan formula E=60IU/(vη), di mana I ialah arus kimpalan, U ialah voltan kimpalan, v ialah kelajuan kimpalan, dan η ialah kecekapan haba. Semasa proses kimpalan boom kimpalan, input haba yang berlebihan akan meningkatkan suhu puncak, memperlahankan kadar penyejukan, mengembangkan haba-zon terjejas dan mengasarkan butiran, dengan itu mengurangkan keliatan; input haba yang tidak mencukupi akan mempercepatkan kadar penyejukan, dengan mudah membawa kepada pembentukan struktur yang mengeras dan keretakan sejuk.
Dalam pembuatankimpalan booms, adalah perlu untuk mengawal suhu interpass dengan tepat dan menerima pakai proses prapemanasan dan selepas-pemanasan yang sesuai. Untuk plat keluli tebal, pemanasan awal mesti dilakukan untuk mengimbangi peningkatan kadar kehilangan haba dan mengelakkan keretakan sejuk. Persekitaran kimpalan juga memerlukan kawalan yang ketat, termasuk keperluan seperti keamatan pencahayaan di kawasan kerja, kelajuan angin di bawah 2m/s, dan kelembapan di bawah 60%.
III. Kawalan Kecacatan Kimpalan dan Strategi Jaminan Prestasi Boom Kimpalan
Kecacatan kimpalan pada asasnya ialah manifestasi daripada-{1}}proses metalurgi di luar kawalan atau proses terma yang tidak seimbang. Kecacatan biasa letupan kimpalan termasuk keliangan, kemasukan sanga, retak dan terpotong. Keliangan ialah lubang yang terbentuk apabila gas terlarut dalam kolam lebur gagal melarikan diri semasa penyejukan dan pemejalan, manakala kemasukan sanga berasal daripada oksida dan sulfida yang dihasilkan oleh tindak balas metalurgi yang gagal terapung ke permukaan kolam lebur tepat pada masanya.
Retak terbahagi kepada dua kategori: retak panas dan retak sejuk. Keretakan panas disebabkan oleh pembentukan filem cecair akibat pengayaan elemen titik-lebur-rendah pada sempadan butiran dan keretakan di bawah tegasan kimpalan; rekahan sejuk terhasil disebabkan oleh pembentukan struktur yang mengeras yang disebabkan oleh kadar penyejukan yang berlebihan dan pengumpulan hidrogen boleh meresap. Untuk memastikan kebolehpercayaan prestasiledakan kimpalan, adalah perlu untuk menilai secara sistematik sifat mekanikal sendi, termasuk kekuatan, keliatan, keplastikan dan kekerasan.
Sambungan yang dikimpal terdiri daripada tiga bahagian: logam kimpalan, zon pelakuran dan haba-zon terjejas, dan prestasi keseluruhannya merupakan gambaran menyeluruh daripada ketiga-tiganya. Zon gabungan adalah pautan lemah sendi, yang cenderung menjadi tapak permulaan retak kerana struktur tidak sekata dan butiran kasar. Dengan mengguna pakai jujukan kimpalan dan parameter proses yang munasabah, seperti proses pengoptimuman menggunakan lima-kimpalan langkah belakang bahagian untuk kimpalan akar dan dua-kimpalan simetri pusat bahagian untuk kimpalan penutup, tegasan baki kimpalan dan ubah bentuk boleh dikurangkan dengan berkesan. Dengan kemajuan teknologi, kecekapan pengeluaran dan kestabilan kualiti produk ledakan kimpalan akan bertambah baik.
