|
一拖（洛陽）建筑機械有限公司 聶福全 徐梟波 張宏博 何 暉 |
| １ 叉腳的結(jié)構(gòu)特點及可焊性分析 我公司生產(chǎn)的ＹＬ２５型輪胎壓路機中，轉(zhuǎn)向叉腳部件的結(jié)構(gòu)如圖１所示，它的主要作用有以下三點方面：一是承載作用，二是轉(zhuǎn)向作用，三是作為各輪胎的鉸接點起到平衡輪胎的作用。該部件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，整體加工制造比較困難，成本較高。為了降低該部件制造成本、滿足上述基本使用要求并且便于加工，我們將叉腳設(shè)計成兩個零件，即立板和叉腳*焊接而成。其中立板為鋼板件，材料為Ｑ２３５Ａ，叉腳為鑄件，材料為ＺＧ３１０－５７０，兩個零件分別加工，*再組焊。由于是兩種不同材料的焊接，其化學成分和物理性能的差異對焊接質(zhì)量有一定的影響（兩種材料的化學成分見表１）。因此，在焊接過程中，必須采取一定的措施，才能確保焊接的質(zhì)量。 １．１ 鑄鋼/結(jié)構(gòu)鋼異種材料可焊性分析 根據(jù)計算，叉腳材料ＺＧ３１０－５７０的碳當量Ｃｅｇ＝０．８１。 由于碳當量較大，加上鑄造工藝的影響，實際碳當量較理論值還要大，叉腳在焊接時熱影響區(qū)的淬硬傾向較大。此時如果冷卻速度較快，就容易在熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋，焊前需要采取預(yù)熱措施，焊后進行消除應(yīng)力熱處理，即使不能立即消除應(yīng)力，也要采取緩冷措施，以方便氫的擴散逸出，防止產(chǎn)生冷裂紋。 立板材料為焊接性良好的低碳鋼Ｑ２３５Ａ，其碳當量Ｃｅｇ＝０．３６。 但由于鋼板厚度大，與叉腳形成的焊接結(jié)構(gòu)剛性和拘束度都較大，容易產(chǎn)生氫致裂紋。因此，應(yīng)采取適當?shù)姆椒p小結(jié)構(gòu)剛性和拘束度。 １．２ 焊接方法的確定 根據(jù)以上分析，結(jié)合該部件的具體使用要求，焊接方法既可以選擇手工電弧焊，也可選擇ＣＯ２氣體保護焊?？紤]到該部件在使用時將承受較大的載荷，因此對焊接質(zhì)量要求較高。本著既保證質(zhì)量，又盡可能地降低生產(chǎn)成本的原則，我們選用了ＣＯ２氣體保護焊的工藝方法，該方法可在完全保證叉腳焊縫質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)相對較低的制造成本。 ２ 焊前準備 ２．１ 坡口的設(shè)計和制作 為減小焊接應(yīng)力，我們在焊接坡口的設(shè)計上采取了一些獨到的措施，首先在立板兩端面各開一條焊接坡口，其寬度為８～１０ ｍｍ，坡口角度為５０°，為使坡口角度一致，可采用自動氣割機或銑刨機進行操作。然后在立板厚度方向用成型刀在刨床上均勻刨開兩條應(yīng)力釋放槽（見圖２），為了能使焊接應(yīng)力得到較好的釋放，減少焊接變形，降低結(jié)構(gòu)的拘束度，一般情況下，應(yīng)力釋放槽距離坡口最小尺寸應(yīng)以小于２ ｍｍ為宜。由于該距離較小，當焊接應(yīng)力較大時，易于變形，從而起到應(yīng)力釋放的效果，同時，還有利于焊接時焊縫在槽外“焊透”，提高焊接質(zhì)量。應(yīng)力釋放槽形狀為梯形結(jié)構(gòu)，槽的*寬度尺寸為６～８ ｍｍ，角度為６０°，深度為５～６ ｍｍ。為避免應(yīng)力集中，應(yīng)力釋放槽的底部和頂部尖角應(yīng)倒圓，并保持坡口外形的圓滑，以減少母材熔入焊縫金屬中的比例，防止裂紋的產(chǎn)生。應(yīng)力釋放槽由于割裂了材料基體，還能起到降低冷卻速度的作用，這樣的應(yīng)力釋放槽結(jié)構(gòu)既能夠滿足應(yīng)力釋放要求又易于加工成型。 ２．２ 焊前清理 焊前零件坡口及鈍邊表面必須清除鐵銹、油污、水分及氧化皮，先采用火焰烘烤清除水、油，然后用手工砂布或砂輪機打磨進行除銹處理。氧化皮直接采用砂輪機打磨進行清除，對于一些較難清洗的油污可以采用丙酮或乙醇清洗。 焊絲使用前必須進行除銹、除油、除水分處理焊絲頭部用砂紙打磨光滑。 焊前在焊接區(qū)域和焊槍噴嘴上噴涂防飛濺劑，以減少焊接過程中的飛濺程度。 ２．３ 焊接材料的選擇 選用牌號為Ｈ０８Ｍｎ２ＳｉＡ，直徑為１．２ ｍｍ的表面鍍銅細焊絲。選擇Ｈ０８Ｍｎ２ＳｉＡ焊絲主要原因：一是此種焊絲使用廣泛，易于采購，成本較低；二是由于焊絲中含有一定的合金元素，在使用ＣＯ２氣體保護焊時能夠起到較好的脫氧作用，有利于焊接質(zhì)量的提高。需要注意的是焊絲必須是真空退火狀態(tài)供貨。 ２．４ 焊接設(shè)備的選擇 焊接設(shè)備選用松下ＫＲ２－５００半自動ＣＯ２氣體保護焊機。由于該焊機具有電流、電壓一元化控制功能，可以自動保證焊接電流和電壓之間的優(yōu)化匹配，從而實現(xiàn)*焊接效果。焊接時電源采用直流正接。 ２．５ 對ＣＯ２氣體的要求 為提高焊接質(zhì)量，需要對ＣＯ２氣體有一定的要求。我們選用優(yōu)等級工業(yè)純ＣＯ２作為保護氣體，純度為９９．９％，露點在－４０°Ｃ以下，雜質(zhì)總含量小于０．０２％，水分小于０．００５ ｍｌ/Ｌ。 ３ 焊接過程及焊接工藝參數(shù) ?。ǎ保┖盖邦A(yù)熱 由于ＺＧ３１０－５７０鑄鋼的可焊性較差， 焊前采用火焰預(yù)熱，預(yù)熱溫度為１５０～２５０ ℃，以降低整個焊接區(qū)域的冷卻速度，防止產(chǎn)生裂紋。 ?。ǎ玻┑讓雍附樱▓D３） 第Ｉ層焊縫焊接時，盡量采用小電流、低電壓、慢焊速，即小能量焊接法。以一點法施焊基層第Ｉ層 ，采用這種方法既可較為方便地清渣，同時，又可因線能量較小而較好的抑制焊接變形和裂紋產(chǎn)生，其主要焊接工藝參數(shù)見表２。 （３）復(fù)層焊接 以二點法施焊至一側(cè)焊縫的４/５高度處第ＩＩ層 ，*以三點法施焊直至焊接完成第ＩＩＩ層 。 ４ 焊后處理 焊后立即用石棉被覆蓋保溫，緩慢冷卻６ ｈ以降低淬硬程度，避免脆裂。 由于在焊接接頭的熔合區(qū)、熱影響區(qū)容易產(chǎn)生淬火組織，降低焊縫的塑性和韌性因此，焊后需經(jīng)６００～６５０ ℃、保溫２～３ ｈ的回火處理，以消除焊接內(nèi)應(yīng)力。必要時還可以采用振動時效工藝進行去應(yīng)力處理。 外觀檢驗：焊接處外觀要求整齊美觀，焊縫均勻，無氣孔、夾渣、未熔合、飛濺、咬邊。 無損探傷：全部焊接完成后，按照ＧＢ１１３４５標準，應(yīng)用超聲波探傷儀對焊縫內(nèi)部質(zhì)量進行檢驗，若發(fā)現(xiàn)缺陷，采用碳弧氣刨清除缺陷后補焊。 ５ 焊接過程中的注意事項 ?。ǎ保┊敳僮鳜F(xiàn)場風速≥１０ ｍ/ｓ或相對濕度 ＞９０％時不宜進行施工操作； ?。ǎ玻┖附舆^程中采用不斷錘擊焊縫的方法減小 焊接殘余應(yīng)力； ?。ǎ常┟亢竿暌粚雍缚p，應(yīng)對焊縫進行外觀目視檢查，若有氣孔、夾渣、裂紋，應(yīng)使用碳弧氣刨，清除焊縫缺陷，補焊后方可以繼續(xù)施焊； ?。ǎ矗┖附訒r為減小風速對ＣＯ２氣體氣流的影響，應(yīng)使用防護罩或擋板； ?。ǎ担槭箲?yīng)力釋放槽充分發(fā)揮作用，應(yīng)力釋放槽開口兩端不再焊接； （６）焊接操作時，兩側(cè)焊縫交替焊接； ?。ǎ罚┖附訒r弧坑一定要填滿。 參 考 文 獻 １ 聶福全． ＹＺ２５ＧＤ鑄鋼橫梁脫焊原因及結(jié)構(gòu)改進． 工程機械． ２００１１１ 通信地址：河南洛陽市中州中路７２號 一拖（洛陽）建筑機械有限公司研究所（４７１００９） |
全國統(tǒng)一學習專線 9:00-21:00
