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一拖（洛陽(yáng)）建筑機(jī)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(diǎn)及可焊性分析 我公司生產(chǎn)的ＹＬ２５型輪胎壓路機(jī)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(diǎn)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(diǎn)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(jì)成兩個(gè)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(gè)零件分別加工，*再組焊。由于是兩種不同材料的焊接，其化學(xué)成分和物理性能的差異對(duì)焊接質(zhì)量有一定的影響（兩種材料的化學(xué)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(jì)算，叉腳材料ＺＧ３１０－５７０的碳當(dāng)量Ｃｅｇ＝０．８１。 由于碳當(dāng)量較大，加上鑄造工藝的影響，實(shí)際碳當(dāng)量較理論值還要大，叉腳在焊接時(shí)熱影響區(qū)的淬硬傾向較大。此時(shí)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(jìn)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(kuò)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(dāng)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(dāng)?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(hù)焊?？紤]到該部件在使用時(shí)將承受較大的載荷，因此對(duì)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(hù)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(shí)現(xiàn)相對(duì)較低的制造成本。 ２ 焊前準(zhǔn)備 ２．１ 坡口的設(shè)計(jì)和制作 為減小焊接應(yīng)力，我們?cè)诤附悠驴诘脑O(shè)計(jì)上采取了一些獨(dú)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(dòng)氣割機(jī)或銑刨機(jī)進(jìn)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(dāng)焊接應(yīng)力較大時(shí)，易于變形，從而起到應(yīng)力釋放的效果，同時(shí)，還有利于焊接時(shí)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(jī)打磨進(jìn)行除銹處理。氧化皮直接采用砂輪機(jī)打磨進(jìn)行清除，對(duì)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(jìn)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(hào)為Ｈ０８Ｍｎ２ＳｉＡ，直徑為１．２ ｍｍ的表面鍍銅細(xì)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(gòu)，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(hù)焊時(shí)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(dòng)ＣＯ２氣體保護(hù)焊機(jī)。由于該焊機(jī)具有電流、電壓一元化控制功能，可以自動(dòng)保證焊接電流和電壓之間的優(yōu)化匹配，從而實(shí)現(xiàn)*焊接效果。焊接時(shí)電源采用直流正接。 ２．５ 對(duì)ＣＯ２氣體的要求 為提高焊接質(zhì)量，需要對(duì)ＣＯ２氣體有一定的要求。我們選用優(yōu)等級(jí)工業(yè)純ＣＯ２作為保護(hù)氣體，純度為９９．９％，露點(diǎn)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(gè)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(shí)，盡量采用小電流、低電壓、慢焊速，即小能量焊接法。以一點(diǎn)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(shí)，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。 ?。ǎ常?fù)層焊接 以二點(diǎn)法施焊至一側(cè)焊縫的４/５高度處第ＩＩ層 ，*以三點(diǎn)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(shí)還可以采用振動(dòng)時(shí)效工藝進(jìn)行去應(yīng)力處理。 外觀檢驗(yàn)：焊接處外觀要求整齊美觀，焊縫均勻，無(wú)氣孔、夾渣、未熔合、飛濺、咬邊。 無(wú)損探傷：全部焊接完成后，按照ＧＢ１１３４５標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用超聲波探傷儀對(duì)焊縫內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)缺陷，采用碳弧氣刨清除缺陷后補(bǔ)焊。 ５ 焊接過程中的注意事項(xiàng) ?。ǎ保┊?dāng)操作現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速≥１０ ｍ/ｓ或相對(duì)濕度 ＞９０％時(shí)不宜進(jìn)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(duì)焊縫進(jìn)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(bǔ)焊后方可以繼續(xù)施焊； ?。ǎ矗┖附訒r(shí)為減小風(fēng)速對(duì)ＣＯ２氣體氣流的影響，應(yīng)使用防護(hù)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； ?。ǎ叮┖附硬僮鲿r(shí)，兩側(cè)焊縫交替焊接； ?。ǎ罚┖附訒r(shí)弧坑一定要填滿。 參 考 文 獻(xiàn) １ 聶福全． ＹＺ２５ＧＤ鑄鋼橫梁脫焊原因及結(jié)構(gòu)改進(jìn)． 工程機(jī)械． ２００１１１ 通信地址：河南洛陽(yáng)市中州中路７２號(hào) 一拖（洛陽(yáng)）建筑機(jī)械有限公司研究所（４７１００９） |
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