半自動(dòng)焊在平地機(jī)鏟刀體焊接上的應(yīng)用

賈曉東，伍俊杰，藍(lán)偉斌

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

半自動(dòng)焊在平地機(jī)鏟刀體焊接上的應(yīng)用

賈曉東，伍俊杰，藍(lán)偉斌

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

為提高平地機(jī)鏟刀體焊接效率，根據(jù)鏟刀體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，改進(jìn)拼焊工藝，設(shè)計(jì)新的焊槍夾具，實(shí)現(xiàn)了鏟刀體導(dǎo)板的半自動(dòng)焊。半自動(dòng)焊具有操作方便，焊接效率高，焊縫質(zhì)量高，成本低廉，勞動(dòng)強(qiáng)度低等特點(diǎn)，對(duì)類(lèi)似結(jié)構(gòu)件的焊接有較高的應(yīng)用推廣價(jià)值。

鏟刀體；半自動(dòng)焊；焊槍夾具；焊接效率

鏟刀體是平地機(jī)的重要結(jié)構(gòu)件之一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊縫眾多。其中，導(dǎo)板位置有四條等長(zhǎng)直焊縫，總長(zhǎng)度超過(guò)13m。由于手工焊效率不高，制約了產(chǎn)能提升。通過(guò)采用半焊接小車(chē)，設(shè)計(jì)焊接夾具，采用雙槍焊接，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)板的半自動(dòng)焊，提高了焊接效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了焊接操作環(huán)境。

1 鏟刀體結(jié)構(gòu)工藝分析

鏟刀體由刀板組件、槽鋼和導(dǎo)板等拼焊而成，如圖1所示。鏟刀體的拼焊工藝為：先將刀板等部件拼焊為刀板組件，然后將刀板組件與槽鋼拼焊，最后拼焊兩根導(dǎo)板。其中，兩根導(dǎo)板上的四條角焊縫，特點(diǎn)可總結(jié)為：等長(zhǎng)度、等焊角尺寸、焊縫長(zhǎng)直，宜采用半自動(dòng)焊。

圖1 鏟刀體結(jié)構(gòu)圖

2 半自動(dòng)焊小車(chē)原理

半自動(dòng)焊小車(chē)采用側(cè)吸結(jié)構(gòu)形式。其主要由行走機(jī)構(gòu)、側(cè)吸機(jī)構(gòu)、焊槍調(diào)整機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)組成，如圖2所示。各機(jī)構(gòu)的作用如下：

（1）行走機(jī)構(gòu)：主要為焊接小車(chē)車(chē)身，安裝有側(cè)吸機(jī)構(gòu)、焊槍調(diào)整機(jī)構(gòu)和焊槍控制機(jī)構(gòu)。

（2）側(cè)吸機(jī)構(gòu)：主要為前后兩個(gè)可調(diào)的不等長(zhǎng)的側(cè)吸輪，如圖3所示。側(cè)吸輪靠緊側(cè)吸板時(shí)，車(chē)身與側(cè)吸板呈一定夾角θ(θ<90°)，焊接小車(chē)行走時(shí)，會(huì)有向側(cè)吸面行走的趨勢(shì)，形成側(cè)吸力，以保證焊接小車(chē)緊沿側(cè)吸面行走。其中，夾角θ越大，側(cè)吸力越大，行走阻力也越大。θ宜選用較小值，一般不大于10°。

（3）焊槍調(diào)整機(jī)構(gòu)：裝夾焊槍?zhuān)?duì)焊槍進(jìn)行全方位調(diào)整，以適應(yīng)不同位置焊縫的焊接。

（4）控制機(jī)構(gòu)：控制焊接小車(chē)的行走方向、速度等，以適應(yīng)不同尺寸焊縫的焊接。

圖2 半自動(dòng)焊小車(chē)

圖3 側(cè)吸機(jī)構(gòu)原理圖

3 鏟刀體半自動(dòng)焊工藝工裝改進(jìn)

由于鏟刀體外形尺寸較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，按照傳統(tǒng)拼焊工藝，焊接導(dǎo)板焊縫時(shí)，鏟刀體需要翻轉(zhuǎn)180°，焊縫到焊接平臺(tái)的距離差超過(guò)185mm，其空間位置也各不相同，所以，焊接小車(chē)上焊槍裝夾高度和角度差異較大，遠(yuǎn)超焊接小車(chē)自身的可調(diào)范圍。如何使焊接小車(chē)的焊槍達(dá)到焊縫的位置，方便調(diào)整焊槍的不同裝夾角度，并最大程度降低焊接變形，提高焊接效率，是本次應(yīng)用的難點(diǎn)。

通過(guò)改變鏟刀體拼焊工藝，先拼焊導(dǎo)板和槽鋼，焊縫距焊接平臺(tái)距離最大只有65mm，四條焊縫高度均在焊小車(chē)調(diào)整范圍內(nèi)。同時(shí)，導(dǎo)板和槽鋼拼焊后結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，起吊方便，還可以直接使用槽鋼和導(dǎo)板做裝夾的定位面，使焊縫均在水平位置。槽鋼的裝夾采用面和孔結(jié)合方式，焊接平臺(tái)上安裝有兩件等高圓搭，用以支撐槽鋼和導(dǎo)板。借助槽鋼上一組圓孔，用螺栓將槽鋼壓緊固定，以控制焊接變形[1]。

當(dāng)確定鏟刀體的拼焊工藝后，經(jīng)過(guò)各種姿態(tài)下的焊接過(guò)程模擬，設(shè)計(jì)一套焊槍夾具，實(shí)現(xiàn)了焊槍不同裝夾角度及位置的調(diào)整。焊槍夾具主要包括加長(zhǎng)桿和焊槍夾頭。加長(zhǎng)桿固定在焊接小車(chē)上，焊槍夾頭用于夾持焊槍。焊槍夾頭采用方形結(jié)構(gòu)，裝在進(jìn)加長(zhǎng)桿內(nèi)，可以伸縮調(diào)整伸長(zhǎng)量，有效地避免了焊槍旋轉(zhuǎn)。夾頭位置為兩個(gè)半圓槽結(jié)構(gòu)，裝進(jìn)焊槍后，用螺栓緊固，就可以?shī)A緊焊槍。加長(zhǎng)桿上開(kāi)有螺紋孔，用螺栓固定，保證焊槍夾頭安裝后的穩(wěn)定性，如圖4所示。導(dǎo)板側(cè)面經(jīng)過(guò)加工，在工裝上拼搭后，側(cè)面與焊縫始終平行，選擇導(dǎo)板側(cè)面作為側(cè)吸板，在導(dǎo)板兩側(cè)各放置兩臺(tái)焊接小車(chē)，采用雙槍對(duì)稱(chēng)焊，以提高焊接效率，降低焊接變形[2]。焊接小車(chē)前進(jìn)時(shí)，側(cè)吸輪就緊沿導(dǎo)板側(cè)面行走，焊槍可以保持較高的位置精度。送絲機(jī)構(gòu)及其管線全部懸掛在送絲架上，可以來(lái)回滑動(dòng)，焊接小車(chē)拖動(dòng)管線行走時(shí)，管線不會(huì)與工件刮碰纏繞，使用起來(lái)更靈活[3]，如圖5所示。

圖4 焊槍夾具示意圖

圖5 送絲架示意圖

4 實(shí)施過(guò)程及效果

導(dǎo)板上正反兩面各兩條等長(zhǎng)焊縫，分兩次焊接，由兩臺(tái)半自動(dòng)焊小車(chē)，雙槍對(duì)稱(chēng)焊接。具體焊接過(guò)程為，第一次焊反面焊縫，如圖6所示。反面焊完后，翻轉(zhuǎn)裝夾工件，再焊正面焊縫，如圖7所示。焊接方法為MAG焊，采用80%Ar+20%CO2作為保護(hù)氣體。

圖6 焊接示意圖(反面)

圖7 焊接示意圖(正面)

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，當(dāng)前后側(cè)吸輪到側(cè)吸面的距離差為15mm時(shí)，側(cè)吸面與車(chē)身的夾角θ約為5°，焊接小車(chē)行走穩(wěn)定，并制定如下焊接工藝參數(shù)，如表1所示。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間實(shí)施后，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)評(píng)定，與手工焊相比，焊接效率提高了46.2%，焊接變形小，并保持了較好的焊接質(zhì)量，特別是焊縫成形更加平滑美觀，飛濺少。

表1 半自動(dòng)焊工藝參數(shù)

5 結(jié)束語(yǔ)

鏟刀體導(dǎo)板半自動(dòng)焊操作方便，焊接效率高，也改善了焊接操作環(huán)境，降低了焊接弧光煙塵的危害，對(duì)類(lèi)似的結(jié)構(gòu)件，具有較高的推廣意義。

[1]方洪淵，等.焊接結(jié)構(gòu)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]屈曉斌，劉長(zhǎng)勇，段金鐘.雙焊槍自動(dòng)焊在行走架單梁焊接中的應(yīng)用[J].工程機(jī)械，2007，38(2)：42-43.

[3]王宗杰，等.熔焊方法及設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

App lication of Sem i-Automatic Welding on the Blade

JIA Xiao-dong，WU Jun-jie，LANWei-bin
（Guangxi LiugongMachinery Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi545007，China）

In order to improve the welding efficiency of the blade,according to the structural characteristics of the blade,by improving tailor-welded process,designing new welding fixture,the semi-automatic welding of the guide plate of the blade is fulfilled.Semi-automatic welding has advantages of easy operation,high welding efficiency,high weld quality,low cost,and low labor strength,which has a good practical popularize value to welding the similar structure.

blade；semi-automaticwelding；welding fixture；weldingefficiency

TG44

B

1672-545X（2014）04-0200-02

2014-01-07

賈曉東（1988—），男，河南葉縣人，助理工程師，學(xué)士，主要從事產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝、焊接等研究；伍俊杰（1986—），男，湖南衡南縣人，工藝師，學(xué)士，主要從事焊接、機(jī)械加工技術(shù)等研究；藍(lán)偉斌（1964—），男，廣西柳州人，技師，大專(zhuān)，主要從事產(chǎn)品工藝裝備、機(jī)械加工技術(shù)等研究。