提高工程機械焊接結(jié)構(gòu)工藝質(zhì)量的措施探討

吳學(xué)增

(中交一航局第四工程有限公司,天津 300456)

提高工程機械焊接結(jié)構(gòu)工藝質(zhì)量的措施探討

吳學(xué)增

(中交一航局第四工程有限公司,天津 300456)

焊接技術(shù)是工程機械行業(yè)必不可少的一種加工技術(shù),在工程機械大型化、精密化與智能化發(fā)展的大方向下,如何保證焊接工藝的質(zhì)量,改善和提高焊接構(gòu)件的強度與性能成為工程機械加工行業(yè)的重要研究課題。本文初步分析了工程機械中焊接結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢,并提出了提高工程機械焊接結(jié)構(gòu)工藝質(zhì)量的幾點措施,希望對相關(guān)業(yè)內(nèi)人員有所幫助。

工程機械 焊接結(jié)構(gòu) 工藝質(zhì)量

對于工程機械來說，機械構(gòu)件是其中最基本的組成部分，而在機械構(gòu)件加工過程中，焊接又是必不可少的加工手段，焊接施工的質(zhì)量將直接影響機械構(gòu)件的性能，從而影響到工程機械的整體質(zhì)量。而在現(xiàn)實操作中，由于多方面的原因使得焊接構(gòu)件在焊接加工過程中的細節(jié)處理不到位，從而影響了焊接構(gòu)件的質(zhì)量，因此在構(gòu)件焊接過程中應(yīng)當(dāng)做出相應(yīng)的調(diào)整，從而在保證焊接質(zhì)量的前提下提升焊接水平，滿足焊接工藝的要求。

1 工程機械中焊接結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向

隨著社會科技的進步，人們對工程機械的性能提出了越來越高的要求，作為工程機械的基礎(chǔ)組成部分，焊接構(gòu)件也隨著工程機械的發(fā)展而發(fā)展，其具體的發(fā)展方向大致如下。

1.1 大型化

為滿足社會發(fā)展的需要，人們對大型機械的性能要求越來越高，這就使得工程機械有巨型化的發(fā)展趨勢，在日常生產(chǎn)中用于大型、巨型機械的焊接構(gòu)件日益增多，并且由于該部分構(gòu)件的特殊用途，決定了該部分構(gòu)件的質(zhì)量更要精益求精。

1.2 高強度化

為了達到縮小設(shè)備體積、減輕設(shè)備自重的目的，有些機械就采用高強度材料進行機械制作。高強度材料的優(yōu)異性能在使用上更加便捷的同時，也在焊接上對工藝方法提出了新的要求。

1.3 結(jié)構(gòu)復(fù)雜化

現(xiàn)代機械勢必會越來越精密復(fù)雜，這就使得機械構(gòu)件在結(jié)構(gòu)上具有復(fù)雜化的發(fā)展趨勢。構(gòu)件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，在焊接過程中對工藝方法與焊接質(zhì)量的要求就越高。

1.4 精準(zhǔn)程度要求提高

一臺機械所組成零件的精細程度決定了這臺機械的性能與作用，現(xiàn)代機械的高精尖發(fā)展方向使得機械加工中精準(zhǔn)度要求只會越來越高。精準(zhǔn)度提高就意味著誤差值減少與容錯率的減少，這為構(gòu)件焊接提出了更為嚴(yán)格的要求。

2 提高焊接機構(gòu)工藝質(zhì)量的措施

焊接施工是工程機械構(gòu)件加工中不可缺少的一種加工手段，焊接質(zhì)量的好壞直接影響了一個構(gòu)件的質(zhì)量與性能。由于焊接施工能夠直接影響到工程機械整體的安全與使用性能，使得保證與提高焊接施工的工藝質(zhì)量成為了機械加工過程中的重要事項。下文就對如何提高焊接施工的工藝質(zhì)量提出了幾點建議。

2.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于工程機械焊接來說，構(gòu)件的外形設(shè)計、拼接方案以及工藝方案是保證焊接構(gòu)件產(chǎn)品質(zhì)量的最根本手段，因此對構(gòu)件的設(shè)計體系進行優(yōu)化能夠有效保證焊接構(gòu)件的工藝質(zhì)量。在構(gòu)件設(shè)計之初，應(yīng)在保證構(gòu)件使用功能的前提下充分考慮構(gòu)件的外部形態(tài)與焊接工藝之間的影響關(guān)系，制定切實可行的構(gòu)件子部件的拼接方式，盡量減少或避免因子部件外形過于復(fù)雜而造成無法正常進行焊接拼接操作的尷尬局面。然后根據(jù)子部件拼接的具體方式制定相應(yīng)的焊接工藝，對于不同的構(gòu)件、不同的焊接施工要根據(jù)實際情況制定相應(yīng)的、合適的施工方式。其次，合理設(shè)置構(gòu)件焊接的拼接點同樣能夠提升構(gòu)件的整體性能，比如將構(gòu)件的焊接位置設(shè)置在構(gòu)件受力較小的部位，能夠有效地避免因焊接點受力過大而產(chǎn)生質(zhì)量問題。另外，合理減少焊接點的數(shù)量也能減少和避免因焊接點結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而造成的焊接質(zhì)量問題。

2.2 保證用材質(zhì)量

構(gòu)件本體的質(zhì)量是決定構(gòu)件性能的根本因素，只有本身材質(zhì)優(yōu)良的構(gòu)件才能發(fā)揮出優(yōu)越的性能，因此保證構(gòu)件本身材料的質(zhì)量能夠有效地保證焊接后構(gòu)件的質(zhì)量與性能。此外，作為焊接中連接子部件的介質(zhì)，焊條質(zhì)量的好壞能夠直接影響到焊接點的強度與性能，因此，保證焊接施工中焊條的質(zhì)量，確保焊條性能與構(gòu)件連接的指標(biāo)要求相適應(yīng)，才能保證焊接施工的施工質(zhì)量。

2.3 加強焊接過程中的質(zhì)量保證措施

焊接過程是焊接質(zhì)量問題的多發(fā)階段，在這個過程中如果存在不恰當(dāng)?shù)牟僮餍袨椋苋菀讓附邮┕そY(jié)果產(chǎn)生不良影響，使得焊接構(gòu)件在外觀、結(jié)構(gòu)、連接強度、使用性能上存在缺陷，阻礙焊接施工質(zhì)量的提高。一般來說我們可以將焊接施工過程拆分為施工前、施工中、施工后三個階段，每個階段分別制定相應(yīng)的措施來保證和提高焊接施工的質(zhì)量。

2.3.1 注重焊前保護措施

2.3.2 注意焊接過程中的細節(jié)處理

焊接過程是出現(xiàn)質(zhì)量問題的關(guān)鍵階段，在焊接操作中有很多因素都能對最終的焊接質(zhì)量產(chǎn)生直接或間接的影響。加強焊接過程的細節(jié)管理能夠?qū)⑦@種影響減小到最低，從而達到提高焊接工藝質(zhì)量的目的。

焊渣飛濺是焊接過程中必然產(chǎn)生的現(xiàn)象，在很多情況下飛濺的焊渣如果處理不當(dāng)將很容易在構(gòu)件表面凝固，產(chǎn)生不必要的結(jié)疤，直接影響構(gòu)件的外觀質(zhì)量與使用質(zhì)量。因此做好焊渣飛濺的防范措施、構(gòu)件的焊渣保護措施以及及時合理的焊渣清理措施很有必要。

構(gòu)件一般為金屬材質(zhì)，但是不同金屬材質(zhì)之間甚至不同生產(chǎn)批次的同種金屬材質(zhì)之間，由于細微因素的不同，對于焊接過程中的熱反應(yīng)情況也會存在細微的差異，有時候這些細微的差異能夠從根本上影響焊接質(zhì)量。因此在大規(guī)模焊接施工前有必要對當(dāng)前構(gòu)件進行焊接實驗，通過焊接實驗來收集、了解構(gòu)件材質(zhì)在焊接時的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)并解決焊接過程中的特殊干擾因素，這對于大規(guī)模焊接活動的工藝質(zhì)量提高具有非常積極的作用。

此外，要注意施工環(huán)境的控制，剛剛進行完焊接的接縫點會保持一段時間的高溫狀態(tài)，在此時間段內(nèi)若周圍氣溫或濕度產(chǎn)生相對劇烈的變化，會對焊縫的固化造成不良影響，將直接影響焊接點的強度與韌度。

2.3.3 適當(dāng)采用專業(yè)機械來輔助焊接操作

工程機械中焊接構(gòu)件一般都比較沉重，體積較大，單純的靠人力來進行全程操作具有一定的困難，加之人力勞動存在一定的不穩(wěn)定性，使得機械輔助在這個過程中具有十分明顯的優(yōu)勢。機械具有穩(wěn)定性高、持續(xù)性好等優(yōu)良特性，能夠有效節(jié)省人力，并有效避免在粗重工作中人力勞動的不穩(wěn)定性，從而有效地提高了焊接施工的質(zhì)量水平。例如：等離子切割設(shè)備比傳統(tǒng)的火焰切割更加快速和精確；而折彎與校平機械則解決了人力操作中金屬外形加工困難的問題；焊接變位機械則能有效解決大型構(gòu)件焊接過程中不容易進行體位調(diào)整的難題。隨著社會科技的發(fā)展，將來肯定會有更多的機械設(shè)備加入到工程機械的焊接施工中，通過專業(yè)的焊接機械來提高焊接質(zhì)量、降低施工成本是整個行業(yè)的發(fā)展趨勢。

根據(jù)實驗要求和經(jīng)費情況可以選擇自己拍攝和專業(yè)公司拍攝：自己拍攝成本低、時間自由、可反復(fù)拍攝修改，但畫面質(zhì)量不如專業(yè)公司拍攝得清晰；專業(yè)公司拍攝畫面更精致，但成本更高，修改、重拍比較費事。因此，可以自己簡單地拍攝，操作復(fù)雜的請專業(yè)公司拍攝。

2.4 完善焊接完成后的處理及保護措施

構(gòu)件焊接完畢后一直到投入使用期間，通過加強適當(dāng)?shù)谋Ｗo與處理措施能有效地減少意外的發(fā)生，避免因成品保護不當(dāng)而產(chǎn)生不必要的質(zhì)量問題。

2.4.1 采取科學(xué)合理的焊后處理方式

一般來說，構(gòu)件焊接完成后會有一段的放置時間，通過構(gòu)件的自行冷卻實現(xiàn)焊接部位的完美連接與強化，這時候就需要根據(jù)焊接材料的特性以及構(gòu)件本身的材質(zhì)特性來選擇適宜的自然冷卻時間。如果放置時間過短，在焊接強度未達到要求之前就對構(gòu)件進行移動或搬運，很容易對焊點內(nèi)部造成損傷，產(chǎn)生質(zhì)量隱患，最終達不到要求的焊接強度，影響構(gòu)件的整體質(zhì)量與使用性能。此外，有些構(gòu)件因本身材料的特殊性使得在焊接完成后需要對焊點進行相應(yīng)的特殊處理，以保證構(gòu)件外表材質(zhì)的一致性，比如鍍鋅鋼材在焊接后需要對焊點重新進行鍍鋅處理等，這時候可能會對焊點進行敲打、打磨、細微切割等休整處理，這就需要特別注意對焊點內(nèi)部結(jié)構(gòu)的保護，避免因這種休整處理而影響或破壞焊點結(jié)構(gòu)，從而對整體的焊接質(zhì)量造成影響。

2.4.2 加強成品儲存與運輸期間的保護

同其他貨品一樣，加強焊接構(gòu)件成品在儲存與運輸期間的保護同樣是機械加工中保證焊接質(zhì)量的有效手段，也是加強質(zhì)量控制的一部分。通過這些措施能夠有效減少構(gòu)件成品在投入使用前這一階段因儲存不當(dāng)?shù)仍驇淼臋C械損傷與化學(xué)損傷，同時也可以避免運輸過程中因顛簸、震蕩等原因而對構(gòu)件造成不必要的損害。

3 結(jié)語

綜上所述，提高工程機械焊接結(jié)構(gòu)工藝質(zhì)量的核心思想就是：通過優(yōu)化構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少構(gòu)件結(jié)構(gòu)對焊接操作的影響；還要加強施工過程中的質(zhì)量管理，避免因處置不當(dāng)而造成質(zhì)量隱患；最后要加強后期的成品保護以保證勞動成果。通過這一系列的細節(jié)把控來消除整個焊接施工過程中的不利因素，從而達到提高焊接工藝質(zhì)量的目的。

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由公式(2)可得出：

根據(jù)公式(3)，可以得出溫度補償系數(shù)r。設(shè)標(biāo)定溫度為T1，T1溫度下的角度值為W1，那么不在標(biāo)定溫度下得出的角度值與標(biāo)定溫度系的角度值有誤差，此時當(dāng)前溫度下的溫度為T，角度值為P，P={ W1[1+(T-T1)r]}a+b，a、b為常數(shù)。

使用此補償公式，當(dāng)標(biāo)定角度不變時，環(huán)境溫度變化60度時，溫漂在0.5度以內(nèi)，符合工業(yè)要求。

圖2 角度補償示意圖

表1 稱重實驗測試數(shù)據(jù)

5 稱重實驗測試數(shù)據(jù)

測試叉車上放的是重500Kg的砝碼，測試結(jié)果如表1所示，誤差在±3Kg以內(nèi)。

6 結(jié)語

如前所述，叉車在當(dāng)今社會使用極其廣泛，尤其是工業(yè)現(xiàn)場，叉車的主要功能是運載貨物，在叉車秤的測量過程中，測量的重量的準(zhǔn)確度跟精度起決定性作用，本文中所述的帶角度測量補償?shù)牟孳嚦诱菍y量過程中由于道路，機械傾斜等原因產(chǎn)生的誤差進行了有效的校正，提高了叉車秤測量重量的精度。

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