大噸位叉車門架滑道焊接變形控制研究及應(yīng)用

覃柱仁，林永侖

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州545007）

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大噸位叉車門架滑道焊接變形控制研究及應(yīng)用

覃柱仁，林永侖

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州545007）

摘要：叉車大噸位門架常常采用焊接式滑道，滑道的制造過程中由于裝配質(zhì)量不好或焊接工藝、焊接順序不當(dāng)，特別是焊接受熱大后產(chǎn)生變形，輕者需投入一定的人力、物力、工時進行修正或委外修正，重者造成結(jié)構(gòu)件報廢。通過學(xué)習(xí)和實踐，對制造工藝及施工方法進行改進，并取得良好效果。

關(guān)鍵詞：滑道；焊接；變形；反變形；控制

有些叉車的門架需要用的“C”型槽鋼、“J”型槽鋼，但在現(xiàn)有型鋼規(guī)格中選擇不到適合的，因此只能采用自行焊接的“C”型滑道、“J”型滑道，以滿足客戶需求。目前，采用焊接后外協(xié)銑加工，外協(xié)加工周期長，焊接變形無有效控制，常有不合格品或廢品發(fā)生。公司要發(fā)展中大噸位叉車，自行焊接的滑道是必經(jīng)之路，而控制焊接變形，消除不必要的機加和校正，縮短產(chǎn)品交貨期，降低企業(yè)的制造成本，就成了制約企業(yè)發(fā)展的瓶頸。

1　焊接式滑道的結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)要求

圖1是“C”焊接式滑道、“J”焊接式滑道的截面結(jié)構(gòu)示意圖。從圖上可以看出，設(shè)計結(jié)構(gòu)要求滑道具有較高的尺寸精度和形位公差精度：

（1）槽內(nèi)側(cè)翼板內(nèi)表面平面度誤差要求每2 m長度內(nèi)不大于2 mm；

（2）槽內(nèi)側(cè)翼板內(nèi)表面直線度誤差要求每2 m長度內(nèi)不大于2 mm；

（3）兩側(cè)翼板的傾斜度不超過1 mm.

圖1　兩種槽鋼截面圖

2　焊接特點分析

焊接的“C”型滑道、“J”型滑道由腹板和翼板組成，與H[1]型鋼相似。在施焊過程中，由于焊接產(chǎn)生的熱量分布不均勻，導(dǎo)致焊縫區(qū)受熱金屬膨脹受阻，產(chǎn)生焊接應(yīng)力；由于沿板厚度方向分布的非均勻焊接熱量和焊縫的縱、橫向收縮等因素，勢必會引起焊接變形。根據(jù)這類焊接結(jié)件特點，主要存在以下焊接變形：翼板的角變形；翼板、腹板的彎曲變形；焊接完成后的整體扭曲變形，具體如圖2所示。這些變形的存在，特別是翼板的角變形，勢必導(dǎo)致焊后尺寸的超差，無法保證設(shè)計圖紙的要求。

圖2　“J”型槽鋼焊接變形示意圖

3　制定的焊接工藝對策

針對上述特點，筆者制定了相應(yīng)的焊接工藝對策。

3.1原有工藝路線

原有的工藝路線如下：下料→校平→開坡口→拼搭→焊接→焊后校平→銑滑道。為保證“C”焊接式滑道、“J”焊接式滑道尺寸，必須銑焊接式滑道，具體如圖3所示。

圖3　兩種槽鋼焊后銑加工截面圖

“C”型焊接式滑道銑2個面，“J”型焊接式滑道銑6個面，而且銑面需要增加銑面余量，增加成本，此路線制造周期長，銑工序采用單件滑道裝夾，速度慢，次數(shù)多，效率低!

3.2新工藝路線構(gòu)想

我們新工藝路線的構(gòu)想:下料→校平→銑板→開坡口→拼焊→焊后校平。

針對新工藝路線，為保證“C”型焊接式滑道、“J”型焊接式滑道尺寸精度，對存在的焊接變形，參考H型鋼梁變形[2]，制定有效的工藝措施：

（1）設(shè)計制造專用的拼焊一體工裝，進行拼搭要求、反變形量、焊接過程約束控制的輸入；

（2）進行工藝試制試驗，確定反變形量的具體數(shù)值；

（3）確定焊接過程工藝要求及規(guī)范，保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性；

（4）為減少焊接型鋼變形(直線、扭曲、旁彎)，應(yīng)采用雙槍同時焊接，而且雙槍間隔應(yīng)≤60 mm.

3.3設(shè)計制造專用的拼焊一體工裝

在設(shè)計專用的拼焊一體工裝時需要注意一些設(shè)計細節(jié)：

（1）設(shè)計的中部定位塊必須上下定位尺寸可調(diào)，以滿足反變形量的調(diào)整需要，且可以旋轉(zhuǎn)，定位接觸面積小。完成焊接后，能通過旋轉(zhuǎn)中部定位塊脫模，方便工件出模；

（2）夾緊、定位裝置必須具有足夠的強度，且相互兩個定位裝置的間距必須控制在300 mm~500 mm之間，以確保長工件的開口尺寸D超差。設(shè)計翼板夾緊裝置時，要考慮點壓緊形式，防止夾緊時工件竄動(可以采用氣動壓緊方式)；

（3）側(cè)面夾緊的位置選擇在兩定位支撐點的中間位置，點焊固定前，上夾緊點的選擇必須保證夾緊下方不懸空，以避免腹板在夾緊時，產(chǎn)生扭曲變形。

依據(jù)上述設(shè)計要求，拼焊“C”型焊接式滑道、“J”型焊接式滑道夾具(中部定位轉(zhuǎn)盤)結(jié)構(gòu)如圖4(包括兩面的焊縫的焊接)。

圖4　新工藝工裝示意圖

3.4確定腹板下料尺寸及焊接反變形量的具體數(shù)值

經(jīng)過反復(fù)工藝試驗，收集必要的數(shù)據(jù)，進行焊后過程能力分析并導(dǎo)出相關(guān)回歸方程，通過相關(guān)回歸方程確定腹板下料尺寸，而焊后的過程能力分析，推斷出工裝的調(diào)整定位寬度及反變形量的具體數(shù)值，并對拼焊夾具(中部定位塊)進行調(diào)整，具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5　工裝反變形控制示意圖

3.5拼焊操作流程及要求

（1）來料檢查要求。為保證裝配、焊接質(zhì)量，要求腹板、翼板的平面度誤差每米不大于1 mm，且直線度每米不大于1 mm；坡口角度的加工誤差不超過± 2.5°，且坡口長度偏差不大于2 mm(以保證在半自動焊小車勻速焊接時，兩條焊縫外觀質(zhì)量)。

（2）拼搭操作要求。拼搭順序:翼板→腹板→翼板，隨意吊裝一塊翼板先放；

夾緊順序：兩側(cè)面夾緊座夾緊翼板，檢查翼板是否與定位面貼合→上部夾緊裝置夾緊腹板，檢查腹板的平面度→檢查拼搭的焊接式滑道兩端翼板與腹板是否貼合，如未貼合，必須用輔助夾具夾緊，以保證滑道兩端翼板與腹板是貼合→點焊固定，按照兩端必須點焊，中間點焊間距約400 mm并對稱的要求進行→拆除輔助夾具及上部夾緊裝置；

（3）焊接操作要求。上面的焊接順序[3]，必須以型鋼的長度方向1.2~1.5 m為節(jié)點，進行分段式退焊的焊接方法(如圖6所示)，型鋼另一側(cè)焊接可進行一次或分段焊接，通常選取效率與質(zhì)量的結(jié)合點。

圖6　焊接方法示意圖

生產(chǎn)節(jié)拍必須一致，即兩側(cè)的焊縫焊接的時間間隔不可忽視，必須保證型鋼內(nèi)外兩側(cè)焊縫的焊接時間間隔在20 min之內(nèi)，一旦超出，滑道的開口尺寸的極差會超出1 mm，無法滿足產(chǎn)品設(shè)計圖紙要求。

4　結(jié)束語

自行焊接的“C”型滑道、“J”型滑道是在生產(chǎn)中遇到的一個項目，想要不斷地提高制造過程能力的CPK，就必須反復(fù)實踐、改進、總結(jié)、固化焊接工藝規(guī)范[4]。在生產(chǎn)過程中，為了獲得科學(xué)、實用的焊接工藝規(guī)范，進行有效的工藝試驗，以小批量生產(chǎn)進行工藝驗證，最后實施推廣應(yīng)用，是一個好的新工藝實施過程。如果在試驗中出現(xiàn)滑道開口尺寸超差，可根據(jù)實際情況進行修復(fù)，避免出現(xiàn)報廢損失。當(dāng)滑道開口尺寸大于產(chǎn)品要求時，可將滑道內(nèi)側(cè)焊縫刨掉，重新焊接；當(dāng)滑道開口尺寸小于產(chǎn)品要求時，可按我們原來的工藝流程將滑道進行銑加工即可。

參考文獻:

[1]羅邦富，魏明鐘，陳明輝，等.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1988．

[2]中國機械工程協(xié)會焊接學(xué)會.焊接手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1993．

[3]田錫唐.焊接結(jié)構(gòu)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996．

[4]陳祝年.焊接工程師手冊[M].第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2010．

中圖分類號：TH242

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-545X（2016）04-0124-03

收稿日期：2016-01-09

作者簡介：覃柱仁（1979-），男，廣西來賓人，本科，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)件焊接工藝工作；林永侖（1976-），男，廣西博白人，本科，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)件焊接工藝工作。

Large Tonnage Forklift Truck Door Frame Slide Welding Deformation Control Research and Application

QIN Zhu-ren，LIN Yong-lun
（Liugong Machinery Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Abstract:The large tonnage forklift mast often adopts welded slide，slide because of poor assembly quality in the process ofmanufacturing orwelding technology，welding sequence，especially afterweldingheatlarge deformation，light person need for a certain human，material and working hours for correction or outsourcing；The person that weigh structure of scrapped.The author through the study and practice，to improve the manufacturing technology and construction methods，and achieved good results.

Key words:track；welding；deformation；the deformation；control