XGC85K車架外伸梁焊接變形分析

繆士超

徐工機(jī)械建設(shè)機(jī)械分公司

XGC85K車架外伸梁焊接變形分析

繆士超

徐工機(jī)械建設(shè)機(jī)械分公司

新一代產(chǎn)品XGC85K履帶式起重機(jī)車架外伸梁的焊接變形一直是生產(chǎn)的一大難題。通過對焊接變形現(xiàn)狀、變形原因進(jìn)行分析、研究、試驗(yàn)，得出預(yù)防焊接變形的方法，取得較好的效果，并可推廣應(yīng)用。

XGC85K車架；外伸梁；焊接變形

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，履帶起重機(jī)市場容量迅速上升。徐工建機(jī)為滿足市場需求，立足自主研發(fā)，研制開發(fā)了第二代履帶式起重機(jī)——XGC系列，XGC85K就是其中一款佼佼者。該產(chǎn)品采用既可保證整機(jī)作業(yè)穩(wěn)定性的寬軌模式，又能滿足主機(jī)一體運(yùn)輸時(shí)收縮為窄軌模式的插入式履帶底盤，即履帶架上布置有方洞，并可沿方洞在大H型車架的四處外伸梁上滑動(dòng)。但在生產(chǎn)制造過程中發(fā)現(xiàn)車架外伸梁產(chǎn)生嚴(yán)重的焊接變形。為解決這一難題，經(jīng)過不斷分析、試驗(yàn)、調(diào)整、再試驗(yàn)、固化，終于尋找到行之有效的反變形控制方法。

1　車架變形現(xiàn)狀

XGC85K車架外伸梁主體結(jié)構(gòu)采用的是Q345鋼板，板厚在20mm～30mm之間，由中心圈板、底板、上部兩部分蓋板以及若干立腹板拼焊接成封閉箱形結(jié)構(gòu)（如圖1，圖中上蓋板為透明色）。采用混合氣體保護(hù)焊（80%Ar+20%CO2）焊接，焊絲采用直徑?1.2焊絲，ER50-6（50級），電流240A～280A，電壓24V～28V。因?yàn)橐儞Q寬窄軌模式，所以有四處外伸梁便于滑動(dòng)變軌，在生產(chǎn)過程中，外伸梁出現(xiàn)焊接變形的幾率占車架質(zhì)量問題的60%，最終會(huì)造成尺寸及形狀的技術(shù)指標(biāo)超差，給隨后的裝配帶來困難。

經(jīng)現(xiàn)場多次跟蹤測量發(fā)現(xiàn)，XGC85K車架外伸梁焊接變形主要表現(xiàn)為以車架縱向及橫向中心線為軸線，產(chǎn)生向中心的對稱變形，且變形量不一。其變形量最大時(shí)達(dá)到15mm，大大超出技術(shù)要求范圍。部分焊接變形數(shù)據(jù)檢測記錄見表1。

表1　外伸梁焊接變形數(shù)據(jù)檢測記錄

2　影響焊接變形的因素

由于焊接熱源和焊接熱循環(huán)的特點(diǎn)以及拼點(diǎn)順序不合理、施焊方法和焊接順序不當(dāng)?shù)纫蛩兀菀资雇馍炝翰糠制洚a(chǎn)生不同方向、不同程度的變形。而合理的施焊方法和正確的焊接順序能夠大大地減小焊后的焊接變形。

XGC85K車架主體結(jié)構(gòu)在拼點(diǎn)焊接時(shí)，原焊接操作指導(dǎo)書中首先將底板和中間圈板按圖紙尺寸拼點(diǎn)，要求保證二者中心線重合。然后拼點(diǎn)中間隔板及外側(cè)立板，拼點(diǎn)外側(cè)立板時(shí)中間一塊立板先不拼，然后兩件背靠背對把后進(jìn)入頭遍焊接。焊后轉(zhuǎn)鉚工拼點(diǎn)上蓋板及外側(cè)中間立板及其余各部件。

通過對XGC85K車架整體結(jié)構(gòu)及拼點(diǎn)過程進(jìn)行綜合性分析，認(rèn)為影響焊接變形的因素主要有以下幾點(diǎn)：

（1）上蓋板與座圈卷圓連接焊縫為C28單邊坡口，焊腳為填平坡口后焊腳尺寸為30mm，焊接量及熱輸入較大，是造成車架前后焊接變形因素之一。

（2）內(nèi)立板坡口形式設(shè)計(jì)不合理：部分內(nèi)立板坡口設(shè)置造成無法在拼點(diǎn)車架頭遍時(shí)拼點(diǎn)車架上蓋板及側(cè)腹板中間的封板，焊接時(shí)產(chǎn)生較大變形。

（3）拼點(diǎn)間隙及定位焊的位置和大小：由于下料卷圓誤差，鉚工拼點(diǎn)時(shí)上蓋板與圈板之間的間隙無法保證；定位焊時(shí)，指導(dǎo)書只給出了拼點(diǎn)順序及拼點(diǎn)時(shí)的工藝參數(shù)，沒有給出相應(yīng)的定位焊規(guī)范要求，從而使定位焊焊縫無法保證一致性。

（4）拼點(diǎn)順序不合理：車架用來承受整機(jī)自重和作業(yè)載荷，這就要求主體結(jié)構(gòu)要具有足夠的剛度和強(qiáng)度。而XGC85K車架上蓋板和外側(cè)立板分別由兩部分和三部分組成，在拼點(diǎn)頭遍時(shí)無法拼點(diǎn)車架上蓋板及側(cè)腹板中間的一塊封板，導(dǎo)致車架整體焊接時(shí)剛性不強(qiáng)，焊接熱輸入大，也是造成左右焊接變形的主要因素之一。

（5）焊接順序及施焊方法不合理：由于焊接操作指導(dǎo)書上未給出詳細(xì)的焊接順序，導(dǎo)致焊工焊接時(shí)實(shí)際指導(dǎo)性不強(qiáng)，只能依據(jù)自己掌握的相關(guān)焊接知識進(jìn)行焊接，無法掌控焊接熱輸入量的大小，導(dǎo)致焊接變形量大小不一。

3　結(jié)論

經(jīng)過對XGC85K車架外伸梁焊接變形的分析與預(yù)防，既掌握XGC系列車架的焊接要點(diǎn)，又解決了生產(chǎn)流程中的難題，并在此基礎(chǔ)上固化控制措施，重新制定了新的、指導(dǎo)性更強(qiáng)的XGC85K車架焊接工藝操作指導(dǎo)書。同時(shí)，通過舉一反三，對XGC55K、XGC55T等結(jié)構(gòu)相似車架的焊接工藝及流程進(jìn)行了梳理及改進(jìn)，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量，又大大節(jié)省了生產(chǎn)制造過程中投入的人力、物力和工時(shí)成本，為徐工建機(jī)履帶式起重機(jī)的發(fā)展做出積極的貢獻(xiàn)。

［1］鄒增大，焊接材料.工藝及設(shè)備手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001

［2］王云鵬，焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)（焊接專業(yè)）2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007

［3］張文明，焦萬才.焊工實(shí)用技術(shù).沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2004

［4］徐工機(jī)械建設(shè)機(jī)械分公司.焊接操作規(guī)范，2015.8