聯(lián)接板組件焊接變形的研究

劉云峰 張玉娟 鄭曉東

摘 要 為了解決中部槽聯(lián)接板組件生產(chǎn)制造過程中的焊接變形，通過分析聯(lián)接板組件的結(jié)構(gòu)、焊道布置形式、焊接變形產(chǎn)生的原因以及焊接變形所產(chǎn)生的影響，本研究提出了預(yù)防聯(lián)接板組件焊接變形的措施。通過制定試驗方案，進行了四種聯(lián)接板組件焊接試驗，并通過零件下料預(yù)留工藝筋、組件焊后焊接變形的矯正等手段輔助，最終確定了一種焊接變形最小的工藝方法，為生產(chǎn)實際提供了技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞 聯(lián)接板組件 焊接變形 焊接試驗 矯正

中圖分類號：TG425.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）06-0112-03

中部槽作為刮板輸送機的主要組成部分，其數(shù)量大，互換性要求高，其質(zhì)量及壽命將直接影響到整機的穩(wěn)定性及壽命[1]。而聯(lián)接板組件作為中部槽的重要部件，其質(zhì)量直接影響輸送機電纜槽的裝配質(zhì)量及電纜的使用壽命。聯(lián)接板組件主要由各種零件加工后組對、焊接而成，焊接是其最終成形的必要手段。由于焊道在組件背面布置較多，焊接時極易產(chǎn)生焊接變形，對后續(xù)加工及電纜槽的組裝影響極大。基于此，筆者進行了多種焊接工藝試驗，并通過零件下料預(yù)留工藝筋、組件焊后焊接變形的矯正等手段輔助，最終確定了一種焊接變形最小的工藝方法，為生產(chǎn)實際提供了技術(shù)支持。

1 聯(lián)接板組件的結(jié)構(gòu)及焊道布置

1.1 聯(lián)接板組件的結(jié)構(gòu)

聯(lián)接板組件主要由聯(lián)接板、墊板、長板組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 聯(lián)接板組件的焊道布置

聯(lián)接板組件的焊道布置如圖1所示，墊板與長板背面聯(lián)接部位四處為V焊平，其余部位均要求12mm角焊縫。焊道基本布置在聯(lián)接板組件背面一側(cè)，正面只有一長道12mm角焊縫。

2 聯(lián)接板組件焊接變形分析

2.1 聯(lián)接板組件焊接變形的影響

1.聯(lián)接板組件焊接變形會導(dǎo)致組件產(chǎn)生立彎，進而影響組件上孔的位置度及組件外形質(zhì)量。

2.由于聯(lián)接板組件正反面焊道布置的不均勻性，極易使得組件正反面產(chǎn)生焊接變形，導(dǎo)致組件平面度超差，影響聯(lián)接板組件的外形質(zhì)量及電纜槽的組裝效果。

3.聯(lián)接板組件焊接變形后須增加矯正工序，降低了生產(chǎn)效率，提高了制造成本[2]。

2.2 聯(lián)接板組件焊接變形產(chǎn)生的原因

焊接變形產(chǎn)生的主要原因是焊接時的局部不均勻熱輸入，熱源只集中于焊接部位，且以一定的速度向前移動，形成了溫度梯度[3-4]。

由于聯(lián)接板下方有兩缺口，在聯(lián)接板與長板焊接時，聯(lián)接板下方處于無約束、自由狀態(tài)，熱量集中在聯(lián)接板上方，焊后極易使得聯(lián)接板組件產(chǎn)生立彎。

由于聯(lián)接板組件正面焊道布置較少，背面焊道布置較多，正反面焊道布置極其不均勻，在焊接時熱量主要集中在組件背面，極易使得組件正反面產(chǎn)生焊接變形。

總之，從聯(lián)接板組件結(jié)構(gòu)來說，焊道布置不均勻是其產(chǎn)生焊接變形的一個主要原因。從制造工藝來說，不正確的焊接工藝是其產(chǎn)生焊接變形的另一個原因。

3 聯(lián)接板組件焊接變形預(yù)防

為了減小聯(lián)接板組件在焊接后的立彎，在聯(lián)接板下料時，在缺口處預(yù)留30mm寬工藝筋。此預(yù)留的工藝筋不僅可以預(yù)防聯(lián)接板在下料時產(chǎn)生立彎，也可減小聯(lián)接板組件在焊接時產(chǎn)生的立彎。此工藝筋焊接過程中及焊后不進行切割，待將聯(lián)接板組件組裝、焊接在中部槽槽體上后再進行切割。

從焊接工藝角度來講，合理的焊接工藝可有效減小焊接變形。為了減小聯(lián)接板組件正反面的焊接變形，筆者進行了四種焊接試驗，焊后進行了聯(lián)接板組件的平面度對比，最終確定了一種聯(lián)接板組件焊接變形最小的焊接工藝方法。

4 聯(lián)接板組件焊接工藝試驗

為了研究聯(lián)接板組件的焊接變形，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗制定了以下四種焊接試驗方案。各方案焊接示意圖中數(shù)字代表焊接順序，箭頭代表焊接方向。試驗中采用富氬氣體保護焊，采用直徑為1.2mm的ER50-6焊絲，焊接電流220～280A，電壓23～30V。

方案1如圖2所示：

方案1采用整體從中間向兩側(cè)對稱焊接，背面缺口上方焊道分為兩段，16代表長板與墊板背面V焊焊道的蓋面及長板與墊板形成的拐角處的角焊縫，25代表組件正面聯(lián)接板與長板的角焊縫。

方案2如圖3所示：

方案2采用整體從兩側(cè)向中間對稱焊接，背面缺口上方焊道分為兩段，16代表長板與墊板背面V焊焊道的蓋面及長板與墊板形成的拐角處的角焊縫，25代表組件正面聯(lián)接板與長板的角焊縫。

方案3如圖4所示：

方案3采用整體從兩側(cè)向中間對稱焊接，背面缺口上方焊道分為兩段，16代表長板與墊板背面V焊焊道的蓋面及長板與墊板形成的拐角處的角焊縫，25代表組件正面聯(lián)接板與長板的角焊縫。

方案4如圖5所示：

方案4采用整體從中間向兩側(cè)對稱焊接，背面缺口上方焊道分為兩段，16代表長板與墊板背面V焊焊道的蓋面及長板與墊板形成的拐角處的角焊縫，25代表組件正面聯(lián)接板與長板的角焊縫。

對上述四種方案的工件緩冷至室溫后測量其平面度，分別為4mm、6mm、7mm、1mm。

5 聯(lián)接板組件焊接變形矯正

采用方案4聯(lián)接板組件焊接變形最小，不影響組件的正常使用，不予矯正。

采用方案1～3，聯(lián)接板組件焊接變形較大，變形后聯(lián)接板組件向后彎曲。為了改善焊后組件的平面度，采用火焰對聯(lián)接板組件正面中間部位進行加熱，矯正后聯(lián)接板組件平面度可以控制在2mm以內(nèi)，可直接使用。

6 結(jié)論

本文通過對聯(lián)接板組件結(jié)構(gòu)及焊道布置形式的分析，歸納出聯(lián)接板組件焊接變形產(chǎn)生的原因，并提出預(yù)防措施;通過多種焊接工藝試驗，尋找出一種焊接變形最小的焊接工藝方法，且采用這種方法聯(lián)接板組件焊后不需要進行矯正，為生產(chǎn)實際提供了技術(shù)支持。

參考文獻：

[1] 溫建剛.SGZ1000/1400型刮板輸送機中部槽的設(shè)計[J].煤炭工程，2012（10）：118-120.

[2] 劉云峰，單玉新，蘇燕宏.中部槽焊接變形分析及預(yù)防措施研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2018，46（S2）：183-186.

[3] 黃東風(fēng)，宋永剛，鄭靜.中部槽焊接變形的控制[J].煤礦機械，2012，33（12）：107-109.

[4] 宋永剛，黃東風(fēng)，張松林，等.中部槽焊接過程中的熱變形機理分析[J].煤礦機械，2011，32（12）：126-128.