關(guān)于掘進(jìn)機(jī)本體部焊接工藝的研究

【摘 要】對(duì)于掘進(jìn)機(jī)這種大型設(shè)備來(lái)說(shuō)，其本體就是整個(gè)掘進(jìn)機(jī)的樞紐，幾乎所有結(jié)構(gòu)都是通過(guò)焊接來(lái)完成的，多數(shù)使用的焊接工藝都是CO2氣體來(lái)進(jìn)行保護(hù)焊接工作。對(duì)著這類大型的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備來(lái)說(shuō)，焊接工藝對(duì)于機(jī)械設(shè)備自身的強(qiáng)度和質(zhì)量有著極其重要的作用。如果焊接沒(méi)有到位，在進(jìn)行組裝的過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)重大的問(wèn)題，這一情況就需要CO2氣體來(lái)進(jìn)行保護(hù)焊工作了，本篇文章針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)全面的介紹，并且提出了常見(jiàn)的一些列問(wèn)題的補(bǔ)救措施。

【關(guān)鍵詞】本體部；CO2氣體保護(hù)焊；焊接工藝；補(bǔ)救措施

1.簡(jiǎn)介

掘進(jìn)機(jī)這類大型的鉆探設(shè)備主要是由切割部分、鏟板部分、本體部分、行走部分、運(yùn)輸部、液壓部分、水輸部分、重力支撐部分、電氣系統(tǒng)以及潤(rùn)滑系統(tǒng)等主要部分來(lái)構(gòu)成的，在運(yùn)作的過(guò)程中，先通過(guò)電氣系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)互相配合進(jìn)行操作，就可以使得掘進(jìn)機(jī)能夠完全自如的開(kāi)始生產(chǎn)工作。

掘進(jìn)機(jī)的本體位置處在整個(gè)機(jī)體的中間位置，其主要由本體架、回轉(zhuǎn)軸承以及回轉(zhuǎn)臺(tái)所構(gòu)成的。本體主架一般都使用分體或者整體的箱型焊接結(jié)構(gòu)作為主體，其整個(gè)主體的構(gòu)造材料都是使用厚鋼板。在設(shè)備的右側(cè)一般都裝有作為液壓系統(tǒng)使用的泵站，在其左側(cè)或者右側(cè)的位置（不同機(jī)型在不同側(cè)方）裝有操作控制臺(tái)，在整個(gè)掘進(jìn)機(jī)的上部裝備有回轉(zhuǎn)臺(tái)，在回轉(zhuǎn)臺(tái)之上裝有切割部分，其回轉(zhuǎn)臺(tái)之下裝配有鏟板，在整體的中間裝有第一運(yùn)輸機(jī)，在運(yùn)輸機(jī)的下方左右各裝有一個(gè)行駛輪式履帶，在整個(gè)掘進(jìn)機(jī)的后半部位置裝有起著支撐作用的支撐部，這就仿佛是一個(gè)人類的身體，各個(gè)部位互相聯(lián)接。

2.CO2氣體保護(hù)焊簡(jiǎn)介

CO2氣體保護(hù)焊接法是目前所使用的焊接方法中最為科學(xué)合理的一種，其主要是以CO2氣體為保護(hù)的氣體進(jìn)行焊接的方法，在一定情況下也會(huì)使用CO2+Ar進(jìn)行充分混合之后的氣體進(jìn)行焊接。使用CO2氣體保護(hù)焊接法在實(shí)際的操作過(guò)程中極為簡(jiǎn)單，通常來(lái)說(shuō)都使用在全方位焊接以及自動(dòng)焊接之上，焊接環(huán)境要求較低，但是不能夠有較高的風(fēng)速流動(dòng)，一般都是在室內(nèi)進(jìn)行焊接工作。

CO2氣體由于其自身零熱物理性能這個(gè)特殊的性質(zhì)，在進(jìn)行日常的焊接使用常規(guī)電源的時(shí)候，其間斷的焊絲可能會(huì)因?yàn)槿诨慕饘贈(zèng)]有一定的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致不能完全形成平衡的軸向自由過(guò)度，一般來(lái)說(shuō)都必須要使用熔滴或者短路的縮頸爆斷法。所以，CO2氣體保護(hù)焊與MIG焊的自由過(guò)渡性相比起來(lái)，發(fā)生飛濺的情況要多得多，但是只要在進(jìn)行CO2氣體保護(hù)焊的過(guò)程中采用較為質(zhì)量較好的焊機(jī)，并且焊接所設(shè)置的參數(shù)都較為合適，所使用的短路過(guò)渡時(shí)焊縫的形成效果極為良好，再加上使用的含脫氧劑焊絲就能夠完全獲得沒(méi)有內(nèi)部缺陷并且擁有極高質(zhì)量的焊接接頭。所以，CO2氣體保護(hù)焊是現(xiàn)目前進(jìn)行黑色的金屬材料焊接工作中極為重要的焊接方法中的一種[1]。

3.CO2氣體保護(hù)焊的各種參數(shù)

3.1焊絲直徑。通常是根據(jù)焊件的厚薄、施焊的位置和效率等要求選擇。焊接薄板或中厚板的全位置焊縫時(shí)，多采用1.6mm以下的焊絲。

3.2焊接電流。其大小主要取決于送絲速度。送絲的速度越快，則焊接的電流就越大。焊接電流對(duì)焊縫的熔深的影響最大。當(dāng)焊接電流為60～250A，即以短路過(guò)渡形式焊接時(shí)，焊縫熔深一般為1mm～2mm；只有在300A以上時(shí)，熔深才明顯的增大。

3.3電弧電壓短路過(guò)渡時(shí)

電弧電壓可用計(jì)算公式：U=0.04I+16±2（V）

此時(shí)，焊接電流一般在200A以下。當(dāng)電流在200A以上時(shí)，則電弧電壓的計(jì)算公式：U=0.04I+20±2（V）

3.4焊接速度。半自動(dòng)焊接時(shí)，熟練的焊工的焊接速度為18m/h～36m/h；自動(dòng)焊時(shí)，焊接速度可高達(dá)150m/h。

3.5焊絲伸出長(zhǎng)度。一般的焊絲的伸出長(zhǎng)度約為焊絲的直徑的10倍左右，并隨焊接電流的增加而增加。

3.6氣體流量。正常的焊接時(shí)，200A以下薄板焊接，CO2的流量為10L/min～25L/min.200A以上厚板焊接，CO2的流量為15L/min～25L/min.粗絲大規(guī)范自動(dòng)焊為25L/min～50L/min。

4.結(jié)合實(shí)際

掘進(jìn)機(jī)本體部都是采用大于40mm的厚鋼板，尤其腹板和橫板焊接處，腹板的厚度為80mm，設(shè)計(jì)者開(kāi)的坡口為雙邊V型坡口。由于V型坡口的角度的局限性，若想保證焊透外還應(yīng)考慮施焊方便，Φ1.2的焊絲的焊炬為20mm，板越厚，坡口寬度越寬，焊接時(shí)鋼板越容易變形。所以我建議坡口換成帶鈍邊雙J型坡口[2]。這樣，既保證能焊透，也保證了坡口寬度不至于特寬。還有就是CO2氣體保護(hù)焊時(shí)，由于熔滴過(guò)渡的不同形式，需采用不同的焊接工藝參數(shù)。同時(shí)為了減弱CO2的氧化性，我單位焊接時(shí)焊接氣體采用80%CO2+20%Ar的混合氣體。焊接參數(shù)的選擇與材質(zhì)、板厚和焊接位置與焊縫類型密切相關(guān)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知：

電流的增加，焊縫的熔深和余高均增加，而熔寬增加不多，由于采用的是直徑1.2mm的細(xì)焊絲，而焊接工件厚度在40mm和80mm之間，為了保證熔深和材料間較好的熔合，在保證飛濺不大的而且坡口合理的條件下，盡量用稍大的焊接電流，經(jīng)過(guò)分析，我建議焊接電流為260～280A。

電弧電壓升高，熔深變淺、熔寬增加、余高減小、焊趾平滑，經(jīng)過(guò)計(jì)算確定電弧電壓為30～32V。

在電流、電壓一定的情況下，焊接速度增加時(shí)，焊縫的熔深、熔寬和余高均減小，過(guò)小則造成未焊透、未熔合等質(zhì)量缺陷。為了保證焊縫的熔透性和外觀質(zhì)量。

焊接環(huán)境：掘進(jìn)機(jī)本體部屬于厚大件焊接，且板材間厚度差較大，焊接環(huán)境對(duì)焊縫質(zhì)量的影響更為突出。采用焊前預(yù)熱、焊后退火的方法能提高材料的焊接性能、消除焊后內(nèi)應(yīng)力。

為了能充分的保證所焊接的焊縫以及焊接的工件的自身質(zhì)量，在進(jìn)行數(shù)次以及不同溫度之下的焊接測(cè)試結(jié)果來(lái)看：如果在焊接過(guò)程中所使用的母材溫度沒(méi)有達(dá)到15℃，那么焊縫的溶解深度就比較小，在焊縫的截面中我們明顯可以看到，焊縫的硬度大約為HV250，其熱影響區(qū)域的硬度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于HV300，而母材的總體硬度則達(dá)到了HV170，這幾個(gè)部分之間的硬度差異是非常大的，從而導(dǎo)致了在很饑餓過(guò)程中內(nèi)應(yīng)力也相對(duì)較大，其焊縫并不能充分的滿足工件強(qiáng)度質(zhì)量的需求。因此，在進(jìn)行焊接生產(chǎn)的過(guò)程中，溫度高于15℃的時(shí)候，就不需要對(duì)母材再進(jìn)行預(yù)熱處理的工作，只有在工作環(huán)境沒(méi)有達(dá)到15℃的情況之下，才需要在焊接之前將需要焊接的木材放入加熱室內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱工作，在經(jīng)過(guò)這樣的加熱處理之后，可以充分的提升母材再焊接之后的性能，并且達(dá)到一定的熱變形抵抗作用，在焊接的過(guò)程中可以使用測(cè)溫儀器來(lái)對(duì)工件溫度進(jìn)行測(cè)量，在工件溫度≥15℃的時(shí)候就需要進(jìn)行及時(shí)的焊接工作。

焊接流程：焊接工藝流程直接影響著焊縫的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，根據(jù)對(duì)以上焊接工藝的分析，制定了嚴(yán)格的焊接工藝規(guī)程，具體如下：

預(yù)熱：如上所述，如果環(huán)境溫度低于15℃，焊前應(yīng)將各零件放在溫室中預(yù)熱至15℃以上，溫度高于15℃時(shí)，可以不對(duì)零件進(jìn)行預(yù)熱處理。

裝配：按照?qǐng)D紙所示的位置，將各部件裝配在一起，為了保證各零件之間的位置精度和提高生產(chǎn)效率，裝配時(shí)運(yùn)用了特制的焊接工裝。

5、結(jié)語(yǔ)

可使工件在空間任意變換位置。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的分析，采用此類變位機(jī)可以提高生產(chǎn)效率，會(huì)給公司帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。