關(guān)于掘進(jìn)機(jī)鏟板部焊接變形問題的研究

樊志家 王曉燕

摘 要：掘進(jìn)機(jī)鏟板部是掘進(jìn)機(jī)運(yùn)輸部分的源頭，在掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)又起到支撐作用，所以對(duì)它的整體性能要求很高。它的焊接結(jié)構(gòu)零件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸公差和形位公差不容易保證，焊接變形突出。為了減少不合格品率，文章對(duì)減少焊接變形進(jìn)行了研究，通過安排合理的焊接順序及焊接方式來減少焊后殘余應(yīng)力，在保證焊接強(qiáng)度的前提下，盡可能的減少焊接變形量，對(duì)生產(chǎn)實(shí)際具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：鏟板；焊接結(jié)構(gòu)；二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊

掘進(jìn)機(jī)鏟板主要由左、右側(cè)鏟板、主鏟板、驅(qū)動(dòng)裝置、從動(dòng)輪裝置等組成，通過2個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)星輪，把截割下來的物料裝到第一運(yùn)輸機(jī)內(nèi)。鏟板頂尖在鏟板油缸作用下可實(shí)現(xiàn)向上抬起，向下臥底。其中左、右側(cè)鏟板、主鏟板為焊接結(jié)構(gòu)件，他們的焊接強(qiáng)度及幾何尺寸穩(wěn)定性直接影響鏟板部的整體使用性能。掘進(jìn)機(jī)鏟板部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 鏟板部結(jié)構(gòu)示意圖

1 焊接順序?qū)︾P板焊接變形的影響

采用合理的焊接順序，能夠有效的降低結(jié)構(gòu)件焊接殘余應(yīng)力，不同的焊接結(jié)構(gòu)為減少焊接殘余應(yīng)力而運(yùn)用的最佳焊接順序也不一樣，常見的類型有以下幾種。

1.1 單條焊縫焊接結(jié)構(gòu)

對(duì)于單條焊縫，在焊縫較長時(shí)，需采用分段焊接，有利于減小焊接變形及殘余應(yīng)力。在分段焊接中，將焊縫危險(xiǎn)區(qū)域作為優(yōu)先焊接段，可以有效降低焊接危險(xiǎn)區(qū)域的殘余應(yīng)力。主要因?yàn)楹蠛附佣螌?duì)先焊接段有一定的焊后熱處理作用。

對(duì)于單條環(huán)形焊縫的焊接，相當(dāng)于一道焊和分段對(duì)稱焊，焊接方法如圖2，其焊接順序1→2→3→4，所獲得的焊接殘余應(yīng)力和變形為最低。主要原因?yàn)榍岸魏附訉?duì)后段焊接的預(yù)熱與后段焊接對(duì)前段焊接的焊后熱處理作用。

圖2 單條環(huán)形焊縫的焊接方法

1.2 具有多條焊縫的焊接結(jié)構(gòu)

在具有多條焊縫的焊接結(jié)構(gòu)中，主要依靠減少剛性約束，最大程度的讓焊縫自由變形，從而降低焊接殘余應(yīng)力。典型焊縫為T形焊縫，正確的焊接順序應(yīng)是“先焊支縫，后焊干縫”。如圖3所示。減小焊接殘余應(yīng)力，可以有效地防止焊接變形記焊后的焊縫斷裂等現(xiàn)象。

1.3 多道焊焊接結(jié)構(gòu)

在實(shí)施多道焊接時(shí)，每道焊都具有2個(gè)焊接方向，若每道焊接都采用一個(gè)焊接方向，會(huì)造成焊接應(yīng)力的疊加，而增加多道焊的殘余應(yīng)力，所以在多道焊接過程中，鄉(xiāng)里的焊道之間采用首尾相接的方式，減小焊接殘余應(yīng)力。

1.4 多層焊焊接結(jié)構(gòu)

對(duì)于多層焊，圖4所示為對(duì)接焊縫的分層示意圖。焊接時(shí)在其厚度方向上的溫度分布不均勻，因此在焊接過程中應(yīng)采用對(duì)稱焊接的方法。在圖4中，較好的焊接順序是：1→2→3→4，即保證了對(duì)稱焊接，同時(shí)焊縫之間有一定程度的預(yù)熱與焊后熱處理，減少焊后變形。

圖4 對(duì)接焊縫分層焊接方法

2 焊接裝配對(duì)鏟板焊接變形的影響

由于主鏟板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一次焊接不能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體性，所以采用多遍焊接裝配，即對(duì)于一些小件采用了分部焊接裝配，并使一些大件成為了主要框架結(jié)構(gòu)，增加了整體剛性，減小了焊接變形。主鏟板采用了多次焊接裝配，焊接裝配及焊接單件的遍數(shù)多達(dá)六遍，合理安排各遍焊接的裝配順序，增加焊接整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，減少無法焊接或焊接不足位置，滿足了主鏟板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)束語

對(duì)于多零件復(fù)雜機(jī)構(gòu)件而言，多遍焊接相比一次焊接成型，整體變形量小，結(jié)構(gòu)尺寸更易得到保證，為下一步的機(jī)械加工打下了可靠的基礎(chǔ)。對(duì)于鏟板整體結(jié)構(gòu)而言，應(yīng)采用多遍焊接裝配及合理的焊接順序；對(duì)于各零件焊接過程中，應(yīng)注意相鄰件產(chǎn)生的焊縫的焊接順序。按照合理的焊接順序?qū)Υ笮秃附咏Y(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接，既保證了結(jié)構(gòu)件的整體強(qiáng)度及穩(wěn)定性，又保證了焊接工作的效率，節(jié)約能源，為企業(yè)創(chuàng)造效益。

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