輪式裝載機鏟斗制造問題的分析與解決

宋睿烜 李松陶 劉喆

摘要：工程機械結構件的變形，主要來自焊接熱應力、殘余應力及外力的作用。通過過程監(jiān)控，對于鏟斗制造中的問題進行分析，并制定防止措施進行避免。

關鍵詞：鏟斗;熱輸入量;線能量;焊接殘余變形

輪式裝載機的四大結構件是鏟斗、動臂、前車架和后車架，鏟斗和動臂的結構制造水準，決定了整機作業(yè)性能的優(yōu)劣。本文將針對鏟斗制造方面出現(xiàn)的問題，進行一些分析并提出解決措施。

1.結構形式

裝載機一般配置正鏟形式的鏟斗，作業(yè)時，動臂油缸操縱動臂，帶動鏟斗高度的升降，搖臂油缸操縱搖臂帶動連桿，調(diào)整鏟斗的角度，完成挖、運、裝的工作循環(huán)。作為鋼結構類產(chǎn)品，如果焊接質(zhì)量不高，就會給后續(xù)加工和使用過程帶來困難，造成偏磨及舉升不穩(wěn)等問題。

2.制造過程

鏟斗制造中的主要問題在于過量的變形，存在于鏟刃板的加工、斗壁的壓彎、支撐板的加工、鏟斗的裝焊等工序。

（I） 工藝流程

鏟斗結構件的工藝路線一般為結構下料—機加工—鉚焊，對于零部件加工的殘余應力和熱變形，裝焊鏟斗前采用機械或火焰矯正法進行變形的糾正，但對于復雜變形難以調(diào)整，誤差會積累到后續(xù)工序中去。

（II） 焊縫設計

鏟斗底部焊縫主要集中在背面，斗壁板較?。?～10mm），焊縫數(shù)量密集分布不合理，焊縫焊高較大。同時由于下料誤差，鏟刃板與斗底加強板、斗壁板對接間隙過大且分布不均，對接間隙的加大勢必增加焊接塑性變形區(qū)，這樣焊接后，沿焊縫方向產(chǎn)生的縱向收縮增大，并伴隨撓曲變形。

依據(jù)相關設計經(jīng)驗，減小焊縫橫截面積，減小焊縫橫貫構件長度，設計合理的產(chǎn)品結構形式，減小焊縫到構件中性軸的距離，可達到減少焊接縱向變形量和撓度的目的。

（III）焊裝制造

鏟斗裝焊工序中的問題：

（1）在用三輥斗壁板卷板時，因兩端受力不均、壓型線與斗壁板兩邊不平行等原因而出現(xiàn)扭曲，與斗側板對接后帶動鏟刃板扭曲。

（2）鋪斗底加強板（壓彎件）時，由于下料公差，使斗底加強板局部高出兩側斗側板或鏟刃板，破壞鏟刃板與兩斗側板構成的平面。

（3）鏟斗焊接工藝指導性不足，焊接操作不當。沒有按焊接工藝制定的焊接順序執(zhí)行，線能量控制不足，尤其在焊接鏟刃板與斗壁板、斗底加強板的對接焊縫時，任意施焊，造成焊接熱輸入量過分集中，焊接變形過量。

（4）焊接殘余變形的影響，主要分為橫向收縮和縱向收縮。橫向收縮與焊接線能量和板厚有關，線能量越大，板厚越薄，收縮量就越大。我們可以通過控制線能量的輸入及合理的結構設計對橫向收縮加以控制，降低電流電壓、提高焊接速度來減小橫向收縮。采用多層多道焊接，大大降低值，可以較大程度的減小縱向收縮量。

3.質(zhì)量提升措施

（I）? 加強過程控制

在氣割、機加工及裝卸、運輸、存儲過程中，按照相關工藝操作規(guī)程執(zhí)行。對平整度不符合要求的板材進行校平，控制撓曲變形，保證鏟斗相關零部件的來料合格率。

（II） 改善工藝水平

（1）在卷板過程中要保證壓型線與斗壁板兩邊平行，斗壁板兩端受力均勻，防止產(chǎn)生扭曲;鋪斗底板時，進行斗底板平整度矯正，保證其平整度，并且不高出兩側斗側板與鏟刃板構成的平面;

（2）優(yōu)化鏟斗裝焊工藝，提高工藝指導性。

① 制定焊接規(guī)范，變形的大小主要受焊接規(guī)范的影響，選用較小電流（150～180A）或提高焊接速度（0.4～0.6m/min）都可以使線能量減小，從而降低熱應力變形的影響程度。

② 減小焊縫尺寸，主要取決于板厚及設計的強度要求。在滿足強度要求的前提下，對于圖1所示的環(huán)焊縫，部分長直焊縫可適當降低焊高或改為斷續(xù)焊。

③ 優(yōu)化焊接工藝，合理制定焊接方向、焊接順序和焊道層數(shù)等。遵循先大焊縫后小焊縫，先長焊縫后短焊縫，長直焊縫分段退步焊，8mm以上焊高采取多層多道焊接的原則。

④ 改善焊接結構，增強裝焊剛性及采取邊界約束措施。焊接鏟斗時在專門設計的組立胎具上進行裝配，芯軸定位，增加結構剛性及變形約束能力。

4.結論

通過實施有針對性的防止措施，在以后的裝載機鏟斗生產(chǎn)過程中，就可以保證鏟斗結構件產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，有效減少鏟斗制造中的過量變形。

參考文獻：

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