挖掘機(jī)動臂焊接變形與控制方法分析

李林泰

摘 要：在挖掘機(jī)構(gòu)架中，動臂質(zhì)量及體積是最大的，也擁有較高的承載力。動臂是否優(yōu)質(zhì)，直接關(guān)系著挖掘機(jī)總的質(zhì)量。在生產(chǎn)制作中，焊接動臂的變形是不可避免的。這是由于，動臂是焊接性的典型構(gòu)件，焊接成型也包含了復(fù)雜的多流程。如果變形過大，將會耗費(fèi)額外的焊接材料，嚴(yán)重狀態(tài)下動臂構(gòu)件還會報廢，增添了更大的總體損失。對于此，解析了焊接動臂變形的根本原因。結(jié)合焊接生產(chǎn)的實(shí)際，選取適當(dāng)?shù)淖冃慰刂品椒ā?/p>

關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)動臂；焊接變形；控制方法

從生產(chǎn)制作角度來看，挖掘機(jī)動臂特定的焊接流程代表著現(xiàn)今的生產(chǎn)水準(zhǔn)，是不可忽視的。動臂經(jīng)過焊接成型，還需加工內(nèi)孔及端面。同時，動臂配備的油缸、機(jī)身等的裝置都設(shè)有裝配孔。通常來看，企業(yè)都設(shè)定了較高的焊接精度要求，需要把動臂的構(gòu)件焊接至精確的位置[1]。動臂焊接要慎重防控潛在的變形，變形量過大的狀態(tài)下產(chǎn)品將會報廢，因而增添了損失。針對于尺寸偏大的構(gòu)件，焊接變形帶來的損耗尤為常見。由此可見，有必要設(shè)定必備的控制方法，防控焊接變形。

一、常見的焊接變形

在挖掘機(jī)中，動臂被看作動力構(gòu)件，可以傳遞動力。為了減低成本、縮小運(yùn)轉(zhuǎn)中的挖掘機(jī)負(fù)荷，適合設(shè)定為桿狀的挖掘機(jī)動臂。同時，挖掘機(jī)動臂設(shè)定為細(xì)長的形態(tài)，側(cè)壁是較薄的。在這種狀態(tài)下，焊接總量也是較大。常規(guī)焊接的工序中，動臂橫截面及總體都很易變形，或產(chǎn)生角變形。在各類變形中，彎曲及扭曲式的動臂變形都是常見的。詳細(xì)來看，焊接時的動臂變形包含了如下：

首先為彎曲變形。動臂表現(xiàn)為中空的細(xì)長形態(tài)，設(shè)置了較大的長寬比。從挖掘機(jī)本身來看，超長臂設(shè)定了500毫米的總寬度及200毫米長度。在這時，若沒能設(shè)定充分的焊接約束，焊縫呈現(xiàn)為不對稱。收縮變形及內(nèi)應(yīng)力的推動下，動臂就會彎曲變形[2]。

其次為扭曲變形。在大型結(jié)構(gòu)中，焊接變形包含了扭曲變形。動臂呈現(xiàn)為中空性的八字結(jié)構(gòu)，焊縫并不規(guī)律也不是對稱布置的。同時，焊接板件有著不均衡的尺寸，內(nèi)應(yīng)力不一致。內(nèi)應(yīng)力的差異作用下，動臂焊縫表現(xiàn)出來的收縮方向呈現(xiàn)了三維性，很難預(yù)測精準(zhǔn)的變形位置。實(shí)際上，扭曲變形源自多樣的復(fù)雜成因，扭曲的作用力包含了殘存的焊接應(yīng)力及內(nèi)應(yīng)力。

第三為角變形。從截面的狀態(tài)來看，動臂焊縫多為角焊縫，這種焊縫隱含于多層次的側(cè)板中間。側(cè)板及蓋板表現(xiàn)為10毫米總的厚度，然而與之對應(yīng)的焊腳僅達(dá)到了5毫米。為了便于制作，較多企業(yè)增設(shè)了二氧化碳這類的保護(hù)焊。在這種狀態(tài)下，大電流經(jīng)過多層次的動臂焊接，電流將會轉(zhuǎn)變成多方向的相對應(yīng)力。動臂結(jié)構(gòu)件有著較大的焊接總量，剛度也相對低。在較大應(yīng)力下，角焊縫就很易變形。

二、焊接變形的根源

在動臂焊接中，焊接變形包含了多樣的根源，成因較為復(fù)雜。例如：選取了不當(dāng)工藝、設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)不佳，這些都很易帶來后續(xù)的焊接變形。焊接方向及動臂上側(cè)承載的應(yīng)力不夠?qū)Φ龋瑫憩F(xiàn)為彎曲或者角變形。同時，動臂結(jié)構(gòu)很易隱含偏多的內(nèi)側(cè)裂縫，若沒能設(shè)定彼此對稱的焊接位置，也將增加變形。從根本上看，殘存的焊接應(yīng)力被看作焊接變形的根源。除此以外，潛在的其他應(yīng)力也干擾了應(yīng)有的動臂焊接質(zhì)量，容易拓展焊縫[3]。

通常在加工時，為了防控偏大的焊接變形，就要妥善設(shè)置最合適的焊接裝配孔。針對于主要尺寸，先要選定必備的焊接夾具，而后才能焊接動臂。在某種程度上，夾具約束了后續(xù)的焊接變形，然而夾具限制下的動臂焊縫將不再可以完全伸縮，無法釋放殘存的應(yīng)力。動臂尺寸較大，如果殘留偏大的應(yīng)力那么很難及時予以消除。在各條焊縫內(nèi)，都會分布著多方向的、大小不等的殘存應(yīng)力。如果結(jié)構(gòu)復(fù)雜，那么更難推測殘留的焊縫應(yīng)力，因此引發(fā)了變形。

三、具體控制方法

（一）設(shè)定工藝流程

若要限制變形，應(yīng)能設(shè)定最合適的焊接流程，依照給出來的規(guī)程予以設(shè)計。針對焊接工藝，可選取工藝參數(shù)方法來調(diào)控焊接變形。這樣做，可在最大范圍內(nèi)縮減變形，表現(xiàn)出必要的價值。實(shí)際上，選取的焊接流程及步驟密切關(guān)系到動臂產(chǎn)品的總體質(zhì)量，關(guān)系生產(chǎn)實(shí)效。為了縮減變形，可選取熱輸入的流程以便于調(diào)控。例如：氣體保護(hù)焊中，可選取分段焊接或跳躍性的焊接方式。同時，還需設(shè)定最適宜的焊接方向及次序。這樣做，能夠分散應(yīng)力，避免應(yīng)力聚集的峰值。在熱作用下，應(yīng)力傾向于分散，縮減了扭曲的變形總量。

（二）配備必要的焊接裝備

針對焊接工藝，要選取成套的設(shè)備用于焊接。在動臂焊接中，選取最合適的裝備應(yīng)能從根本上減低勞動強(qiáng)度，提升了焊接的成效性。具體來看，為了防控細(xì)微的焊接變形，焊接工序開始前先要搭設(shè)必備的焊接平臺。對于各個零件，還需調(diào)控至最佳的位置及尺寸，可以優(yōu)選整體性的工件焊接。先要固定芯軸，針對裝配孔予以定位。在這之后，用于支撐其余的焊接零件。夾緊各類的構(gòu)件，焊接動臂確保成型。此外，還要配備焊接的變位機(jī)。

（三）反變形的控制法

對于焊縫焊接，從根本上看是從液態(tài)焊縫變成固態(tài)的。焊縫在冷卻進(jìn)程中，很難避免收縮。為了彌補(bǔ)焊縫收縮，就要選取反變形的方法。預(yù)先設(shè)置某一變形量，焊接之后得到相等的反向變形量[5]。焊接的各步驟中若能增設(shè)反變形的控制，將會抵消較大范圍內(nèi)的焊縫變形，也可用于控制潛在的彎曲變形。

四、結(jié)語

在焊接制作中，焊接變形是很難徹底避免的，只能盡量予以控制。各類挖掘機(jī)都設(shè)有動臂，作為結(jié)構(gòu)要件，動臂焊縫呈現(xiàn)為復(fù)雜的分布形態(tài)，這也增添了變形控制的更大難度。焊接方式是不可拆卸的，如果變形較大，那么制作出來的動臂就不可安裝并使用。從企業(yè)角度看，也應(yīng)慎重防控焊接步驟中的動臂變形，采納全方位的防控手段及方式。在未來實(shí)踐中，還需摸索并且歸納變形控制的珍貴經(jīng)驗，服務(wù)于動臂焊接的生產(chǎn)流程。

參考文獻(xiàn)：

[1]左延紅.挖掘機(jī)動臂焊接變形及其控制方法探析[J].現(xiàn)代制造工程，2012（06）：88-91.

[2]徐昆鵬.20t挖掘機(jī)動臂焊接變形的控制[J].機(jī)械工程師，2013（12）：49-50.

[3]張曉輝.某型號挖掘機(jī)動臂耳板去除拉筋后的焊接變形控制[J].工業(yè)設(shè)計，2011（05）：204-205.