液壓油箱開裂故障分析與對策

劉勇+齊鵬飛

摘 要： 本文介紹了工程機械液壓系統(tǒng)油箱開裂的故障分類、原因分析、改進辦法及應(yīng)用。針對液壓油箱的開裂位置及狀況，運用ANSYS軟件進行了準確的分析，并采取了相應(yīng)的工藝措施。

關(guān)鍵詞：液壓油箱 開裂 故障分析 結(jié)構(gòu)改進設(shè)計

中圖分類號：U262.3 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）10-0271-01

裝載機在使用過程中，由于液壓油箱開裂，造成液壓油泄露，液壓油浪費，故障率升高，液壓油清潔度難以保障；而且液壓油箱拆解困難，維修成本很高。因此，有必要針對實際使用過程中出現(xiàn)的故障進行分析，查找原因并改進相關(guān)工藝，達到降低油箱開裂及內(nèi)部污染等故障的發(fā)生率。

一、問題的提出

DL503G型工程車的液壓油箱開裂經(jīng)常發(fā)生在筋板趾部、內(nèi)部隔板焊縫、外側(cè)立縫等部位。其中，筋板趾部開裂的故障發(fā)生率較高，總體開裂率近半年約為3.48%，具體見表1 所示。

油箱整體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

在使用過程中，內(nèi)部筋板與5t鋼板焊接位置焊縫接頭及鋼板均開裂，與另一側(cè)6t鋼板連接位置焊縫開裂，鋼板未開裂。部分油箱外側(cè)焊縫處開裂，均為母材開裂，數(shù)量相對較少。經(jīng)檢查，油箱內(nèi)部存在大量雜質(zhì)。

用戶在工作過程中，反映出一下問題：

1.液壓油箱外側(cè)出現(xiàn)流痕，施工灰塵玷污于油箱上。

2.油箱故障率高，維修成本高。

3.維修困難，需要拆解眾多部件更換，維修時間長；更換時大量液壓油泄露浪費，造成環(huán)境污染；且由于條件有限，造成液壓系統(tǒng)污染。

4.液壓油清潔度無法保障。

二、油箱開裂故障測定

液壓油箱的生產(chǎn)工藝流程：

下料（等離子切割）——折彎——組焊、點焊、滿焊組件、外部焊縫滿焊——試壓（是否返修）——酸洗磷化、涂裝——吸塵器清潔處理油箱內(nèi)部——安裝油箱各附屬部件——力矩檢測（是否返修）——螺栓連接油箱至車架上——連接各油管——功能試驗（是否返修）——入庫——使用反饋。

1.經(jīng)過對產(chǎn)品測定，選定的母材材料成分達到了標準要求，外協(xié)廠購買材料時，附有質(zhì)量證明書，結(jié)果均符合相應(yīng)國標要求。

2.對材料板厚的過程能力測試如圖2所示：

測試結(jié)果可知，材料厚度可以達到標準要求。

3.由于小彎板折彎角度制造不良（偏?。斐蓱?yīng)力集中。而工序現(xiàn)場無試用檢測工具、樣板；制造角度無法檢測，不能保證制造角度符合圖紙要求。

4.對60個焊縫收弧位置，未發(fā)現(xiàn)收弧裂紋，故不存在由于收弧裂紋擴展，造成母材開裂漏油。

5.焊接設(shè)備不良引起焊接缺陷，易造成應(yīng)力集中引起母材開裂。而工序現(xiàn)場無相應(yīng)檢測設(shè)備，無法檢驗焊接設(shè)備電流、電壓顯示是否準確，無檢驗記錄證明設(shè)備符合工藝標準要求。

6.通過檢測40個焊縫裝配間隙，其中8個裝配間隙超過3毫米，焊縫間隙偏大，不符合圖紙要求，因此存在焊縫間隙過大問題，可能由此引起焊縫開裂。

7.通過對現(xiàn)場焊絲及母材進行目視檢查，未發(fā)現(xiàn)受潮、污染問題。故焊絲及母材干燥、清潔，焊材及母材受潮污染引起焊接缺陷致母材開裂原因不成立。

8.通過對50臺開裂油箱進行內(nèi)部目視檢驗，發(fā)現(xiàn)開裂油箱焊縫均存在焊接缺陷。焊縫中存在裂紋、未熔合、咬邊、焊瘤等缺陷，可引起應(yīng)力集中、強度降低造成母材開裂。

9.通過對現(xiàn)場焊接作業(yè)人員操作記錄并與標準書比較，焊接參數(shù)與作業(yè)標準書嚴重不符。故存在焊接參數(shù)、焊接順序使用不當，造成焊接缺陷引起應(yīng)力集中造成母材開裂的可能。

10.通過對焊接現(xiàn)場目視檢查，焊工操作參數(shù)差異很大，焊縫存在缺陷；

11.焊縫焊角尺寸過大，引起焊縫強度過大，趾部應(yīng)力集中造成母材損傷。

12.客戶已經(jīng)對液壓油箱及時清理、定期更換液壓油和濾芯，不會造成濾芯堵塞而腔內(nèi)壓力升高。

13.經(jīng)過與競爭社類似機種選用參數(shù)比較，設(shè)計濾芯選擇精度、濾芯旁通閥開啟壓力合適，不存在明顯偏高、偏大。

14.對加強筋結(jié)構(gòu)及回油腔彎板設(shè)計圓角半徑進行有限元應(yīng)力分析，故障開焊位置存在嚴重的應(yīng)力集中，最大應(yīng)力達到539MPa，超出了鋼材的應(yīng)力極限474-500MPa，回油腔彎板設(shè)計圓角半徑R30設(shè)計合理。

綜上所述，小彎板折彎角度制造不良、焊接設(shè)備不良、焊縫間隙偏大、焊縫中存在裂紋、未熔合、咬邊、焊瘤等缺陷、焊接參數(shù)、焊接順序使用不當、焊工操作參數(shù)差異很大、焊縫焊角尺寸過大、加強筋結(jié)構(gòu)開焊位置應(yīng)力集中等工藝問題是造成油箱開裂的原因。

三、改進措施

針對上面所述造成油箱開裂的原因，我們采取了以下工藝改進措施：

1.購買鉗形表自行對測量焊接參數(shù)的電流表、電壓表定期進行檢測。

2.培訓(xùn)教育，保證組焊間隙達到標準要求。

3.焊工技能教育培訓(xùn)、考試提高焊工技能水平。

4.完整完善作業(yè)標準書，培訓(xùn)教育焊工按標準書作業(yè)。

5.回油腔結(jié)構(gòu)設(shè)計變更為圓筒結(jié)構(gòu)，使用T4鋼板，取消加強筋結(jié)構(gòu)。

6.增大折彎角度。

通過對DL503G回油腔壓力對比測試，說明Φ6孔對回油腔壓力的建立無影響，但是形成了對系統(tǒng)液壓油污染的隱患，所以，取消了Φ6孔。

采用新工藝措施后，油箱開裂率下降明顯，各部位開裂率低于2.65%，油箱內(nèi)部液壓油的污染問題也得到了很好的解決。

作者簡介：劉勇，男，（1981-），江西宜春人，講師，碩士研究生學歷，主要研究方向：模具設(shè)計與制造。