挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的焊接變形及控制措施分析

1、挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的焊接變形及控制措施分析摘要：當(dāng)前，國民經(jīng)濟(jì)的日益提升，城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程不斷加快，工程機(jī)械的 使用率越來越高，大中小型挖掘機(jī)的使用頻率逐漸提升。由于該類機(jī)械鋼板厚度 不強(qiáng)，一般在3-30mm之間，如果在使用中出現(xiàn)不當(dāng)行為，容易導(dǎo)致變形。基于 此，筆者展開以下分析，以在焊接變形為研究對(duì)象，分析變形危害，對(duì)變形結(jié)果 進(jìn)行分析，給出具體防變形控制措施，為廣大技術(shù)人員和使用人員提供參考性建 議。關(guān)鍵字：挖掘機(jī)；焊接變形；結(jié)構(gòu)件；危害；控制措施；挖掘機(jī)工作裝置、零部件的優(yōu)劣將直接影響挖掘機(jī)的使用壽命和應(yīng)用質(zhì)量。 一般來講，挖掘機(jī)主要由鏟斗、上車架、下車架、斗桿、配重和動(dòng)臂組成，串聯(lián) 開鏈機(jī)構(gòu)的

2、運(yùn)動(dòng)較為靈活，構(gòu)造簡單，是工程機(jī)械中必不可少的關(guān)鍵性施工設(shè)備， 尤其在水利建設(shè)、城市改造、建筑工程和園林施工中，經(jīng)?？梢钥吹酵诰驒C(jī)的身 影。在結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)過程中，如果處理不善，可能引發(fā)焊接變形的。因此，筆者 建議應(yīng)該實(shí)施精細(xì)化管理手段，充分應(yīng)用防變形措施。一、焊接結(jié)構(gòu)件的組成挖掘機(jī)焊接結(jié)構(gòu)件主要由上車架+斗桿+下車架+動(dòng)臂+配重等裝置零部件構(gòu)成， 整體呈現(xiàn)開放式框架結(jié)構(gòu)，側(cè)圍板結(jié)構(gòu)（位于上車架）整體板件較薄，厚度一般 不會(huì)超過12mm，基本維持在5-10mm之間，焊接過程容易變形，修型很困難，嚴(yán) 重時(shí)可能導(dǎo)致機(jī)械的報(bào)廢。二、焊接變形分析挖掘機(jī)上車架主要由中心支架、左裙架、右裙架、圍板組成。其中

3、左裙架和 右裙架分別用于安裝駕駛室（+散熱器）、安裝燃油箱（工具箱+液壓油箱），裙 架一般為非封閉框架式結(jié)構(gòu)，以薄板形式呈現(xiàn)，零件板厚在12毫米之內(nèi)，經(jīng)裙 架樣件焊接，及其容易引起變形，主要是扭曲變形和收縮變形這2種。其中扭曲 變形一般發(fā)生于長圍板，最薄板厚約5mm，長度在2500-5500mm之間，為減少熱 輸入，設(shè)計(jì)方式為斷焊，受焊接應(yīng)力影響，在焊接處容易發(fā)生扭曲變形，在為焊 接位置出現(xiàn)“鼓包”。收縮變形一般發(fā)生于兩側(cè)板，焊縫體積逐漸縮小，由液態(tài) 逐漸轉(zhuǎn)化為固態(tài)，外形尺寸逐漸降低，變形量約為6mm。（二）變形原因挖掘機(jī)焊接過程從本質(zhì)上講屬于不均勻加熱過程，在焊接過程中，受熱變形 與剛性條件

4、的綜合作用施加，勢(shì)必會(huì)造成結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)變形。變形方式除了前文提 到的“鼓包”，還可能出現(xiàn)彎曲變形、橫向變形或者波浪變形，每一種變形都會(huì) 對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。出現(xiàn)變形的原因可以分為多個(gè)方面，比如挖掘機(jī)本身的結(jié) 構(gòu)形式和設(shè)計(jì)原理不夠科學(xué)，設(shè)計(jì)位置不當(dāng)，因此在日常作業(yè)中容易出現(xiàn)變形。 其次，如果操作人員的施工手法和施工工藝流程不正確，受熱不均現(xiàn)象就會(huì)更嚴(yán) 重，焊接殘余力量不均勻，結(jié)構(gòu)件本身性能難以承受外界力量，直接導(dǎo)致變形， 因此筆者認(rèn)為，在今后作業(yè)中，技術(shù)人員應(yīng)該提升工藝操作水平，較為簡便合理 的控制焊接變形，確保后續(xù)裝配的制造工藝。（三）變形危害焊接應(yīng)力一旦發(fā)生焊接裂紋、變形，將直接影響到尺寸的穩(wěn)

5、定性、結(jié)構(gòu)件脆 化、結(jié)構(gòu)件剛度、承載能力、強(qiáng)度、加工精度等，增加了機(jī)加工、調(diào)試工序的難 度，在一定程度上降低了結(jié)構(gòu)承載力量，影響用戶滿意度，直接加大后續(xù)裝配難 度，降低產(chǎn)品可靠性，嚴(yán)重者還會(huì)對(duì)整個(gè)施工進(jìn)程造成影響。因此筆者建議，在 今后作業(yè)中，應(yīng)該最大化地消除結(jié)構(gòu)件焊接變形，提升施工質(zhì)量。二、焊接變形的控制措施在前文筆者提到，引起焊接變形的原因之一就是挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)不科學(xué)， 因此為了避免出現(xiàn)類似問題，應(yīng)該改變傳統(tǒng)的思維模式，加大其承載力度，盡可 能減少焊接尺寸，在不影響挖掘機(jī)使用功能正常發(fā)揮的情況下，最小化使用填充 金屬，減少焊接變形，降低金屬坡口形式。其次在焊接的時(shí)候，薄厚兩塊鋼板之 間

6、也在焊接的范圍之內(nèi)，技術(shù)人員或者施工人員應(yīng)該盡可能減少焊接點(diǎn)，使受力 的面積縮小，減少焊接面積，避免焊接的縫隙集中，直接引發(fā)受熱不均勻程度高， 加大受力受熱的面積，勢(shì)必造成變形，如果減少焊接點(diǎn)，將有效控制這一現(xiàn)象的 發(fā)生。因此筆者建議，在操作過程中應(yīng)該分散焊接。最后，利用插入式連接方式， 通過剛性小接口代替翻邊式連接方式，避免和出現(xiàn)鋼板厚度不均勻現(xiàn)象。（二）施工環(huán)節(jié)在施工環(huán)節(jié)，應(yīng)該重視焊縫的處理方式，合理確定焊接方向1。一般來講， 焊接方向應(yīng)該是從中間向左右兩個(gè)方向延伸，焊接時(shí)應(yīng)該注意速度，必須緩慢和 細(xì)致，盡量提升完整程度，保證焊接縫隙的美觀性，收尾處做到干凈利落防止其 自由收縮；其次，應(yīng)該

7、重視焊接程序，按照“收縮量大的焊縫一一收縮量較小的 焊縫”的順序，如果在焊接時(shí)發(fā)現(xiàn)角接焊縫與對(duì)接焊縫同時(shí)存在的情況，應(yīng)該按 照“對(duì)接焊縫一一角接焊縫”的順序進(jìn)行焊接。此外對(duì)于對(duì)稱/不對(duì)稱的焊縫， 處理方式也存在不同之處，對(duì)稱結(jié)構(gòu)件必須利用“對(duì)稱施焊法”，不對(duì)稱的焊縫 應(yīng)該先焊接拘束小的一側(cè)，如果是長焊縫應(yīng)該使用跳焊+分段焊的方法，多層焊 應(yīng)該多次施焊。最后，還應(yīng)該減少焊縫拘束度，采用反變形法，抵消焊接變形問 題，減少結(jié)構(gòu)件拘束度，降低焊件剛度，提高結(jié)構(gòu)件疲勞強(qiáng)度，降低焊接殘余應(yīng) 力。（三）應(yīng)用方面（人員方面）從技術(shù)人員和施工人員層面來講，應(yīng)該嚴(yán)格遵守手工工藝流程，做好切割工 序，在必要時(shí)應(yīng)該進(jìn)

8、行長圍板焊接變形驗(yàn)證。具體做法如下：制造工藝流程一般分為以下幾個(gè)步驟，分別是切割；割坡口；調(diào) 平：鉆孔；折彎；拼點(diǎn)；焊接；修型；入庫。其中在 環(huán)節(jié)中影響焊接變形的因素最多，容易導(dǎo)致拼點(diǎn)閃縫過大等情況，導(dǎo)致質(zhì)量不合 格，拼點(diǎn)閃縫過大等情況。因此，在后續(xù)施工中，閃縫處焊接收縮速度隨著焊接 熱輸入的提升而逐漸加快，引起焊接變形，并且變形量會(huì)逐漸加大。筆者建議施 工技術(shù)人員應(yīng)該詳細(xì)分析各工序控制關(guān)鍵點(diǎn)，考慮各方控制對(duì)象。確定施工工序施工工序一般分為切割工序、折彎工序、拼點(diǎn)工序、焊接工序這4類容易引 起焊接變形的施工環(huán)節(jié)3其中，在切割工序，應(yīng)該利用激光切割技術(shù)，提升切割速度，集中切割熱源， 殘余應(yīng)力較低

9、，因此在切割環(huán)節(jié)中與等離子切割方法相比具有一定的優(yōu)勢(shì)，不易 產(chǎn)生變形，熱作用較小，不會(huì)出現(xiàn)等離子切割方法中板邊不平整、鼓包等情況， 從而提升薄板焊接質(zhì)量。在折彎工序中，合理選擇折彎設(shè)備，根據(jù)折彎件尺寸設(shè) 置好折彎參數(shù)，以便后續(xù)拼點(diǎn)，嚴(yán)格控制折彎件質(zhì)量，之后進(jìn)行檢驗(yàn)確認(rèn)，只有 確保質(zhì)量合格才能進(jìn)入拼點(diǎn)工序。在拼點(diǎn)工序中拼點(diǎn)閃縫平均尺寸不能高于1mm， 裙架系列產(chǎn)品的最大拼點(diǎn)閃縫小于2mm。在焊接工序中，應(yīng)該采用混合氣體保護(hù)， 制定焊接順序，做好長圍板焊接變形驗(yàn)證，筆者主要闡述2種控制焊接變形的方 法，方法1：將安裝板拆分成組價(jià)，比如燃油箱安裝板與其下面的橫筋板、底板 組成一個(gè)組件，同理液壓油箱安

10、裝板、駕駛室安裝板等其他類似區(qū)域均可以按照 這個(gè)要求盡可能拆分，減少總成焊接量，減少長圍板受熱變形以達(dá)到控制焊接變 形的目的；方法2：根據(jù)對(duì)裙架的了解，得知裙架圍板焊接變形具有一定規(guī)律性， 根據(jù)收集的數(shù)據(jù)，在裙架總成焊接前，通過在焊接工裝上使用壓緊和頂緊對(duì)長圍 板增加預(yù)變形，使其在焊接二次變形后尺寸滿足使用要求，具體預(yù)變形數(shù)據(jù)，不 同結(jié)構(gòu)、不同型號(hào)都會(huì)有所不同，需要驗(yàn)證總結(jié)得出。兩種方法，分別用一句話 概括即，方法1是減少長圍板焊接量以達(dá)到減少焊接變形的目的，方法2是利用 焊接變形，使其控制在我們想要它變形的方向。總之就是將長圍板焊接變形控制 在一定范圍，使裙架整體尺寸穩(wěn)定，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量。結(jié)束語：綜上所述，筆者先是對(duì)挖掘機(jī)焊接構(gòu)件變形的類型進(jìn)行介紹，之后 給出變形原因