液壓缸大長(zhǎng)厚比閥座焊接工藝探討

精品文檔-下載后可編輯液壓缸大長(zhǎng)厚比閥座焊接工藝探討摘要:通過(guò)分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法，對(duì)液壓缸大長(zhǎng)厚比閥座的焊接工藝進(jìn)行了研究。分析表明:液壓缸閥座工作平面需要很高的平面度，而其與缸筒連接的焊縫為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，焊接后受熱收縮及協(xié)調(diào)變形的影響，閥座平面中間向上凸起，平面度大大超出設(shè)計(jì)要求。要確保精加工后的閥座焊接后平面度能滿足設(shè)計(jì)要求，必須采取合理的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，焊接順序、以及控制熱輸入等工藝措施。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文擬定的工藝方案完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，并已穩(wěn)定投入焊接生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞:長(zhǎng)厚比;閥座;焊接;工藝;研究

1問(wèn)題提出

閥座為焊接在油缸體上的帶孔長(zhǎng)方體，用來(lái)安裝各種液壓控制閥并溝通主油路和控制回路。其與液壓閥相接的平面需要有要求很高的平面度和粗糙度來(lái)保證密封效果，確保動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度和負(fù)載穩(wěn)定性［1］。與功能復(fù)雜的液壓控制閥相連的閥座具有較大的平面和較小的厚度，通常長(zhǎng)度大于厚度的3倍。閥座的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。由圖1可知，閥座平面度要求≤0．025mm，表面粗糙度≤1．6μm。傳統(tǒng)工藝為保證精度，先將銑床加工后的閥座焊接于缸體上，然后再采用專用工裝將缸體固定于工裝臺(tái)上，閥塊平面朝上，校平，用平面磨床磨削上平面至要求的精度［2］。閥座焊于缸體上后裝夾、校平困難，高精度平面只能單件生產(chǎn)，效率低下，不適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。先焊后磨的工藝在磨削過(guò)程中產(chǎn)生的粉末易殘留在油道中不利于產(chǎn)品清潔度，易引起堵塞油路、降低液壓閥的控制精度。通過(guò)分析后，提出閥座先批量磨削、清洗后再焊接的工藝，可以大大提高生產(chǎn)效率，降低碳排放。此工藝存在的最大難點(diǎn)為平面磨削閥座焊接后產(chǎn)生熱變形［3］，造成平面度超差。為此進(jìn)行了大量理論分析和工藝試驗(yàn)，驗(yàn)證了焊接條件下各因素對(duì)閥座平面度的影響，最終制定了合理的焊接工藝，閥座平面度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

2焊接變形工藝試驗(yàn)

2.1閥座焊前準(zhǔn)備

閥座在焊接前批量磨削平面，隨機(jī)抽檢4件采用三坐標(biāo)檢測(cè)平面度，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。從表中數(shù)據(jù)可以看出，閥座經(jīng)平面磨后平面度為0.0026～0．0107mm，遠(yuǎn)小于0．025mm，符合設(shè)計(jì)要求。

2.2焊接條件

(1)焊接試件材質(zhì)級(jí)規(guī)格見(jiàn)表2。(2)焊接方法選擇。閥座焊縫既要承受油壓的作用力，又要密封，根據(jù)各種焊接方法的特性確定選擇手工鎢極氬弧焊。(3)焊接材料選擇。選用EＲ50-6，φ3．2(GB/T8110)實(shí)芯焊絲。(4)保護(hù)氣體。氬氣99．99%以上，流量10～15L/min。(5)焊接順序。按照常規(guī)氬弧焊焊接工藝，焊接完缸底環(huán)焊縫后從閥座的一條短邊開(kāi)始焊接，首尾相接連續(xù)焊接兩層。(6)焊接工藝規(guī)范及焊接參數(shù)表3。

2.3焊后閥座平面度檢測(cè)

隨機(jī)抽檢4件，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2及表4。從以上檢測(cè)結(jié)果看，平面度分布范圍為0．0362～0．0743mm，均大于0．025mm，不滿足設(shè)計(jì)要求。

3閥座焊接變形理論分析

(1)焊縫在高度方向?yàn)榉菍?duì)稱結(jié)構(gòu)，根據(jù)焊接變形理論，閥座焊接后變形方向如圖3所示。焊接參數(shù)不合適引起變形量變大。(2)焊接缸底焊縫后再焊接閥座，因缸底具有較高溫度，冷卻后閥座產(chǎn)生協(xié)調(diào)變形如圖4所示。(3)閥座與缸筒外圓接觸，若閥座圓弧過(guò)大，僅中間與缸筒接觸，兩端懸空，焊縫在冷卻過(guò)程中形成附加變形如圖5所示。

4變形影響因素重要程度驗(yàn)證試驗(yàn)

(1)針對(duì)以上分析的幾個(gè)造成變成超差的原因進(jìn)行分別試驗(yàn)，考查電流大小對(duì)變形量的影響，在焊接前準(zhǔn)備和焊接條件不變情況下，僅改變焊接電流，分為220A、240A進(jìn)行對(duì)比，6件缸體按照閥座鋼碼順序，做不同的工藝分組，見(jiàn)表5，焊前焊后閥座平面度檢測(cè)結(jié)果，見(jiàn)表6。(2)從1、2號(hào)閥座和3、4號(hào)閥座焊接變形量來(lái)看，降低焊接電流，閥座平面度變形量明顯減小，但比0.025mm大。從3、4號(hào)閥座和5、6號(hào)閥座來(lái)看無(wú)論是連續(xù)焊接還是斷續(xù)分散熱量焊接，變形量都很大，說(shuō)明第一層焊后冷卻再焊第二層對(duì)變形量的影響不大［5］。(3)考查環(huán)焊縫焊接后，缸底冷卻收縮對(duì)閥座平面度的影響:將4件閥座分成兩組，1、2號(hào)閥座在焊接完缸底環(huán)焊縫后焊接閥座，3、4號(hào)閥座在缸底環(huán)焊縫焊接冷卻至室溫后再焊接閥座。焊接順序調(diào)整為，第一層先焊兩條短邊，再焊接兩條長(zhǎng)邊，第二層從短邊開(kāi)始順時(shí)針整圈焊完，焊前焊后閥座平面度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表7。(4)環(huán)縫焊后接著焊閥座2件，閥座顏色較深，見(jiàn)圖6。(5)環(huán)縫冷卻后再焊閥座2件，閥座顏色淺，平面清潔無(wú)銹蝕，見(jiàn)圖7、圖8。缸底環(huán)焊縫冷卻收縮閥座平面協(xié)調(diào)變形數(shù)據(jù)見(jiàn)表7，從以上結(jié)果看，通過(guò)調(diào)整焊接順序后，對(duì)閥座平面影響最大的是缸底環(huán)焊縫冷卻收縮時(shí)產(chǎn)生的協(xié)調(diào)變形［6］。

5結(jié)論

介紹了液壓缸大長(zhǎng)厚比閥座焊接工藝研究，通過(guò)理論分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證明，得到以下結(jié)論:(1)通過(guò)調(diào)整焊接順序后，在焊接電流為2