摘要:本文以XG951系列輪式裝載機為例，系統(tǒng)分析了輪式裝載機搖臂在工作過程中斷裂損壞的主要原因，并提出預防其斷裂損壞的方法和措施。

關(guān)鍵詞:裝載機搖臂斷裂分析預防

0 引言

輪式裝載機是工程機械的主要機種之一，廣泛用于建筑、礦山、水電、橋梁、鐵路、公路、港口、碼頭等國民經(jīng)濟各部門。我公司在對XG951系列裝載機進行多年售后反饋統(tǒng)計顯示，其斷裂現(xiàn)象明顯高于工作裝置中其它結(jié)構(gòu)件，有效分析其斷裂原因和采取相應(yīng)預防措施，可降低其斷裂發(fā)生機率，減少質(zhì)量事故的發(fā)生和三包維修費用，對提高企業(yè)的信譽和經(jīng)濟效益起到重要作用。

1 搖臂斷裂原因分析

1.1 搖臂的結(jié)構(gòu)形式

圖1為輪式裝載機搖臂產(chǎn)品圖紙及爆炸分解圖。

搖臂主要是由中厚板拼裝焊接而成，其材料選用低合金高強度鋼Q345，焊接性能優(yōu)良，焊接結(jié)構(gòu)牢固可靠。我公司目前采用半自動CO2氣體保護焊工藝焊接。

1.2 搖臂的斷裂原因分析 搖臂為焊接結(jié)構(gòu)件，失效形式主要是斷裂，且以在軸座處斷裂現(xiàn)象居多，造成整個搖臂的報廢。

我們根據(jù)其失效特性利用因果分析圖法，將影響質(zhì)量的因素:人、機器、材料、方法、測量和環(huán)境等分別標在枝干上，進行系統(tǒng)的整理、分析，找出了斷裂的各類原因和主要影響因素。

經(jīng)分析可看出，搖臂斷裂的主要原因集中在人員操作、材料化學成分不合格和焊接缺陷的處理預防不當上。重點控制的是焊接缺陷的處理預防，因焊接本身是特殊過程，難以控制，而其造成缺陷則是直接導致?lián)u臂斷裂的根本原因。

1.2.1 人員操作不當 主要是焊工技術(shù)水平低，未達到焊工等級要求，焊工對所制造產(chǎn)品的工藝規(guī)程不熟悉，焊接參數(shù)調(diào)整不當，且監(jiān)控管理機制不健全造成。另外其責任心不強，導致不嚴格按規(guī)程操作，甚至野蠻操作，裝配時操作者調(diào)整不當，造成零件磨損甚至干涉，因此結(jié)構(gòu)過早遭到破壞，最終導致斷裂失效。

1.2.2 材料滿足不了要求 主要是原材料、焊接材料等不達標，化學成分及有害雜質(zhì)硫、磷元素超標、機械性能不達標造成，首先搖臂使用的主材為Q345鋼，含碳量低，無淬硬傾向，有良好的塑性和焊接性，適用于各種焊接方法，因此碳元素含量高低影響搖臂的焊接性能。硫、磷等有害雜質(zhì)超標引致熱脆裂紋，最終導致?lián)u臂整體斷裂。因此，焊接結(jié)構(gòu)中碳元素、有害雜質(zhì)的含量直接影響焊接結(jié)構(gòu)的強度。

1.2.3 焊接缺陷導致?lián)u臂斷裂 結(jié)構(gòu)中斷裂均有兩個步驟組成，首先在缺陷尖端或應(yīng)力集中處產(chǎn)生裂紋，然后該裂紋以一定形式擴展，最后造成結(jié)構(gòu)失效破壞。大量的研究和實驗表明，固體材料的實際斷裂強度只有它的理論斷裂強度1/10—1/1000。專家認為，在任何固體材料里本來就存在著一定數(shù)量大小的裂紋和缺陷，從而導致固體材料在低應(yīng)力下發(fā)生脆性斷裂。如果能使裂紋減少或者使其尺寸降低，則物體的強度便會增加。焊接裂紋缺陷是導致?lián)u臂斷裂的根本原因。搖臂焊接中產(chǎn)生的裂紋主要是熱裂紋，因此有效控制裂紋的產(chǎn)生就可防止搖臂的斷裂。此外，還應(yīng)控制的焊接缺陷還包括未熔合未焊透、夾渣、弧坑、偏析等，他們可形成尖端應(yīng)力集中，并間接形成裂紋而導致?lián)u臂斷裂。

2 采取措施預防和解決問題

2.1 人員培訓考核，建立監(jiān)控機制 公司建立起焊工等級考核制度，定期為焊工進行技能培訓，每季度舉辦焊工比武大賽，比賽結(jié)果與個人收入掛鉤，此方法激勵焊工不斷學習和改進提高自身技能，對提升產(chǎn)品的質(zhì)量起到良好作用。除此，在焊接過程建立質(zhì)量控制點進行工序跟蹤和監(jiān)控，我公司對搖臂焊接派質(zhì)檢工藝人員每4小時對操作規(guī)范進行監(jiān)控記錄，包括焊接電流、電壓、氣流量等工藝參數(shù)的記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時整改。建立工序崗位責任制，杜絕了違規(guī)操作、野蠻操作等現(xiàn)象，質(zhì)量問題得到及時反饋，避免不合格品流入下道工序。嚴格控制各部件焊接和機械加工質(zhì)量;對重要尺寸進行嚴格檢查把關(guān)，不符合圖紙和工藝要求的絕不允許進入裝配工序。

2.2 材料化學成分的嚴格控制措施 原材料中對可能導致?lián)u臂斷裂的有害雜質(zhì)硫、磷按批次化驗，碳含量嚴格按標準下限接收，尤其對搖臂軸座的材料的化學成分嚴格控制，該處是圓周焊縫，熔池比較深，熱影響區(qū)范圍大，若雜質(zhì)超標，可造成偏析，甚至產(chǎn)生硫化物夾雜，增加熱裂紋生成的敏感性。

2.3 對產(chǎn)生裂紋和裂紋傾向的焊接缺陷進行預防和控制 首先焊縫產(chǎn)生的裂紋是防范重點，它端部應(yīng)力高度集中，易擴展而使焊件破壞，熱裂紋是搖臂焊接裂紋缺陷中發(fā)生頻率比較高的缺陷。防止搖臂焊接出現(xiàn)熱裂紋的措施有:①控制搖臂母材中有害雜質(zhì)C、S、P含量，適當提高含Mn量，以改善焊縫組織，減少偏析，控制低熔點共晶物的生成和有害作用。②控制焊縫形狀，適當提高形狀系數(shù)(寬深比)，避免焊縫中心偏析，適當加大了搖臂軸座坡口角度，提高形狀系數(shù)。③為防止搖臂焊接產(chǎn)生弧坑裂紋，試驗采用收弧板，同時避免在搖臂斷裂線危險截面處A、B兩點進行引弧或收弧。④焊接工藝方面，選擇合適的焊接規(guī)范，合理的焊接次序和方向來減小焊接應(yīng)力，當環(huán)境溫度極低時施焊，適當采取了預熱手段。

其次要預防的缺陷是未熔合和未焊透，該缺陷可導致焊縫內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。防止搖臂焊接出現(xiàn)未熔合和未焊透的措施有:①焊接搖臂時正確選擇對口間隙，焊前注意坡口兩側(cè)及層間熔渣和污物的清理。②按工藝正確選擇焊接規(guī)范、焊接電流、電弧電壓、焊接速度。③焊接搖臂注意焊槍角度的調(diào)整，使熔合均勻且熔透。

此外，還需防止夾渣缺陷，夾渣會降低焊縫的塑性和韌性，其尖角往往造成應(yīng)力集中，頂點常形成裂紋。防止搖臂焊接出現(xiàn)夾渣的措施有:①正確選擇搖臂焊接規(guī)范，適當增加線能量，防止焊縫冷卻過快，改善熔渣浮出熔池的條件。②焊前進行油污、氣割殘渣、銹的清理。改進坡口設(shè)計，在原基礎(chǔ)上增加坡口角度2-3度，利于清除坡口面及層面熔渣。③提高焊接技術(shù)水平，正確、有規(guī)則地運條，攪拌熔池，促使鐵水與熔渣的分離。

3 結(jié)論

3.1 公司通過對搖臂斷裂的分析，制定解決問題方法并采取了預防斷裂的措施，明顯減少了搖臂斷裂的發(fā)生，降低了三包維修費用，同時提高了裝載機的可靠性。

3.2 把研究搖臂斷裂問題重點放在如何防止產(chǎn)生裂紋和有裂紋傾向的焊接缺陷問題的預防上，使得問題簡化，成效顯著，它為同行業(yè)解決類似問題提供了借鑒。

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