孔祥程

（青島科技大學機電工程學院， 山東 青島 266000）

1 箱體材料選用

以滾輪架減速機附圖箱體為例，此類箱體承受的負載較大，因此，對其強度要求較高，同時，為保證焊接質(zhì)量和效果，又要求材料的碳當量不能太高，保證所取材料的焊接性;為保證材料的通用性和合理的成本，選擇Q345B 等低碳結(jié)構(gòu)鋼比較合適，采取合理焊接工藝基本滿足減速機的制造、加工和使用要求。

大型焊接箱體結(jié)構(gòu)示意圖，見圖1。

2 制造中關(guān)鍵點控制及注意事項

2.1 焊接方法選擇

減速機在工作時，需要承受較大的負荷，所以箱體的焊縫要具有較好的焊接強度，且焊縫質(zhì)量要好，不得有夾渣、咬邊、裂紋及氣孔等缺陷。此外，由于減速機箱體在使用時要充填油液，焊后還應(yīng)進行相應(yīng)的無損檢測及煤油滲漏試驗，所有焊縫均不得有漏油的情況。對重要減速機或其某些重要部位采用手工焊能夠有效地避免氣孔及裂紋等缺陷的產(chǎn)生。

2.2 焊接應(yīng)力控制及消除

焊接時，從焊縫到母材各處受熱不相同，不均勻的溫度分布引起熱應(yīng)力和變形，受到外拘束的作用又會形成剩余應(yīng)力。焊完冷卻后，焊縫到母材形成不同的組織，這些組織的性能互不相同，強度、硬度、韌性、塑形不均勻，從而會在焊縫到母材的脆弱處發(fā)生損壞，為了獲得均勻的組織性能，消除殘余應(yīng)力，需要通過焊后熱處理進行調(diào)整和改善。

2.3 機加工過程控制點

對箱體機加工的技術(shù)要求最主要的就是上下箱體結(jié)合面的平面度、軸承孔的加工尺寸和幾何公差的控制。

圖1

3 焊接制作工藝

3.1 平臺

采用型鋼平臺作為箱體的鉚焊基準面，用水平儀校正，控制在同一水平面，平面度公差為2mm。平臺在經(jīng)過使用一段時間后要重新進行檢測，不合要求要重新進行校正和維修。

3.2 箱體組對

組對基準分別以箱體的上下殼體中間接觸面為基準，進行側(cè)板和兩端板的組對。對對接焊縫需要開X 型坡口，全熔透結(jié)構(gòu)；對角接焊縫開單v 雙面坡口，2mm鈍邊，并且組對時預(yù)留2mm 間隙。

3.3 箱體焊接

焊接采用手把焊填充，二保焊蓋面的焊接工藝，這樣最大限度地保證焊縫的強度，減少內(nèi)部氣孔的發(fā)生。CO2氣體要求純度為99.9%，露點在-40℃以下，雜質(zhì)總含量＜0.02%，水分＜0.005mL/L。焊絲選用藥芯焊絲TY51B。

（1）焊前清理。焊前坡口及氧化皮要砂輪磨光機打磨干凈，對于水、油等采用火焰烘烤，對于一些較難清洗的油污，可以采用丙酮或乙醇清洗。

（2）焊接順序。先分片組焊，在平臺上將板材組對焊接為板片，然后，組焊成上下殼體，再組對軸承定位板，最后組對焊接各肋板。焊接軸承座時，先將組對在一起的肋板與軸承座部件點焊在殼體上，然后，按照先焊接肋板與殼體之間的角焊縫，再焊接軸承座與殼體之間的焊縫，最后，按照兩側(cè)對稱焊接的方法進行殼體角焊縫的焊接。

表1 上下殼體與軸承座焊接參數(shù)

4 焊接質(zhì)量控制

箱體在正常工作條件下，疲勞破壞是焊接結(jié)構(gòu)最普遍的破壞形式，而引起疲勞破壞是焊縫缺陷周圍應(yīng)力集中引起的。過大的焊縫余高、咬邊、氣孔等焊縫表面缺陷都會影響焊縫的疲勞強度。對于箱外體焊縫便于處理，采用無損檢測如PT、MT 等檢測是否有缺陷，并用磨光機等工具進行處理；而對于箱內(nèi)焊縫，因大部分不便于觀察、檢測和處理，施焊條件差，更容易出現(xiàn)焊縫缺陷。對箱體立板盡量開內(nèi)坡口，先焊里面，焊完后，在外面用角向磨光機或碳弧氣刨清掉缺陷后再進行焊接，這樣更容易保證焊縫質(zhì)量。另外，值得注意的是，側(cè)板上的筋板盡量避免與側(cè)板出現(xiàn)焊縫交叉，因為交接處的焊縫，是焊接內(nèi)應(yīng)力峰值存在的地方，更容易出現(xiàn)裂紋。

5 箱體熱處理

由于箱體焊后焊縫及熱影響區(qū)組織的不均勻且存在較大的焊接變形和焊接內(nèi)應(yīng)力，因此，焊后應(yīng)根據(jù)減速機的重要程度進行相應(yīng)的熱處理。該Q345B 材料含碳量為0.2%左右，根據(jù)其鐵碳相圖采取相應(yīng)的熱處理。對批量生產(chǎn)的要有隨爐試板。首先，對于使用精度要求較高的減速機，焊接箱體在粗鏜加工后需要再進行一次低溫時效處理，這樣可以消除焊接殘余應(yīng)力及粗加工時產(chǎn)生的加工應(yīng)力，保證箱體的加工精度和使用精度；其次，是利用低溫時效處理的“硬化效應(yīng)”提高箱體的力學性能，實現(xiàn)強度最佳化。同時，使固溶體析出到所需的程度，以形成最佳析出物，這種方法與高溫時效相比，能獲得析出物密度較高和分布較均勻的效果，因此，可顯著提高材料的強度、抗應(yīng)力性和耐腐蝕性。

6 箱體加工工藝分析

焊接箱體所加的加工余量要考慮焊縫可能存在的缺陷，加工后的焊縫強度是否滿足設(shè)計要求，坡口形式在加工完后是否滿足焊縫強度。箱體的加工是否符合要求，取決于箱體的位置尺寸、幾何尺寸和表面粗糙度的加工。另外，為避免應(yīng)力集中，所有板邊都要進行倒角處理。

6.1 箱體主要位置尺寸

（1）箱體軸承座孔與軸是配合尺寸，一般按基軸制設(shè)計，軸承座的內(nèi)孔一般選擇H7。

（2）箱體中心距實際上就是相互嚙合的齒輪副的中心距，中心距的大小控制齒輪副的側(cè)隙大小。

（3）油標孔與油標尺為配合尺寸，一般按基軸設(shè)計，為過渡配合。

（4）軸承蓋槽的加工決定減速機是否漏油，因為軸承蓋與該槽是配合尺寸，安裝后保證密封。

6.2 箱體幾何尺寸

（1）上下蓋面結(jié)合面的平面度直接影響減速器的密封情況。

（2）軸承座孔的軸線的平行度，影響齒輪的裝配精度，平行度的大小會影響齒輪的運轉(zhuǎn)精度。

6.3 箱體加工表面粗糙度

上下箱體結(jié)合面、軸承座孔都要求有較好的表面粗糙度。

7 結(jié)語

以上內(nèi)容主要介紹了減速機焊接箱體制作中一些關(guān)鍵點，實際上，只要嚴格按相應(yīng)的工藝規(guī)程進行操作，一定能制造出合格的減速機，并滿足相應(yīng)設(shè)備上減速機的使用要求。