李志軍

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545100）

斗桿是挖掘機(jī)的主要組成部分之一，承擔(dān)著主要的作業(yè)任務(wù)。斗桿可靠性的保證是挖掘機(jī)正常工作的必要條件。本文結(jié)合某款挖掘機(jī)斗桿的故障分析實(shí)例，系統(tǒng)闡述了挖掘機(jī)斗桿故障分析基本思路和流程。對(duì)挖掘機(jī)斗桿故障原因采用斷面解剖分析，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)查找故障原因進(jìn)行了闡述，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了焊接過(guò)程中焊道清根對(duì)保證焊縫熔合、焊縫組織強(qiáng)度的重要性。

1 故障件信息

某款斗桿在使用接近1 000 h后，前、中腹板對(duì)接焊縫附近出現(xiàn)板材斷裂，如圖1所示。

2 故障件解剖、宏觀斷口分析及焊縫觀察

2.1 故障件、試樣解剖

根據(jù)斷裂處開(kāi)口撕裂情況，判斷中腹板附近為起始斷裂處，故對(duì)中腹板進(jìn)行解剖，具體解剖情況見(jiàn)圖2。

2.2 宏觀斷口形貌分析

觀察失效件斷口，結(jié)合斷裂處撕裂的開(kāi)口情況，初步判斷斷裂始源于圖3（b）紅線框。此區(qū)域受到反復(fù)擠壓，斷口已經(jīng)被磨得很光滑。斷面表面無(wú)肉眼可見(jiàn)的宏觀塑性變形，在中腹板與上翼板的角焊縫斷面處可觀察到存在明顯的局部密集氣孔，填充物表現(xiàn)疏松（見(jiàn)圖 3（a））。

實(shí)測(cè)此處斷口距離對(duì)接焊縫大約在25～30mm，見(jiàn)下圖4所示。根據(jù)此處焊接工藝，可知開(kāi)裂始源于清根后人工施焊的角焊縫接頭與機(jī)器人施焊的角焊縫接頭交匯處。由于在較小區(qū)域內(nèi)焊接接頭較多，導(dǎo)致接頭處應(yīng)力集中較大，在外載作用下誘變成裂紋。

2.3 焊縫端面觀察及原因分析

對(duì)2#、3#樣焊縫橫端面進(jìn)行打磨，橫斷面情況如圖5所示。從接頭熔池形貌可判斷此處是單層單道焊，且在完整的接頭熔合線外側(cè)區(qū)域分布有不明的填充物（見(jiàn)圖5中綠色圖框處），即角焊縫沒(méi)有將中腹板和上翼板連接在一起。

對(duì)不明填充物進(jìn)行金相分析，發(fā)現(xiàn)此區(qū)域的組織與焊縫一致。

工藝規(guī)定在施焊對(duì)接焊縫端頭附近的角焊縫時(shí)，需對(duì)此處對(duì)接焊縫端頭進(jìn)行清根操作，清除氣刨渣和焊縫熔渣直至母材表面露出，才可進(jìn)行角焊縫填充，且焊縫為單層單道焊。由于填充物金相組織與焊縫組織相同，且結(jié)合圖3（a）斷面存在局部密集氣孔的現(xiàn)象，由此可推斷此疏松的填充物為角焊縫清根時(shí)殘留下來(lái)的氣刨渣和熔渣，由于角焊縫焊接前未清除干凈，角焊縫焊接時(shí)未能將其重熔導(dǎo)致熔渣與上翼板的結(jié)合面較弱，在外界應(yīng)力作用下最終較弱結(jié)合面處被撕開(kāi)導(dǎo)致斷裂。

3 現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝檢查

3.1 清根工藝執(zhí)行情況

從圖6現(xiàn)場(chǎng)清根情況來(lái)看，氣刨渣和焊渣并未清除干凈（圖6箭頭處），且沒(méi)有將角焊縫的端頭刨掉10～30mm（圖6圓圈處），與工藝卡片要求不相符。

3.2 角焊縫與對(duì)接焊縫避開(kāi)情況

工藝要求在對(duì)接焊縫附近角焊縫至少50mm以上不焊，從現(xiàn)場(chǎng)看（圖8）角焊縫打底焊縫普遍離對(duì)接焊縫很近，甚至已經(jīng)匯集在一起，導(dǎo)致此處應(yīng)力集中，清根時(shí)會(huì)出現(xiàn)打底焊縫很難被完全刨掉，從而未能將應(yīng)力集中削弱或消除。

4 結(jié)論

綜上所述，可知開(kāi)裂起源于清根后焊接接頭和角焊縫接頭的交匯處；由于清根后的焊縫接頭距離對(duì)接焊縫較近而導(dǎo)致應(yīng)力集中較大，在外載作用下誘變成裂紋。同時(shí)清根時(shí)氣刨渣和焊渣殘留，也是導(dǎo)致此處開(kāi)裂的原因。

5 整改措施

焊接車(chē)間對(duì)焊接機(jī)器人程序進(jìn)行全面檢查，避免出現(xiàn)打底焊縫與對(duì)接焊縫距離過(guò)小的情況。

焊接車(chē)間加強(qiáng)檢查清根工藝紀(jì)律的執(zhí)行情況，確保將氣刨渣、焊渣全部清除方可再焊接，且要保證清根后的角焊縫接頭與對(duì)接焊縫接頭之間的距離。

對(duì)于結(jié)構(gòu)突變、主要受力結(jié)構(gòu)焊縫，必須保證清根后的焊縫質(zhì)量。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)挖掘機(jī)斗桿開(kāi)裂故障分析主要流程的闡述，點(diǎn)到了斗桿開(kāi)裂故障分析中應(yīng)關(guān)注的要點(diǎn)。并通過(guò)對(duì)故障件采用剖面分析、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方法查找故障原因，查找到了斗桿開(kāi)裂故障原因，極大地提高了開(kāi)裂故障分析的效率，為后續(xù)同類(lèi)產(chǎn)品的開(kāi)裂故障分析、控制措施實(shí)施提供了很好的參考。