王蒙，劉順潮，廖良金，胡曉微，張貝

（中車石家莊車輛有限公司，河北 石家莊 051430）

履帶起重機(jī)具有起重量大、可帶重行走、接地比壓小、作業(yè)靈活等優(yōu)勢。臂架是履帶起重機(jī)承載和運(yùn)送重物的關(guān)鍵部件，由于臂架工作的特殊環(huán)境及高風(fēng)險(xiǎn)性，采用高強(qiáng)度無縫鋼管制造臂架，對(duì)減輕自重、提高承載力有重要的意義。中車石家莊車輛有限公司生產(chǎn)的SCQUY型55t履帶起重機(jī)，臂架主弦管采用20Mn2鋼管（φ76×8）制造，腹管采用20鋼管（φ42×3）制造，兩種材料的化學(xué)成分如表1所示。本文通過對(duì)履帶起重機(jī)臂架3m接架焊接工藝過程以及異種鋼焊接接頭的焊接性進(jìn)行研究和分析，擬定出了20Mn2主弦管與20腹管異種鋼的焊接工藝參數(shù)、焊接順序以及焊接操作方法等，并在3m接架的批量生產(chǎn)過程中得到應(yīng)用，有力地保證了焊接質(zhì)量。

圖1 3m接架主視圖

表1 兩種材料的化學(xué)成分，wt %

1 焊接性分析

20Mn2鋼與20鋼主要以C-Mn為主，并輔以少量的合金元素，主要采用碳當(dāng)量計(jì)算法評(píng)定其焊接性。鋼的冷裂紋敏感性主要根據(jù)合金元素含量來評(píng)定，以國際焊接學(xué)會(huì)推薦的CE(IIW)應(yīng)用最廣，主要適用于中高強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)低合金鋼（Rm=400～700MPa，C≥0.18%）。

兩種鋼的碳當(dāng)量計(jì)算結(jié)果：

對(duì)于板厚小于20mm的鋼材，若CE（IIW）＜0.4%，則淬硬傾向不大，焊接性良好；若CE（IIW）=0.4%～0.6%，尤其是大于0.5%時(shí)，鋼材易淬硬，說明焊接性已經(jīng)變差，需采用合理的熱輸入量或者焊前預(yù)熱措施防止焊接裂紋產(chǎn)生。

由（2）式可知20Mn2鋼管熱影響區(qū)（HAZ）對(duì)冷裂紋敏感度較高，HAZ對(duì)焊接熱輸入敏感，焊接性較差，因此，在焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制熱輸入；由（3）式可知，20鋼管冷裂紋敏感度較低，焊接性良好。

2 焊接工藝

2.1 焊接方法及焊接材料選擇

在選擇焊接方法時(shí)，既要保證滿足異種鋼焊接接頭的質(zhì)量要求，又要盡可能考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。通過以上分析，主弦管與腹管焊接應(yīng)采用熱能集中，熱輸入較小的焊接方法；選用低碳、雜質(zhì)少的填充材料，焊接時(shí)填滿弧坑，保持良好的焊縫成型。采用Panasonic YD-500FR氣體保護(hù)焊機(jī)進(jìn)行焊接，保護(hù)氣體為80%CO2+20%Ar，焊絲選用金橋集團(tuán)生產(chǎn)的ER50-6焊絲，規(guī)格為1.2mm。

2.2 焊前準(zhǔn)備

焊接前，需對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行檢查，合格后方可進(jìn)入組裝工序。待焊部位表面和邊緣應(yīng)光潔、整齊、無毛剌、無裂紋等，不得有松散或很厚的氧化皮、渣皮、銹蝕、油污或其他雜質(zhì)。焊接前，不得將防飛濺液直接噴在施焊部位，應(yīng)噴在焊縫部位以外的區(qū)域。焊接環(huán)境溫度不得低于-10℃，如低于上述要求則不允許施焊，應(yīng)采取加熱或防護(hù)措施，確保接頭焊接處各方向不小于2倍板厚且不小于100mm范圍內(nèi)的母材溫度，不低于20℃；焊接區(qū)域的相對(duì)濕度不得大于90%；焊接區(qū)域內(nèi)應(yīng)適當(dāng)采取防風(fēng)措施，如使用擋風(fēng)板等，應(yīng)特別注意防止風(fēng)扇直吹焊接作業(yè)區(qū)域。

2.3 焊接工藝參數(shù)

焊接工藝參數(shù)如表2所示，焊接位置為平角焊。

2.4 焊接過程控制

2.4.1 組裝定位焊

定位焊工藝應(yīng)與正式焊接相同，應(yīng)處于易于打磨的位置，定位焊不得有裂紋、氣孔、未焊透等缺欠，定位焊存在上述缺欠時(shí)，應(yīng)打磨掉重新焊接。

表2 焊接工藝參數(shù)

為了保證臂架完整性，焊接時(shí)，禁止在主弦管或腹管上使用工藝?yán)?，必須使用工藝?yán)顣r(shí)應(yīng)在主弦管端頭多余部位焊接。

2.4.2 正式焊接

（1）焊接操作方法及順序。將組裝好的臂架放置在焊接平臺(tái)上，兩名焊工分別從臂架兩側(cè)同時(shí)施焊。進(jìn)行主弦管與豎直方向的腹管的焊接。焊接時(shí)，先焊接主弦管中間部位與腹管的焊縫，采用先焊相貫線內(nèi)側(cè)半段再焊相貫線外側(cè)半段的方法進(jìn)行焊接。中間部位的焊縫焊接完成后，向主弦管兩側(cè)左右交替焊接，同樣采取先焊相貫線內(nèi)側(cè)半段再焊相貫線外側(cè)半段的方法進(jìn)行焊接。

全部豎直方向腹管與主弦管的焊縫焊接完成后，將臂架順時(shí)針翻轉(zhuǎn)90°，按照上面的方法依次焊接主弦管與豎直方向腹管的焊縫。焊接完成后，繼續(xù)將臂架順時(shí)針翻轉(zhuǎn)90°，直到完成所有主弦管與豎直方向腹管焊縫的焊接。四根主弦管所形成四個(gè)面上的與腹管的焊縫焊接完成后，焊接對(duì)角線方向的斜拉腹管與主弦管的焊縫，焊接斜拉腹管與主弦管焊縫的時(shí)候采用對(duì)稱焊接的方法，先焊完平臺(tái)平面上斜拉腹管與主弦管焊縫的焊接，再將臂架翻轉(zhuǎn)180°進(jìn)行對(duì)角斜拉腹管與主弦管焊縫的焊接。

（2）焊接生產(chǎn)中的注意事項(xiàng)。相貫線采用分兩段焊接，焊后半段時(shí)起點(diǎn)和終點(diǎn)都要與前半段搭接一段，搭接長度以10mm為宜。焊接中應(yīng)控制合適的焊接速度，確保表面質(zhì)量和熔合良好。焊槍角度應(yīng)適當(dāng)朝向管壁較厚的主弦管方向，焊接收弧時(shí)，回?zé)欢伪ＷC熔合。焊接過程中，應(yīng)避免產(chǎn)生裂紋、未熔合、咬邊、氣孔等缺欠；焊接完畢，清理焊縫表面的熔渣飛濺物。

3 結(jié)語

（1）用富氬氣體保護(hù)焊和ER50-6焊絲進(jìn)行主弦管與腹管的焊接，焊接接頭經(jīng)外觀和濕法磁粉探傷檢測一次合格率達(dá)90%以上。

（2）采用本文的焊接工藝參數(shù)以及焊接順序進(jìn)行批量生產(chǎn)后，焊接質(zhì)量和焊接變形控制良好，滿足設(shè)計(jì)和使用要求，根據(jù)用戶反饋的，目前為止，沒有發(fā)生一例因?yàn)楸奂芎附邮Мa(chǎn)生的安全問題。

（3）3m接架主弦管與腹管的焊接工藝是合理的，是符合產(chǎn)品圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求的。