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        聯(lián)接板組件焊接變形的研究

        2022-07-05 08:47:42劉云峰張玉娟鄭曉東
        科海故事博覽 2022年18期
        關鍵詞:焊縫變形工藝

        劉云峰 張玉娟 鄭曉東

        (1.中煤張家口煤礦機械有限責任公司,河北 張家口 075000;2.張家口職業(yè)技術學院,河北 張家口 075000)

        中部槽作為刮板輸送機的主要組成部分,其數(shù)量大,互換性要求高,其質量及壽命將直接影響到整機的穩(wěn)定性及壽命[1]。而聯(lián)接板組件作為中部槽的重要部件,其質量直接影響輸送機電纜槽的裝配質量及電纜的使用壽命。聯(lián)接板組件主要由各種零件加工后組對、焊接而成,焊接是其最終成形的必要手段。由于焊道在組件背面布置較多,焊接時極易產(chǎn)生焊接變形,對后續(xù)加工及電纜槽的組裝影響極大?;诖?,筆者進行了多種焊接工藝試驗,并通過零件下料預留工藝筋、組件焊后焊接變形的矯正等手段輔助,最終確定了一種焊接變形最小的工藝方法,為生產(chǎn)實際提供了技術支持。

        1 聯(lián)接板組件的結構及焊道布置

        1.1 聯(lián)接板組件的結構

        聯(lián)接板組件主要由聯(lián)接板、墊板、長板組成,其結構如圖1 所示。

        1.2 聯(lián)接板組件的焊道布置

        聯(lián)接板組件的焊道布置如圖1 所示,墊板與長板背面聯(lián)接部位四處為V 焊平,其余部位均要求12mm角焊縫。焊道基本布置在聯(lián)接板組件背面一側,正面只有一長道12mm 角焊縫。

        圖1 聯(lián)接板組件結構及焊道布置圖

        2 聯(lián)接板組件焊接變形分析

        2.1 聯(lián)接板組件焊接變形的影響

        1.聯(lián)接板組件焊接變形會導致組件產(chǎn)生立彎,進而影響組件上孔的位置度及組件外形質量。

        2.由于聯(lián)接板組件正反面焊道布置的不均勻性,極易使得組件正反面產(chǎn)生焊接變形,導致組件平面度超差,影響聯(lián)接板組件的外形質量及電纜槽的組裝效果。

        3.聯(lián)接板組件焊接變形后須增加矯正工序,降低了生產(chǎn)效率,提高了制造成本[2]。

        2.2 聯(lián)接板組件焊接變形產(chǎn)生的原因

        焊接變形產(chǎn)生的主要原因是焊接時的局部不均勻熱輸入,熱源只集中于焊接部位,且以一定的速度向前移動,形成了溫度梯度[3-4]。

        由于聯(lián)接板下方有兩缺口,在聯(lián)接板與長板焊接時,聯(lián)接板下方處于無約束、自由狀態(tài),熱量集中在聯(lián)接板上方,焊后極易使得聯(lián)接板組件產(chǎn)生立彎。

        由于聯(lián)接板組件正面焊道布置較少,背面焊道布置較多,正反面焊道布置極其不均勻,在焊接時熱量主要集中在組件背面,極易使得組件正反面產(chǎn)生焊接變形。

        總之,從聯(lián)接板組件結構來說,焊道布置不均勻是其產(chǎn)生焊接變形的一個主要原因。從制造工藝來說,不正確的焊接工藝是其產(chǎn)生焊接變形的另一個原因。

        3 聯(lián)接板組件焊接變形預防

        為了減小聯(lián)接板組件在焊接后的立彎,在聯(lián)接板下料時,在缺口處預留30mm 寬工藝筋。此預留的工藝筋不僅可以預防聯(lián)接板在下料時產(chǎn)生立彎,也可減小聯(lián)接板組件在焊接時產(chǎn)生的立彎。此工藝筋焊接過程中及焊后不進行切割,待將聯(lián)接板組件組裝、焊接在中部槽槽體上后再進行切割。

        從焊接工藝角度來講,合理的焊接工藝可有效減小焊接變形。為了減小聯(lián)接板組件正反面的焊接變形,筆者進行了四種焊接試驗,焊后進行了聯(lián)接板組件的平面度對比,最終確定了一種聯(lián)接板組件焊接變形最小的焊接工藝方法。

        4 聯(lián)接板組件焊接工藝試驗

        為了研究聯(lián)接板組件的焊接變形,根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗制定了以下四種焊接試驗方案。各方案焊接示意圖中數(shù)字代表焊接順序,箭頭代表焊接方向。試驗中采用富氬氣體保護焊,采用直徑為1.2mm 的ER50-6 焊絲,焊接電流220~280A,電壓23~30V。

        方案1 如圖2 所示:

        圖2 方案1 焊接示意圖

        方案1 采用整體從中間向兩側對稱焊接,背面缺口上方焊道分為兩段,16 代表長板與墊板背面V 焊焊道的蓋面及長板與墊板形成的拐角處的角焊縫,25 代表組件正面聯(lián)接板與長板的角焊縫。

        方案2 如圖3 所示:

        圖3 方案2 焊接示意圖

        方案2 采用整體從兩側向中間對稱焊接,背面缺口上方焊道分為兩段,16 代表長板與墊板背面V 焊焊道的蓋面及長板與墊板形成的拐角處的角焊縫,25 代表組件正面聯(lián)接板與長板的角焊縫。

        方案3 如圖4 所示:

        圖4 方案3 焊接示意圖

        方案3 采用整體從兩側向中間對稱焊接,背面缺口上方焊道分為兩段,16 代表長板與墊板背面V 焊焊道的蓋面及長板與墊板形成的拐角處的角焊縫,25 代表組件正面聯(lián)接板與長板的角焊縫。

        方案4 如圖5 所示:

        圖5 方案4 焊接示意圖

        方案4 采用整體從中間向兩側對稱焊接,背面缺口上方焊道分為兩段,16 代表長板與墊板背面V 焊焊道的蓋面及長板與墊板形成的拐角處的角焊縫,25 代表組件正面聯(lián)接板與長板的角焊縫。

        對上述四種方案的工件緩冷至室溫后測量其平面度,分別為4mm、6mm、7mm、1mm。

        5 聯(lián)接板組件焊接變形矯正

        采用方案4 聯(lián)接板組件焊接變形最小,不影響組件的正常使用,不予矯正。

        采用方案1~3,聯(lián)接板組件焊接變形較大,變形后聯(lián)接板組件向后彎曲。為了改善焊后組件的平面度,采用火焰對聯(lián)接板組件正面中間部位進行加熱,矯正后聯(lián)接板組件平面度可以控制在2mm 以內(nèi),可直接使用。

        6 結論

        本文通過對聯(lián)接板組件結構及焊道布置形式的分析,歸納出聯(lián)接板組件焊接變形產(chǎn)生的原因,并提出預防措施;通過多種焊接工藝試驗,尋找出一種焊接變形最小的焊接工藝方法,且采用這種方法聯(lián)接板組件焊后不需要進行矯正,為生產(chǎn)實際提供了技術支持。

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