吊臂焊接变形的控制VIP

热加工工艺 2 0 0 7年第3 6卷第7期 W e l d i n g 焊接 切割 2 母材和复层母材 且必须完全盖满基层焊缝和基 层母材 不能有裸露的基层焊缝和基层母材直接 与复合层相焊 1 1 不锈钢复合钢板焊接的关键是提高焊缝 一次合格率 减少焊缝返修次数 因其焊缝组织和 性能十分不均匀 返修时经常会产生热裂纹 同一 部位的返修一般不超过两次 吊臂焊接变形的控制 We l d i n g D e f o r ma t i o n C o n t r o l f o r D e r r i c k B o o m 李杰峰 石家庄煤矿机械有限责任公司 河北 石家庄0 5 0 0 3 1 摘要 为有效控制具有 偏头 结构的折臂吊固定臂的焊接变形 就其焊接变形的各种影响因素进行分析 提出了相应的控制措施 关键词 焊接变形 热过程 焊接工艺 反变形 中图分类号 T G 4 0 4文献标识码 B文章编号 1 0 0 1 3 8 1 4 2 0 0 7 0 1 0 0 9 0 0 2 某公司新开发的Q Y S 1 2 Z 折臂吊注重先 进技术和新材料的应用 结构形式更加合理 整机 重量进一步减轻 适应了市场需求 是具有先进水 平的随车起重机产品 其八边形固定臂因一侧有 油缸支座而呈现出 偏头 的不对称结构 如图1 所示 固定臂与伸缩臂侧间隙小 焊接过程中在支 座 偏头 侧吊臂局部区域因焊缝多 加热多而 在冷却凝固的热过程中 由于不均匀温度场 会导 致焊件不均匀的膨胀和收缩 从而使焊件内部产 生焊接应力而引起向 偏头 侧的弯曲变形 产生 焊接弯曲变形后 必将影响结构件尺寸精度和外 形 影响着工艺流程的正常进行 且臂类结构焊后 难以矫正残余弯曲 扭曲变形 使修整费用增加 生产成本上升 生产周期加长 引起产品质量不稳 定等诸多不良后果 甚至影响吊臂的使用功能而 造成报废 因而对变形进行预测 分析并采用合理 的方法予以控制是其制造的关键 1影响因素 在工程焊接实践中 由于各种因素的综合作用 焊接残余变形的规律比较复杂 了解各因素单独 作用的影响便于对结构件具体情况做具体的综合 分析 对影响具体结构件焊接变形的主要因素进行 分析 掌握其影响规律 即可采取合理的控制措施 1 1焊缝截面积 吊臂材料采用性能优良高强度钢板 焊接时 不需预热 在保证吊臂强度的情况下 可相对减小 板厚 再按板厚来选取工艺上允许的最小焊缝尺 寸 这样便可采用小尺寸焊缝 减小了焊缝截面 积 在保证焊接质量的前提下 尽可能采用较小的 坡口尺寸 角度和间隙 也可减少热输入 焊接 变形也小 亦使焊接工作量减小 即使多层焊接 时 每层焊缝的热输入比一次完成的单层焊时的 热输入小得多 加热范围窄 冷却快 产生的收缩变 形小得多 而且前层焊缝焊成后都对 下层焊缝形成约束 因此 多层焊时的 纵向收缩变形比单层焊时小得多 而 且焊的层数越多 纵向变形越小 1 2焊接设备 焊接热输入的影响 一般情况下 热输入大时 加热的高温区范围大 冷却速度慢 使接头塑性变 收稿日期 2 0 0 7 0 1 1 1 作者简介 李杰峰 1 9 7 4 男 河北平山人 工程师 电话 0 3 1 1 8 5 9 1 6 7 8 4 E m a i l l j i e f e n g s o h u c o m 支座吊臂筋板 图1固定臂示意图 9 0 热加工工艺 2 0 0 7年第3 6卷第7期 W e l d i n g 焊接 切割 2 形区增大 与其他电弧焊相比 C O2气体保护焊具 有生产率高 焊接成本低 抗锈能力强 焊后无须 清渣的优点 在其他条件如焊缝断面积等相同情 况下 同时由于C O2气体保护焊焊丝细 电弧电流 密度大热量集中 加热面积小 以及C O2气流的 冷却作用 所以 工件的焊接变形也较小 另外 既 为了有较大焊接熔深 又使焊缝外形美观 飞溅 小 我们选用K R 5 0 0焊机 用8 0 A r 2 0 C O2 的混合气体做保护气进行施焊 焊接时适当降低 规范 选用了较低的线能量 采用较小的热输入 这样可有效地减小焊接变形 线能量可根据焊缝 截面积或已知焊脚高选用 按q v 3 7 0 0 0 FH或qv 2 0 0 0 0 K 2进行估算 1 采用合适的工艺参数 进行 工艺评定后施焊 式中 q v为焊接线能量 J c m F H为焊缝截面积 c m 2 K为已知焊脚高 c m 当 然 线能量也不能过低 以至影响焊接质量 1 3材料因素 吊臂材料采用优质高强度钢板 板材平整度 高 在剪板机下料 数控折弯机折弯 坡口加工后 保证了各单件精度 吊臂用专用工装进行组对 焊 缝对称 在自动焊机上焊接 完全保证了吊臂焊后 形位公差 无扭曲变形 1 4焊接结构 偏头部分焊后冷却时收缩引起的塑性变形量大 必会产生向 偏头 弯曲 单靠调整焊接顺序不能对 焊接变形进行有效的控制 弯曲量的大小 单道焊缝 纵向收缩可由下式粗略估算 L 0 8 6 1 0 6 q vL 1 式中 L为焊缝纵向收缩量 c m q v为焊接线能 量 J c m L为总焊长度 c m 再由L可估算出吊 臂全长范围内的弯曲扰度a 1 5焊接顺序 因为断续焊接变形较小 可先断焊 后满焊 并尽量采用对称焊接 使焊接变形相互抵消 减小 变形 1 6焊工水平 焊工的实际操作水平往往决定了焊缝的质 量 因此加强焊工的技能训练也是保证焊缝质量 的重要因素 2工艺措施 吊臂和支座先分别组对 点固 焊接 修整校 形合格 再划线整体组对各件 点固 清渣 采用反变形方法控制焊后的弯曲变形 将两件 固定臂按图2所示背对背靠在一起 支座部分在外 侧 在支座对应的两吊臂中间加三件垫板 垫板厚 度可比估算弯曲度a 大1 2 m m 然后将两 端叠靠紧 用卡板 图 3所示 卡在一起并点 固牢 这样产生一个相 反方向的变形来抵消 焊接后的变形 而后两件吊臂各焊缝对称焊接 各层清渣干 净 先对称断焊 再满焊 焊完一遍后再焊下一遍 直至焊完 焊后焊缝部位加垫木板 对焊件进行锤击 以 释放应力 待焊件完全冷却后 磨下卡板 对吊臂修整 经检验吊臂侧面全长28 0 0m m平面度为 2 5 小于工程机械焊接件通用技术条件的要求 3 与伸缩臂试穿顺畅 满足使用要求 合格 3结语 综上所述 在吊臂的焊接过程中 焊接变形是 不可避免的 通过分析各影响因素 便可采取有效 的工艺措施控制焊接变形 控制焊接变形在公差 要求之内 从而满足吊臂的使用性能和经济性能 的要求 实际生产中焊后不易修整的结构件 只有 通过经验积累 掌握影响变形的主要因素 采取相 应措施