挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件焊接工藝及變形研究

1、挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件焊接工藝及變形研究摘 要挖掘機(jī)的車架及工作裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輪廓尺寸大，它的制造精度和可靠性對(duì)整機(jī)的性能發(fā)揮，使用壽命及可靠性影響很大。本課題目的是通過(guò)研究大型結(jié)構(gòu)件的焊接制造技術(shù)的幾個(gè)主要方面從而找到提高公司結(jié)構(gòu)件制造水平的方法。結(jié)構(gòu)件的預(yù)處理方面，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外各預(yù)處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)的比較，選擇適合公司現(xiàn)實(shí)的預(yù)處理方法；在結(jié)構(gòu)件的焊接外觀質(zhì)量方面，針對(duì)現(xiàn)狀，搞清癥結(jié)，提出提高質(zhì)量的技術(shù)方法；在焊接內(nèi)部質(zhì)量方面，焊接缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)疲勞性能的影描述是工程中常遇到的模糊不確定問(wèn)題之一，探討用模糊集理論來(lái)處理；焊接變形在施工中極易發(fā)生，而且危害性大，如何防止和矯正焊接變形總結(jié)出一些行之有效的方法和

2、措施，介紹了數(shù)值模擬技術(shù)在焊接變形預(yù)測(cè)中的應(yīng)用；在焊接變位器的使用方面，分析挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外挖掘機(jī)生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)實(shí)際狀況，研究變位器械對(duì)接構(gòu)件的適應(yīng)性:文章最后探討了挖掘機(jī)拼焊工裝的設(shè)計(jì)方法和基本原則。關(guān)鍵詞：1，挖掘機(jī)2，焊接3，結(jié)構(gòu)件Welding Process and Deformation of ExcavatorStructureABSTRACTExcavator frame and device structure is complex, the outline of large size, its manufacturing accuracy and reli

3、ability of the performance of the machine to play, life and reliability impact. The purpose of this project is to find several key aspects of welding manufacturing technology of large-scale structure of the corporate structure and manufacturing standards. Pretreatment of the structure, through the c

4、omparison of the advantages and disadvantages of various pretreatment methods of the domestic and foreign, for the company's reality pretreatment; appearance in the structure of the welding quality for the status , and sorting out the crux of the problem, proposed to increase the quality techniq

5、ues; in the welding of the internal quality welding defects described the impact of structural fatigue performance is one of the uncertain fuzzy problems encountered by the project often to explore the fuzzy set theory to deal with; welding deformation occurs easily in the construction and hazards l

6、arge, how to prevent and correct welding deformation summarize some of the effective methods and measures to introduce the numerical simulation technology in welding deformation prediction; welding positioner's use, analysis of the structural characteristics of the excavator structure production

7、 of the actual situation, combined with the excavator manufacturers at home and abroad, to study the adaptability of the deflection device docking component:Finally, discusses the the excavator tailor welded tooling design methods and basic principles. KEY WORDS: 1，Excavator 2，Welding 3，Structure 目錄

8、前言1第1章 概述21.1 挖掘機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介21.1.1 挖掘機(jī)介紹21.1.2 挖掘機(jī)構(gòu)成及分類21.1.3國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)發(fā)展概況21.1.4國(guó)外挖掘機(jī)發(fā)展概況31.2挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件焊接目前存在的問(wèn)題41.3解決方法及本課題主要內(nèi)容5第2章 焊接前預(yù)處理方法62.1 焊前預(yù)處理目的62.2 預(yù)處理分類及比較62.3 工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件預(yù)處理特點(diǎn)82.4 預(yù)處理表面清潔度的標(biāo)準(zhǔn)82.5 工程機(jī)械采用預(yù)處理的現(xiàn)狀與趨向8第3章 結(jié)構(gòu)件焊接工藝規(guī)范103.1 焊接材料與方法103.3 焊接前預(yù)熱113.4 焊接過(guò)程12第4章 焊接缺陷與質(zhì)量檢驗(yàn)164.1結(jié)構(gòu)件常見(jiàn)的焊接缺陷及焊縫質(zhì)量要求164.1.2結(jié)構(gòu)件焊

9、縫質(zhì)量要求164.2焊縫檢驗(yàn)方法18第5章 挖掘機(jī)焊接變?yōu)闄C(jī)械的應(yīng)用205.1 焊接變位機(jī)的基本概念205.2 對(duì)焊接變位機(jī)的選型要求205.3幾種常用焊接變位機(jī)215.4焊接變位機(jī)在工程機(jī)械中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)22第6章 結(jié)構(gòu)件焊接變形分析246.1焊接變形的主要形式、產(chǎn)生的原因及危害246.1.1焊接變形的主要形式246.1.2焊接變形產(chǎn)生原因246.1.3焊接變形的危害246.2焊接變形控制措施256.2.1反變形法256.2.2背靠背剛性固定法266.2.3制定合理的焊接方法266.2.4焊后矯正措施27結(jié)論29謝 辭I參考文獻(xiàn)II外文資料翻譯III前言近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展

10、，我國(guó)重型機(jī)械制造業(yè)取得了令人矚目的成就。我國(guó)不僅是世界鋼材消耗大國(guó)，也是一個(gè)世界機(jī)械制造業(yè)大國(guó)。鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，給我國(guó)焊接行業(yè)，尤其是重型機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)焊接技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了很大的發(fā)展空間。隨著焊接結(jié)構(gòu)件在挖掘機(jī)中所占的比重日益增大，近年來(lái)各先進(jìn)國(guó)家的挖掘機(jī)制造工廠對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理性均給予了充分重視，投入了較多的研究力量。但是我國(guó)目前的情況是搞產(chǎn)品設(shè)計(jì)的偏重于傳動(dòng)設(shè)計(jì)，對(duì)焊接工藝缺乏了解，而焊接工作者則偏重于工藝，因此，對(duì)挖掘機(jī)焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理性研究幾乎無(wú)人問(wèn)津。挖掘機(jī)焊接件的結(jié)構(gòu)形狀及載荷情況都很復(fù)雜，特別是關(guān)鍵部位的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，又極易被設(shè)計(jì)人員所忽視，幾十年來(lái)發(fā)生的不少有名

11、的災(zāi)難性工程破壞事故中，大量是與結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)部位設(shè)計(jì)不當(dāng)有關(guān)。所以本文以這幾個(gè)月在公司實(shí)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)就挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)件焊接工藝闡述一些本人的觀點(diǎn)。 第1章 概述1.1 挖掘機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介1.1.1 挖掘機(jī)介紹挖掘機(jī)，又稱挖掘機(jī)械（excavating machinery)，是用鏟斗挖掘高于或低于承機(jī)面的物料，并裝入運(yùn)輸車輛或卸至堆料場(chǎng)的土石方機(jī)械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及經(jīng)過(guò)預(yù)松后的土壤和巖石。從近幾年工程機(jī)械的發(fā)展來(lái)看，挖掘機(jī)的發(fā)展相對(duì)較快，而挖掘機(jī)作為工程建設(shè)中最主要的工程機(jī)械機(jī)型之一，其正確的選型也就顯得更為重要。1.1.2 挖掘機(jī)構(gòu)成及分類常見(jiàn)的挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)包括，動(dòng)力裝置，工作裝置，回轉(zhuǎn)機(jī)

12、構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)和輔助設(shè)施等。從外觀上看，挖掘機(jī)由工作裝置，上部轉(zhuǎn)臺(tái)，行走機(jī)構(gòu)三部分組成。 根據(jù)其構(gòu)造和用途可以區(qū)分為：履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉(zhuǎn)、非全回轉(zhuǎn)、通用型、專用型、鉸接式、伸縮臂式等多種類型。工作裝置是直接完成挖掘任務(wù)的裝置。它由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗等三部分鉸接而成。動(dòng)臂起落、斗桿伸縮和鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)都用往復(fù)式雙作用液壓缸控制。為了適應(yīng)各種不同施工作業(yè)的需要，挖掘機(jī)可以配裝多種工作裝置，如挖掘、起重、裝載、平整、夾鉗、推土、沖擊錘等多種作業(yè)機(jī)具?；剞D(zhuǎn)與行走裝置是液壓挖掘機(jī)的機(jī)體，轉(zhuǎn)臺(tái)上部設(shè)有動(dòng)力裝置和傳動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)是挖掘機(jī)的動(dòng)力源，大多采用柴油要在方便的場(chǎng)

13、地，也可改用電動(dòng)機(jī)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)液壓泵將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給液壓馬達(dá)、液壓缸等執(zhí)行元件，推動(dòng)工作裝置動(dòng)作，從而完成各種作業(yè)。1.1.3國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)發(fā)展概況 中國(guó)的挖掘機(jī)生產(chǎn)起步較晚，從1954年撫順挖掘機(jī)廠生產(chǎn)第一臺(tái)機(jī)械式單斗挖掘機(jī)至今，大體上經(jīng)歷了測(cè)繪仿制、自主研制開(kāi)發(fā)和發(fā)展提高等三個(gè)階段。 新中國(guó)成立初期，以測(cè)繪仿制前蘇聯(lián)20世紀(jì)3040年代的W501.W502.W1001.W1002等型機(jī)械式單斗挖掘機(jī)為主，開(kāi)始了中國(guó)的挖掘機(jī)生產(chǎn)歷史。由于當(dāng)時(shí)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，先后建立起十多家挖掘機(jī)生產(chǎn)廠。1967年開(kāi)始，中國(guó)自主研制液壓挖掘機(jī)。20世紀(jì)80年代末，中國(guó)挖掘機(jī)生產(chǎn)廠已有30多家，生產(chǎn)機(jī)型達(dá)

14、40余種。中、小型液壓挖掘機(jī)已形成系列，斗容有0.12.5 立方米等12個(gè)等級(jí)、20多種型號(hào)，還生產(chǎn)0.5-4.立方米以及大型礦用10立方米、12立方米機(jī)械傳動(dòng)單斗挖掘機(jī)，1立方米隧道挖掘機(jī)，4立方米長(zhǎng)臂挖掘機(jī)，1000立方米/h的排土機(jī)等，還開(kāi)發(fā)了斗容量0.25立方米的船用液壓挖掘機(jī)。但總的來(lái)說(shuō)，中國(guó)挖掘機(jī)生產(chǎn)的批量小、分散，生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量等與國(guó)際先進(jìn)水平相比，有很大的差距。 改革開(kāi)放以來(lái)，積極引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，以促進(jìn)中國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)的發(fā)展。通過(guò)數(shù)年引進(jìn)技術(shù)的消化、吸收、移植，使國(guó)產(chǎn)液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品性能指標(biāo)全面提高到20世紀(jì)80年代的國(guó)際水平，產(chǎn)量也逐年提高。由于國(guó)內(nèi)對(duì)液壓挖掘機(jī)

15、需求量的不斷增加且多樣化，在國(guó)有大、中型企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，牽動(dòng)了一些其他機(jī)械行業(yè)的制造廠加入液壓挖掘機(jī)行業(yè)。 業(yè)內(nèi)人士指出，中國(guó)單斗液壓挖掘機(jī)應(yīng)向全液壓方向發(fā)展;；而對(duì)于大型及多斗挖掘機(jī)，由于液壓元件的制造、裝配精度要求高，施工現(xiàn)場(chǎng)維修條件差等，則仍以機(jī)械式為主。應(yīng)著手研究、運(yùn)用電液控制技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)液壓挖掘機(jī)操縱的自動(dòng)化。 1.1.4國(guó)外挖掘機(jī)發(fā)展概況第一臺(tái)手動(dòng)挖掘機(jī)問(wèn)世至今已有130多年的歷史，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動(dòng)半回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)到電力驅(qū)動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)全回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)，應(yīng)用機(jī)電液一體化技術(shù)的全自動(dòng)液壓挖掘機(jī)的逐步發(fā)展過(guò)程。 由于液壓技術(shù)的應(yīng)用，20世紀(jì)40年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘

16、機(jī)，20世紀(jì)50年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶式全液壓挖掘機(jī)。20世紀(jì)60年代起，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國(guó)挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快產(chǎn)量猛增。19681970年間，液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的83%，目前已接近100%。 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的挖掘機(jī)生產(chǎn)較早，法國(guó)、德國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、日本等是斗容量3.5-40 m3單斗液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國(guó)，從20世紀(jì)80年代開(kāi)始生產(chǎn)特大型挖掘機(jī)。從20世紀(jì)后期開(kāi)始，國(guó)際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。 1.2挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件焊接目前存在的問(wèn)題1、結(jié)構(gòu)件的預(yù)處理水平低，主要是鋼板下料件拼焊前的預(yù)處

17、理除油除銹能力差，使得焊接易出現(xiàn)夾渣、氣孔等缺陷，嚴(yán)重影響焊縫質(zhì)量。同時(shí)，結(jié)構(gòu)件表面清潔度不夠，油漆附著力差，使得整機(jī)油漆由銹蝕而至脫落，造成惡劣影響。2、焊縫表面質(zhì)量差。焊接件的外觀質(zhì)量不僅對(duì)整機(jī)的外觀質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，而且影響焊縫質(zhì)量從而影響結(jié)構(gòu)件可靠性能，直觀反映一個(gè)企業(yè)的工藝水平和質(zhì)量管理水平，影響企業(yè)形象。3、焊接內(nèi)部缺陷評(píng)定困難。制造過(guò)程中各種因素常使焊接結(jié)構(gòu)(焊縫)產(chǎn)生各種缺陷(裂紋、未焊透、未熔合、夾渣和氣孔等)，這些缺陷嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命。如何在整個(gè)焊接過(guò)程中最終完全發(fā)現(xiàn)并正確評(píng)定尚待解決技術(shù)和檢驗(yàn)設(shè)備上的問(wèn)題。4、焊接變形不能得到有效的控制。挖掘機(jī)下架履帶盒變形

18、及動(dòng)臂不能跑坐標(biāo)加工等現(xiàn)象均說(shuō)明焊接變形的復(fù)雜性。這既影響裝配精度，又影響整機(jī)使用性能。對(duì)此，如何以理論分析結(jié)合有限元計(jì)算，正確估算焊接變形用以指導(dǎo)實(shí)踐上還需研究。5、焊接生產(chǎn)率低下，難以滿足大批量生產(chǎn)挖掘機(jī)的需要。研究選用合適的、專用的焊接變位機(jī)械，使得工件能迅速變位將焊縫至最佳位置，從而避免立焊、仰焊，提高焊接質(zhì)量，使焊接生產(chǎn)效率達(dá)到一個(gè)先進(jìn)水平。6、結(jié)構(gòu)件毛坯精度低，冷作生產(chǎn)率低下難以滿足大批生產(chǎn)的需要。這既有料上的因素，也有工裝上的因素。主要是工裝設(shè)計(jì)的合理性、系列化、裝夾的自動(dòng)化上還須上一個(gè)臺(tái)階。1.3解決方法及本課題主要內(nèi)容1、 針對(duì)鋼板料及結(jié)構(gòu)件預(yù)處理水平低給工廠帶來(lái)的困擾，認(rèn)真

19、研究挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外各種預(yù)處理的優(yōu)缺點(diǎn)，為工廠技術(shù)改造決策提供充分的技術(shù)分析依據(jù)。2、針對(duì)挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件焊接工藝不規(guī)范，以至于工廠生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量不高等現(xiàn)狀，研究制定出適合企業(yè)的挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件焊接工藝規(guī)范流程，為工廠的進(jìn)一步改善提供依據(jù)。3、針對(duì)焊接缺陷評(píng)定困難，考慮焊接過(guò)程形成的各種焊接缺陷的大小，在結(jié)構(gòu)件厚度上的位置和缺陷間的相互影響因素對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞壽命的影響，研究推導(dǎo)出缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度危害的量化指標(biāo)，從而制定出焊接缺陷的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，并用正確的方法和手段控制焊接全過(guò)程的質(zhì)量，防止焊接缺陷的漏檢、檢不出，形成結(jié)構(gòu)件斷裂的隱患，以至于影響到結(jié)構(gòu)件的可靠性。4、針對(duì)焊接生產(chǎn)率低下，可以

20、分析挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外挖掘機(jī)各專業(yè)廠家的生產(chǎn)實(shí)際狀況，取長(zhǎng)補(bǔ)短，研究變位機(jī)械對(duì)構(gòu)件的適應(yīng)性、使用的先進(jìn)性、系列化、專業(yè)化、模塊化，用于指導(dǎo)工廠的變位機(jī)械選裝，全面提高工廠的工藝裝備水平。5、針對(duì)挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的主要變形問(wèn)題，探討了焊接變形產(chǎn)生的機(jī)理，對(duì)如何防止和矯正焊接變形總結(jié)出一些行之有效的方法和措施，并介紹了數(shù)值模擬技術(shù)在焊接變形預(yù)測(cè)中的應(yīng)用，用于指導(dǎo)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及生產(chǎn)實(shí)踐。 第2章 焊接前預(yù)處理方法2.1 焊前預(yù)處理目的1、除去金屬表面附著的或生成的異物加油脂、灰塵、銹、氧化皮等。2、使金屬表面有一定的耐蝕性和粗糙度，提高底金屬與油漆或涂膜的附著力。以下因素影響著涂膜或油漆

21、壽命，它們對(duì)薄膜及油漆壽命的影響如表 21表 21 各種因素對(duì)油漆涂膜的影響影響因素影響率涂裝預(yù)處理55%噴涂次數(shù)20%涂料種類15%噴涂工藝10%可以看出，預(yù)處理好壞是影響油漆或涂膜壽命最大的因素，我國(guó)機(jī)械產(chǎn)品的外觀不良、油漆脫落的主要原因是結(jié)構(gòu)件沒(méi)有或預(yù)處理不當(dāng)造成的。2.2 預(yù)處理分類及比較預(yù)處理分為兩大類：1、化學(xué)處理(酸洗法)2、機(jī)械處理。工程機(jī)械習(xí)慣上又細(xì)分為前處理、中處理、后處理。前處理：對(duì)整塊鋼板的預(yù)處理。中處理：對(duì)己切割成型的鋼板進(jìn)行預(yù)處理。后處理：對(duì)己焊接成的鋼板進(jìn)行預(yù)處理。酸洗法(化學(xué)處理)的優(yōu)點(diǎn);1、不會(huì)使基體變形;2、每個(gè)角落的銹都能清除干凈，3、效率高。酸洗法的缺點(diǎn)

22、：1、除油不充分時(shí)，酸洗法不能完全除銹;2、酸洗后處理不當(dāng)，會(huì)發(fā)生第二次更嚴(yán)重的銹蝕;3、污染環(huán)境;4、一次投資大。機(jī)械處理的優(yōu)、缺點(diǎn)一般來(lái)說(shuō)與酸洗法正好相反。通常不贊成用酸洗法，因?yàn)樗娜秉c(diǎn)十分明顯。目前在行業(yè)中普遍采用的噴、拋丸法和人工打磨法的比較見(jiàn)下表 22。表 22 噴丸、拋丸、人工打磨的比較噴丸拋丸人工打磨原理以壓縮空氣為動(dòng)力，將拋丸加速噴射到工件表面利用離心力將彈丸加速拋射到工件表面用圓盤打磨器、電動(dòng)工具、人工進(jìn)行清理效果能將氧化皮、銹完全去除，形狀復(fù)雜的工件可以處理能將氧化皮、銹完全去除，對(duì)復(fù)雜的工件有清理不到的死角，不能對(duì)薄壁清理除銹，但難以出去氧化皮效率較高高（適于大批量生產(chǎn)

23、）低消耗費(fèi)用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資低，維修便宜一次性投入高，維修成本高低成本中高低介質(zhì)可用各種不同的介質(zhì)不能用輕而細(xì)小的介質(zhì)三種機(jī)械預(yù)處理所采用的設(shè)備:1、前處理：一般采用鋼板預(yù)處理成套設(shè)備，以買國(guó)外設(shè)備為主。2、中處理：一般采用國(guó)產(chǎn)的拋丸室。3、后處理：介質(zhì)為玻璃微珠。拋丸室與中處理相同，但只適用于小型結(jié)構(gòu)件。2.3 工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件預(yù)處理特點(diǎn)1、工程機(jī)械產(chǎn)品批量小，品種復(fù)雜，規(guī)格多，生產(chǎn)不平衡。不宜采用高效率而投資大的預(yù)處理方法;2、工程機(jī)械零部件復(fù)雜，尺寸重量相差懸殊，大的可達(dá) 10m 左右，如挖掘機(jī)的動(dòng)臂，小的不足 30cm,重的可達(dá)數(shù)噸，輕的不足 1Kg。有薄板件、焊接件、鑄鐵、鑄鋼件等，拋丸

24、和人工打磨方法都不能有效地對(duì)這些工件進(jìn)行合乎質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)處理。3、工程機(jī)械工作環(huán)境差，因此，對(duì)預(yù)處理的質(zhì)量要求高，人工打磨無(wú)法滿足其質(zhì)量要求。由此對(duì)工程機(jī)械而言，采用噴丸法是最合適的。2.4 預(yù)處理表面清潔度的標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)采用國(guó)標(biāo) GB8923-88“涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”。這標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IS08501-1:1988涂裝油漆和有關(guān)產(chǎn)品前鋼材預(yù)處理，-表面清潔度的目視評(píng)定第一部分:未涂裝過(guò)的鋼材和全面清除原有涂層后的鋼材的銹蝕等級(jí)、除銹等級(jí)對(duì)工程機(jī)械來(lái)說(shuō)，實(shí)際上很少按這些標(biāo)準(zhǔn)辦事，甚至在大多數(shù)企業(yè)內(nèi)，連標(biāo)準(zhǔn)中的照片也沒(méi)有，更談不上質(zhì)量檢查。工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件的除銹等級(jí)，可定為 Sa1 級(jí)。

25、其特征為：表面應(yīng)無(wú)可見(jiàn)的油脂和污垢，并且沒(méi)有附著不牢的氧化皮、鐵銹和油漆涂層等附著物。2.5 工程機(jī)械采用預(yù)處理的現(xiàn)狀與趨向80年代末期至90年代初，一些比較大的工程機(jī)械企業(yè)為了提高質(zhì)量，利用國(guó)家貸款紛紛向國(guó)外購(gòu)置價(jià)昂的前處理設(shè)備。當(dāng)時(shí)形成一種概念，構(gòu)件的預(yù)處理就是進(jìn)口國(guó)外的成套設(shè)備，但實(shí)際上這些效率高、適于大批量生產(chǎn)的設(shè)備并不適用于小批量生產(chǎn)的工程機(jī)械。幾年過(guò)后，這些設(shè)備在大多數(shù)工廠中己被閑置起來(lái)。原因是用這種“先進(jìn)”設(shè)備成本太高。更主要的是前處理再好，若沒(méi)有好的后處理，根本不能保證產(chǎn)品的最終質(zhì)量。故此，前處理在工程機(jī)械行業(yè)中已基木被否定。隨后，人們?yōu)榱私鉀Q質(zhì)量問(wèn)題很快就將注意力放在國(guó)產(chǎn)的拋

26、丸室上。將已焊好的結(jié)構(gòu)件放在拋丸室內(nèi)進(jìn)行后處理，對(duì)小型結(jié)構(gòu)件尚可以，對(duì)大型的結(jié)構(gòu)件，如挖掘機(jī)的車架等就不能進(jìn)入目前國(guó)產(chǎn)拋丸室。另外，對(duì)于薄板件，同樣不能用拋丸方法處理。這就使得某些工廠提出了中處理的觀念對(duì)已被切割成形的鋼板進(jìn)行清理。已被切割的鋼板在中處理時(shí)除了除銹之處，還能將板上切割時(shí)留下的毛刺去除，便于無(wú)銹焊接而提高結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量。但其缺點(diǎn)仍和前處理一樣，仍需用人工打磨來(lái)進(jìn)行后處理。因而最終的預(yù)處理質(zhì)量還是不理想。對(duì)于中、小型的工程機(jī)械企業(yè)，100多萬(wàn)元的拋丸室還是過(guò)于昂貴，那就只有采用人工打磨或采用污染環(huán)境的噴砂方法了。實(shí)踐證明:拋丸室與人工打磨不能保證工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件的最終質(zhì)量。而結(jié)構(gòu)件的最

27、終質(zhì)量必須保證，這就需尋求一種新方法。那就是噴丸室，目前其成為工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件后處理方法的較好選擇。用噴丸方法，復(fù)雜工件的任何部位，只要噴槍能伸到就可以處理干凈。調(diào)整壓力后可以對(duì)薄板件進(jìn)行清理；噴丸室可大可小，隨用戶需要而決定。這些都是噴丸室的特點(diǎn)。噴丸室也有它的缺陷，其效率低于拋丸室。不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。但這些缺點(diǎn)對(duì)工程機(jī)械不重要。因?yàn)榕啃?、品種多，工件復(fù)雜正是工程機(jī)械的特點(diǎn)，而且噴槍數(shù)目可根據(jù)用戶需要而增加，滿足工程機(jī)械廠的批量生產(chǎn)是足夠的。噴丸室的另一個(gè)缺點(diǎn)是工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。但多增加一、兩個(gè)工人就可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。第3章 結(jié)構(gòu)件焊接工藝規(guī)范3.1 焊接材料與方法3.1.1挖掘機(jī)工況條件對(duì)材料的

28、要求挖掘機(jī)的工況條件十分惡劣, 除載荷復(fù)雜外( 交變載荷、沖擊載荷), 還需經(jīng)受嚴(yán)寒地區(qū)冬季(一4O左右)作業(yè)的考驗(yàn), 低溫作業(yè)和載荷的沖擊性是挖掘機(jī)工況條件的主要特點(diǎn)。焊接結(jié)構(gòu)的鋼材與焊材除應(yīng)滿足必要的強(qiáng)度和剛度要求外, 還應(yīng)滿足低溫沖擊韌度的要求。早期,挖掘機(jī)焊接結(jié)構(gòu)件選材原則局限于滿足強(qiáng)度要求,而對(duì)鋼材其它方面性考慮較少,因而在北方高寒地區(qū)作業(yè)的挖掘機(jī),斷裂事故時(shí)有發(fā)生。隨著挖掘機(jī)在使用過(guò)程中開(kāi)裂問(wèn)題的不斷發(fā)生，人們開(kāi)始意識(shí)到焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)按地區(qū)作業(yè)溫度的不同選擇結(jié)構(gòu)用鋼材,包括焊接材料,在氣溫偏低的地區(qū),鋼材和焊材的選擇除了強(qiáng)度指標(biāo)要求外,材料的低溫沖擊韌度,特別是一4 0 的沖擊韌度指標(biāo)

29、,成為必須滿足的條件。表31給出了挖掘機(jī)焊接結(jié)構(gòu)件主體常用材料的力學(xué)性能。 表31挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件材料力學(xué)性能分析3.1.2焊接材料與方法 焊接方法：熔化極氣體保護(hù)焊（MAG）（采用 80%Ar+20%CO2 混合氣體）。焊接材料1、焊接Q550鋼：選用焊絲SLD-70或等強(qiáng)度工藝匹配焊材。2、焊接DOMEX650MC鋼：選用焊絲SLD-70或等強(qiáng)度工藝匹配焊材。3、焊接20Mn2鋼：選用焊絲SLD-70或等強(qiáng)度工藝匹配焊材。4、焊接WELDOX700鋼及DOMEX700MC鋼：選用焊絲SLD-70或等強(qiáng)度工藝匹配焊材。5、焊接WELDOX900鋼及S890G1QL鋼：選用焊絲UnionX90或G

30、M120或等強(qiáng)度工藝匹配焊材。6、焊接WELDOX960鋼：選用焊絲UnionX90或GM120或等強(qiáng)度工藝匹配焊材。7、焊接WELDOX1100鋼：選用焊絲UnionX90或GM120或等強(qiáng)度工藝匹配焊材。3.3 焊接前預(yù)熱1、采用氧乙炔燃燒方式（或?qū)Ｓ没鹧婕訜崞鳎┻M(jìn)行加熱，預(yù)熱溫度用測(cè)溫計(jì)測(cè)量，預(yù)熱區(qū)域在焊縫左右150mm區(qū)域內(nèi)。2、預(yù)熱按照?qǐng)D31所示進(jìn)行加熱和測(cè)量溫度，如不能在反面預(yù)熱，也可在正面，但必須清除加熱過(guò)程中在焊縫及焊縫周圍25mm內(nèi)產(chǎn)生的積碳。圖31焊前預(yù)熱位置3、同鋼種焊接的預(yù)熱溫度和層間溫度取決于最大厚度的鋼板。4、不同鋼種焊接的預(yù)熱溫度和層間溫度由需要最高預(yù)熱和層間溫度

31、的鋼板決定。5、在焊接高強(qiáng)鋼時(shí)，必須按照下列規(guī)范選用相應(yīng)的預(yù)熱溫度和層間溫度，見(jiàn)表 32。當(dāng)溫濕度計(jì)測(cè)量環(huán)境溫度低于 5或環(huán)境相對(duì)濕度超過(guò) 60%時(shí)，則表內(nèi)所給溫度應(yīng)增加 25。如果被焊接工件屬剛性固定或焊接坡口角度及間隙增大時(shí)，則按表內(nèi)溫度相應(yīng)增加2550。6、在其它條件不變時(shí)，T形接頭應(yīng)比對(duì)接接頭的預(yù)熱溫度高5，若T 形接頭兩側(cè)角焊縫同時(shí)焊接時(shí)應(yīng)按對(duì)接接頭確定預(yù)熱溫度。7、對(duì)于板厚25mm，應(yīng)在停止加熱2min后進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于板厚 12.5mm，應(yīng)在停止加熱 1min 后進(jìn)行測(cè)量，以此類推。8、拼焊組對(duì)間隙不應(yīng)大于 2mm（1.5mm2mm 為最佳）。定位焊接（拼箱時(shí)的點(diǎn)焊）應(yīng)采用 ER5

32、0-6焊絲進(jìn)行定位焊接，定位焊縫長(zhǎng)度應(yīng)大于 40mm，間距宜為 500mm600mm，且不存在缺陷和氧化物，否則應(yīng)打磨清除干凈后重焊。具體按表3-1執(zhí)行。 表32預(yù)熱和層間溫度表3.4 焊接過(guò)程3.4.1焊接順序1、對(duì)于對(duì)接接頭、T形接頭和十字接頭坡口焊接，在工件放置允許條件或易于翻轉(zhuǎn)的情況下，宜采用雙面坡口對(duì)稱順序焊接。2、一般焊接，應(yīng)從約束端向自由端焊接，由焊件的中心或焊縫的中心向外側(cè)焊接。3、雙面坡口焊縫相比單面角焊縫，可有效的控制焊接變形，并且填充量要小，焊工更加節(jié)省勞動(dòng)時(shí)間，節(jié)省填充金屬。4、一般橫向的收縮比縱向的收縮要大，所以先焊接橫向焊縫，再焊接縱向焊縫。5、對(duì)于有對(duì)稱截面的構(gòu)件

33、，宜采用對(duì)稱于構(gòu)件中性軸的順序焊接。6、對(duì)雙面非對(duì)稱坡口焊接，宜采用先焊深坡口側(cè)部分焊縫、后焊淺坡口側(cè)、最后焊完深坡口側(cè)焊縫的順序。7、對(duì)于長(zhǎng)焊縫宜采用分段退焊法或與多人對(duì)稱焊接法同時(shí)運(yùn)用。3.4.2焊縫位置 應(yīng)確保焊縫處于水平或船形位置時(shí)進(jìn)行焊接，同時(shí)考慮熔池重力影響流動(dòng)方向的因素，要合理調(diào)整焊槍擺角角度。 不正確的焊接位置極易產(chǎn)生焊接缺陷，盡量采用水平位置焊接。3.4.3焊槍傾角和擺角 焊槍傾角應(yīng)控制在 70°-80°之間，多層多道焊接時(shí)應(yīng)對(duì)焊槍擺角進(jìn)行控制，保證焊絲直對(duì)焊接面，特別是進(jìn)行坡口面位置焊接時(shí)，保證焊絲盡可能直對(duì)焊接坡口面。（具體示意見(jiàn)圖32） 圖32焊槍傾

34、角與擺角3.4.4焊接要點(diǎn) 1、開(kāi)始焊接時(shí)應(yīng)距焊縫端部10-20mm區(qū)域進(jìn)行引弧,不斷弧返回端部后,再進(jìn)行正常方向焊接。焊縫的起弧和收弧位置要進(jìn)行重點(diǎn)的檢查，對(duì)于焊縫中斷接頭處應(yīng)采用超聲波或射線的方式進(jìn)行檢查。 2、不允許在弧坑位置進(jìn)行引弧，同樣應(yīng)距其10-20mm，然后將電弧引向弧坑，待與原焊縫相熔后再按正常方向焊接。在焊縫的弧坑處直接引弧會(huì)出現(xiàn)未熔合、焊縫凸起等缺陷。3、高強(qiáng)鋼焊接過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格控制焊接速度和噴嘴距工件的距離。焊接干伸長(zhǎng)保證在20mm。收弧時(shí)，焊槍也應(yīng)保持在正常焊接距離直至焊絲返燒熄弧，過(guò)早地移開(kāi)焊槍，使熔池失去保護(hù)，易產(chǎn)生焊縫缺陷。4、焊接過(guò)程禁止采取擺動(dòng)的焊接方法。橫向擺動(dòng)

35、焊接速度慢，熱輸入較大；對(duì)于間隙較大的焊縫，可采用月牙式的擺動(dòng)方式焊接。5、禁止在工件端部或拐角部位置收弧，應(yīng)距離其位置20mm以上。6、如果不同強(qiáng)度級(jí)別的鋼進(jìn)行焊接，焊接材料要按較低強(qiáng)度級(jí)別的鋼進(jìn)行選擇。但焊接工藝參數(shù)和操作規(guī)范則按較高強(qiáng)度級(jí)別的鋼材要求制定。示例：WELDOX960鋼與Q550鋼焊接，焊絲采用SLD-70；DOMEX700MC 鋼與Q345鋼焊接，焊絲采用ER50-6。3.4.5多層多道焊接 1、高強(qiáng)度鋼與高強(qiáng)度鋼焊接且板厚8mm時(shí)，應(yīng)采用多層多道焊接。 2、第一層打底焊接必須采用低強(qiáng)焊材（如ER50-6）進(jìn)行焊接，在保證熔透情況下，盡可能采取小電流和電壓及高焊接速度，減少

36、熱輸入和焊縫厚度，焊縫厚度控制在總焊縫厚度1/5內(nèi)但不大于6mm。第二層及以后都應(yīng)使用規(guī)定的焊絲。 3 、一條焊縫分段焊接時(shí)，搭接重疊尺寸應(yīng)不低于15mm，多層多道焊縫每一道焊縫接口位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)而不應(yīng)在一條垂直線上，每層道焊縫起收弧位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)尺寸40-60mm。4、多層道焊接應(yīng)連續(xù)施焊，每一道焊接完成后應(yīng)及時(shí)清理焊渣及表面飛濺物，發(fā)現(xiàn)影響焊接質(zhì)量的缺陷時(shí)，應(yīng)清除后方可再焊。5、連續(xù)焊接過(guò)程中應(yīng)控制焊接區(qū)母材溫度，使層間溫度的下限不低于預(yù)熱溫度，符合焊接溫度控制要求。6、多層焊時(shí)出現(xiàn)中斷焊接，應(yīng)采取適當(dāng)后熱、保溫措施，再次焊接時(shí)重新預(yù)熱，溫度應(yīng)高于初始預(yù)熱溫度。 斷弧位置重新焊接前，應(yīng)使用鋼絲刷或

37、角磨機(jī)打磨干凈焊瘤和氧化物，避免出現(xiàn)缺陷。7、塞焊和槽焊時(shí)，每層熔渣冷卻凝固后，必須清除方可重新焊接。 第4章 焊接缺陷與質(zhì)量檢驗(yàn)4.1結(jié)構(gòu)件常見(jiàn)的焊接缺陷及焊縫質(zhì)量要求4.1.1常見(jiàn)焊接缺陷及產(chǎn)生原因1、 咬邊 由于焊接參數(shù)選擇不當(dāng)，或操作方法不正確，沿焊趾的母材部位產(chǎn)生的溝槽或凹陷。2、氣孔 焊接時(shí)，熔池中的氣泡在凝固時(shí)未能逸出而殘留下來(lái)所形成的空穴。3、未焊透 焊接時(shí)接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象。4、夾渣 焊后殘留在焊縫中的焊渣。5、焊接裂紋 在焊接應(yīng)力及其它致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面所產(chǎn)生的縫隙。6、燒穿 焊接過(guò)程中，熔化金屬自坡口背面流出

38、，形成穿孔的缺陷。7、弧坑 弧焊時(shí)，由于斷弧或收弧不當(dāng)，在焊道末端形成的低洼部分。8、未焊滿 由于填充金屬不足，在焊縫表面形成的連續(xù)或斷續(xù)的溝槽。9、下塌 單面熔化焊時(shí)，由于焊接工藝不當(dāng)，造成焊縫金屬過(guò)量透過(guò)背面，而使焊縫正面塌陷。背面凸起的現(xiàn)象。4.1.2結(jié)構(gòu)件焊縫質(zhì)量要求焊縫質(zhì)量如表41所示表41焊縫質(zhì)量要求 項(xiàng)目質(zhì)量缺陷名稱 圖例要求關(guān)鍵焊縫普通焊縫氣孔夾渣不允許每50焊縫長(zhǎng)度內(nèi)允許一個(gè)氣孔，其直徑 d0.3S 且2氣孔未熔合未焊透不允許每50 焊縫長(zhǎng)度內(nèi)允許一處夾渣，其長(zhǎng)0.3S且3深0.3S 且2弧坑裂紋不允許每100焊縫長(zhǎng)度內(nèi)允許深e0.15S 且1.5,累積長(zhǎng)度不超過(guò) 25下塌h

39、1+0.1C且3h1+0.6C且5外 觀質(zhì) 量焊縫間斷不允許不允許咬 邊不允許允許咬邊深 e0.5局部深 e1。咬邊累積長(zhǎng)度不超過(guò)焊縫全長(zhǎng) 1/10錯(cuò) 邊單面焊縫e0.1t且2雙縫e0.1t且2單面焊縫e0.15t且3雙面焊縫e0.20t且5未焊滿不允許允許局部e0.20.04t且1累積長(zhǎng)度不超過(guò)焊縫全長(zhǎng) 1/10弧 坑不允許允許有稍微的凹陷，e1，在外觀焊縫上不得出現(xiàn)。4.2焊縫檢驗(yàn)方法4.2.1焊縫無(wú)損檢驗(yàn) 焊縫的無(wú)損檢測(cè)，可采用以下幾種方法：目視檢查、磁粉探傷、著色滲透檢測(cè)、超聲探傷、射線探傷等。檢測(cè)方法見(jiàn)表42表42焊縫檢驗(yàn)方法檢測(cè)方法適用范圍及檢測(cè)原理常用工具與設(shè)備目視檢查適用于檢驗(yàn)

40、焊縫外觀與尺寸，整個(gè)焊接過(guò)程檢查。如待焊面的清潔程度、焊件裝配精度、定位焊接、有無(wú)可見(jiàn)的缺陷，焊縫背部成形，焊后的表面質(zhì)量，焊縫表面成形質(zhì)量，表面有無(wú)各類缺陷。低倍放大鏡（5×為限）、尺寸計(jì)量工具、焊接檢驗(yàn)尺、卡板與輔助工具。磁粉探傷適用于檢驗(yàn)鐵磁材料的表面缺陷。如微裂紋、未焊透、氣孔等。通過(guò)目視磁粉在待檢表面的分布情況，來(lái)判斷缺陷的形狀、大小和位置。勵(lì)磁設(shè)備、磁粉、靈敏度試片。著色滲透檢驗(yàn)適用于檢驗(yàn)厚度不限的各種材料的表面探傷。如微裂紋、氣孔等。能直接判斷缺陷的形狀、大小和位置。清洗設(shè)備，顯像劑、熒光滲透探傷用紫外線照射設(shè)備。超聲探傷適用于檢驗(yàn)厚度上限幾乎沒(méi)有限制，下限為 8-10

41、mm，最小可達(dá) 2mm的鋼材的內(nèi)部缺陷。如裂紋、未焊透、氣孔、夾渣等。根據(jù)熒光屏上反射波的位置高低和形狀，來(lái)判斷缺陷的大小和位置。高頻脈沖發(fā)生器、同步器、時(shí)基器、接受器、顯示器和探頭等。射線探傷適用于檢驗(yàn)厚度大的鋼材的內(nèi)部缺陷。如裂紋、未焊透、氣孔、夾渣等。根據(jù)照像底片直接判斷缺陷種類、大小和位置。射線源、照相設(shè)備。4.2.2焊縫缺陷修補(bǔ) 1重要焊縫處不應(yīng)采取碳弧刨、氧-乙炔切割等熱切割的方法清除有缺陷的部分，避免滲碳或降低組織性能，應(yīng)采取刨、磨、鉆等冷加工方法清除有缺陷的部分； 2補(bǔ)焊采用與正常焊接時(shí)一致的焊絲； 3返修部位應(yīng)連續(xù)焊成； 4同一部位的關(guān)鍵焊縫或主要焊縫，一般只允許返修兩次。如

42、果超過(guò)兩次，應(yīng)經(jīng)焊接技術(shù)負(fù)責(zé)人核準(zhǔn)后按返修工藝進(jìn)行。第5章 挖掘機(jī)焊接變?yōu)闄C(jī)械的應(yīng)用5.1 焊接變位機(jī)的基本概念在我國(guó)，焊接變位機(jī)也已悄然成為制造業(yè)的一種不可缺少的設(shè)備，在焊接領(lǐng)域把它劃為焊接輔機(jī)。近十年來(lái)，這一產(chǎn)品在我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)，有了較大的發(fā)展，獲得了廣泛的應(yīng)用。就型式系列和品種規(guī)格而言，已問(wèn)世的，約有十余個(gè)系列，百余品種規(guī)格，正在形成一個(gè)小行業(yè)。希望這一產(chǎn)品能健康、有序、迅速的發(fā)展；企業(yè)能在一個(gè)平等的技術(shù)上競(jìng)爭(zhēng)。在我國(guó)，乃至國(guó)際范圍內(nèi)，有關(guān)焊接變位機(jī)的基本概念、型式與分類、主要技術(shù)參數(shù)等，存在不統(tǒng)一的問(wèn)題,甚至存在某些量綱混淆問(wèn)題. 焊接變位機(jī)是一個(gè)年青的產(chǎn)品。由于制造業(yè)之間發(fā)展水平的

43、差異，很多企業(yè)的焊接工位，還沒(méi)有裝備焊接變位機(jī)；同時(shí)，相關(guān)的研究也比較薄弱。迄今為止，沒(méi)有專門著作去研究它的定義和分類。對(duì)它的稱呼也就不可能規(guī)范化了。同一種設(shè)備，不同的企業(yè)和不同的人可能有不同的稱呼。如：轉(zhuǎn)胎、轉(zhuǎn)臺(tái)、翻轉(zhuǎn)架、變位器、變位機(jī)等。為此，我們需要賦予它一個(gè)定義。我們稱：用來(lái)拖動(dòng)待焊工件，使其待焊焊縫運(yùn)動(dòng)至理想位置進(jìn)行施焊作業(yè)的設(shè)備，稱焊接變位機(jī)。也就是說(shuō)，把工件裝夾在一個(gè)設(shè)備上，進(jìn)行施焊作業(yè)。焊件待焊焊縫的初始位置，可能處于空間任一方位。通過(guò)回轉(zhuǎn)變位運(yùn)動(dòng)后，使任一方位的待焊焊縫，變?yōu)榇呛?、平焊或平角焊施焊作業(yè)。完成這個(gè)功能的設(shè)備稱焊接變位機(jī)。它改變了可能需要立焊、仰焊等難以保證焊接

44、質(zhì)量的施焊操作。從而，保證了焊接質(zhì)量，提高了焊接生產(chǎn)率和生產(chǎn)過(guò)程的安全性。5.2 對(duì)焊接變位機(jī)的選型要求1、應(yīng)根據(jù)焊接件的外形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇相應(yīng)的焊接變位機(jī)。如：挖掘機(jī)上架的焊接可用雙立柱單回轉(zhuǎn)式變位機(jī)；挖掘機(jī)下架的焊接可選用 U 型的雙回轉(zhuǎn)式變位機(jī)；挖掘機(jī)鏟斗焊接變位機(jī)可選用 C 型雙回轉(zhuǎn)式；挖掘機(jī)斗桿、動(dòng)臂等可選用雙座式首尾雙回轉(zhuǎn)式變位機(jī)；對(duì)于一些小總成焊接件可選取目前市場(chǎng)上已系列化生產(chǎn)的座式通用變位機(jī)。2、焊接變位機(jī)應(yīng)能將被焊工件的任意一條焊縫轉(zhuǎn)到平焊或船焊位置，避免立焊和仰焊，以保證焊接質(zhì)量。3、變位機(jī)開(kāi)敞性好，容易操作，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，工人操作高度應(yīng)盡量低，安全可靠；工裝設(shè)計(jì)要考

45、慮工件裝夾簡(jiǎn)單方便。4、工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件焊接變位機(jī)的焊接操作位置較高，焊接登高梯的選擇合適與否直接影響焊接變位機(jī)的使用。應(yīng)視高度情況采用小型固定式登高梯、三維或兩維機(jī)械電控自動(dòng)移動(dòng)式焊接升降臺(tái)等。5.3幾種常用焊接變位機(jī)5.3.1雙立柱單回轉(zhuǎn)式變位機(jī)此變位機(jī)主要特點(diǎn)是立柱一端由電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作裝置沿一個(gè)方向回轉(zhuǎn)，另一端隨主動(dòng)端進(jìn)行從動(dòng)運(yùn)動(dòng)。兩側(cè)立柱設(shè)計(jì)成可升降式，以適應(yīng)不同規(guī)格的產(chǎn)品。這種形式的變位機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用于挖掘機(jī)上下架等工程機(jī)械上長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)件的焊接；缺點(diǎn)是只能在一個(gè)圓周方向上回轉(zhuǎn)，選擇時(shí)要注意焊接位置是否適合。5.3.2 U型雙座式首尾雙回轉(zhuǎn)變位機(jī) 此種變位機(jī)是在雙立柱單回轉(zhuǎn)式變位機(jī)基

46、礎(chǔ)上給被焊結(jié)構(gòu)件在另外一個(gè)空間又增加了一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。這種形式的變位機(jī)焊接空間大，工件可以旋轉(zhuǎn)到所需要的位置，設(shè)計(jì)先進(jìn)。目前已在許多工程機(jī)械廠家使用，這種變位機(jī)可根據(jù)各廠的工藝情況，在焊接挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)件時(shí)選用。5.3.3 L 型雙回轉(zhuǎn)變位機(jī)此種變位機(jī)其工作裝置為 L 形，有兩個(gè)方向的回轉(zhuǎn)自由度，且兩個(gè)方向都可以在±360°內(nèi)任意回轉(zhuǎn)。此變位機(jī)與其他類型變位機(jī)相比，開(kāi)敞性好，操作空間大，目前應(yīng)用在挖掘機(jī) x 架的焊接中，使用效果很好，深受現(xiàn)場(chǎng)操作人員的歡迎。5.3.4 C型雙回轉(zhuǎn)變位機(jī)C 型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機(jī)回轉(zhuǎn)型式與 L 型相同，只是為了方便夾具的設(shè)計(jì)，根據(jù)結(jié)構(gòu)件的外形對(duì)變位

47、機(jī)的工作裝置稍作變動(dòng)。此種型式的焊接變位機(jī)適合挖掘機(jī)的鏟斗等工件的焊接。5.3.5 座式通用變位機(jī)座式焊接變位機(jī)的工作裝置有一個(gè)整體翻轉(zhuǎn)的自由度，可以將工作翻轉(zhuǎn)至理想的焊接位置進(jìn)行焊接；另外，工作裝置還有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的自由度。此種變位機(jī)已形成系列化生產(chǎn)，適合工程機(jī)械的小型焊接件及一些管類、軸類及盤類等中小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的焊接。5.4焊接變位機(jī)在工程機(jī)械中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)5.4.1焊接變位機(jī)機(jī)在工程機(jī)械中的應(yīng)用現(xiàn)狀 1、關(guān)鍵焊接結(jié)構(gòu)件的翻轉(zhuǎn)變位焊接專機(jī)應(yīng)用逐漸增多 工程機(jī)械的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件為主要受力部縫多、焊縫形式多樣、焊接強(qiáng)度要求高的特點(diǎn)。如轉(zhuǎn)臺(tái)類結(jié)構(gòu)件360°方向均存在焊縫；車架類結(jié)構(gòu)件

48、零部件多、焊縫多；臂架類結(jié)構(gòu)件需要360°方向連續(xù)焊接。因此，針對(duì)這些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的翻轉(zhuǎn)變位設(shè)計(jì)制造的焊接專機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，如圖51所示。 圖51焊接變位機(jī)2 焊接專機(jī)與機(jī)器人自動(dòng)焊接組合形成高效焊接工作站逐步應(yīng)用 焊接機(jī)器人是近幾年發(fā)展的一種高效焊接作業(yè)方式，為提高焊接質(zhì)量和效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度提供了一種高水平的焊接作業(yè)方法。焊接專機(jī)與焊接機(jī)器人組合形成的焊接工作站結(jié)合了焊接專機(jī)專業(yè)化設(shè)計(jì)與焊接機(jī)器人焊接作業(yè)位置靈活的特點(diǎn)，大大提高了焊接結(jié)構(gòu)件的自動(dòng)化焊接焊達(dá)率。在人力資源成本較高、管理上升至一定層次、人工作業(yè)實(shí)物質(zhì)量難于進(jìn)一步提升的一線大型品牌企業(yè)，受到青睞。第6章 結(jié)構(gòu)件焊接變形分

49、析挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件主要包括上、下車架和工作裝置等, 車架是挖掘機(jī)工作裝置和行走機(jī)構(gòu)連接的載體, 是挖掘機(jī)的重要組成部分, 結(jié)構(gòu)件質(zhì)量的好壞直接影響挖掘機(jī)的工作性能和使用壽命。結(jié)構(gòu)件鋼板的厚度大部分在 424 mm 之間, 規(guī)格跨度大, 焊接時(shí)焊接工藝參數(shù)變化較大。而且主要構(gòu)件是箱型結(jié)構(gòu), 如果焊接過(guò)程中控制不當(dāng), 焊接變形仍然較大, 嚴(yán)重制約挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的加工質(zhì)量。本章結(jié)合小型挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)中焊接變形的規(guī)律和特點(diǎn), 有針對(duì)性的提出控制焊接變形的措施。6.1焊接變形的主要形式、產(chǎn)生的原因及危害6.1.1焊接變形的主要形式 挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的焊縫主要設(shè)計(jì)形式為角焊縫,焊接變形主要為角變形、收縮變形。對(duì)于

50、厚度為4mm以下的鋼板,還存在扭曲變形。6.1.2焊接變形產(chǎn)生原因 從宏觀上來(lái)講, 在焊接材料及焊接方法一定的情況下, 挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生焊接變形的主要原因是: ( 1) 結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)不當(dāng), 焊接時(shí)容易發(fā)生變形; ( 2) 焊接接頭的型式、焊縫布置不合理; ( 3) 控制焊接變形的工藝方法應(yīng)用不當(dāng)。結(jié)構(gòu)件焊接變形的根本原因是所產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力的不均勻性, 造成應(yīng)力不均勻的原因主要是焊接過(guò)程中在構(gòu)件區(qū)域內(nèi)存在不均勻的溫度場(chǎng)。因此, 控制焊接變形就必須控制焊接應(yīng)力。通常來(lái)講在焊接方法一定的情況下可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮, 一是將構(gòu)件固定, 阻止其變形, 然后經(jīng)過(guò)拋丸等后續(xù)工藝處理方法使應(yīng)力釋放;

51、 二是使結(jié)構(gòu)件不受拘束而自由收縮, 使釋放應(yīng)力后的工件尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求。6.1.3焊接變形的危害挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的焊接變形, 會(huì)影響生產(chǎn)工藝流程的正常進(jìn)行, 使結(jié)構(gòu)件的外形尺寸和尺寸精度嚴(yán)重超差, 焊后矯正焊接變形, 使生產(chǎn)成本增加,還會(huì)增加機(jī)加工、裝配等后續(xù)工序的難度, 并且焊接變形還會(huì)降低結(jié)構(gòu)的承載能力, 會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等諸多不良后果。因此, 根據(jù)焊接變形的不同形式, 去控制和消除挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的焊接變形十分重要。6.2焊接變形控制措施控制焊接變形方法很多, 各種方法的具體應(yīng)用要根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)形式、鋼板厚度、焊接方法等具體情況決定。通過(guò)實(shí)踐證明, 對(duì)挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件而言, 主要從控制焊接變形的

52、工藝方法入手, 通過(guò)以下控制焊接變形方法的應(yīng)用或幾種方法綜合應(yīng)用可以有效地控制結(jié)構(gòu)件的焊接變形。6.2.1反變形法以動(dòng)臂為例進(jìn)行說(shuō)明, 根據(jù)生產(chǎn)中已經(jīng)發(fā)生的變形規(guī)律, 預(yù)先把焊件人為地加工產(chǎn)生一個(gè)變形, 使這個(gè)變形與焊后發(fā)生的變形方向相反而數(shù)值相等,這種方法稱為反變形法。挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件中的動(dòng)臂和斗桿均屬于細(xì)長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)件, 焊接變形主要是焊縫縱向收縮引起的。通過(guò)對(duì)焊接生產(chǎn)中焊接變形的變形量大小的計(jì)算以及生產(chǎn)過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證, 確定合適的反變形量, 使焊接后的變形量正好與反變形量抵消, 達(dá)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。對(duì)于理論計(jì)算焊縫縱向收縮量的大小可以參考下面經(jīng)驗(yàn)公式：L=(××L) /F式中

53、: L縱向收縮量, mm;變形系數(shù), 與焊接方法及母材材料有關(guān), 數(shù)值可由表61查取; 焊縫截面面積,L構(gòu)件長(zhǎng)度, mm ;F構(gòu)件截面積, 表61焊接結(jié)構(gòu)件的變形系數(shù)焊接方法二保焊埋弧焊手工電弧焊母材材料低碳鋼低碳鋼奧氏體鋼變形系數(shù)0.0430.0710.0480.0766.2.2背靠背剛性固定法焊接前將易變形的工件加以固定來(lái)限制和減小焊接變形的方法稱為剛性固定法。特別是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)限制, 焊縫設(shè)計(jì)不對(duì)稱, 集中在工件的一側(cè)時(shí), 剛性固定法可以很好地控制焊接變形。常見(jiàn)的方式是點(diǎn)固工藝?yán)钜栽黾庸ぜ膭傂? 實(shí)際生產(chǎn)中采用兩個(gè)相同或者相近的工件本身來(lái)彼此約束對(duì)方, 達(dá)到了控制焊接變形的目的。圖61所

54、示為挖掘機(jī)上車架中的主架, 可以看出主架的焊縫完全集中在底板的上方一側(cè), 焊接時(shí)受到焊縫橫向收縮的影響, 底板產(chǎn)生角變形而發(fā)生翹曲現(xiàn)象, 造成發(fā)動(dòng)機(jī)安裝面、配重安裝面等需要機(jī)加工的面嚴(yán)重變形, 導(dǎo)致待機(jī)加工面加工余量不均甚至無(wú)法進(jìn)行機(jī)加工。為此, 我們將兩件主架背靠背剛性固定到一起, 如圖61所示, 然后同時(shí)在焊接變位機(jī)上進(jìn)行施焊, 焊后對(duì)主架進(jìn)行檢測(cè), 能夠足設(shè)求。圖62主架背靠背固定后施焊6.2.3制定合理的焊接方法焊接件的焊接順序會(huì)給結(jié)構(gòu)件焊接變形帶來(lái)較大的影響, 所以要針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)形式制定合理的焊接順序。通常情況下, 制定焊接順序要堅(jiān)持以下幾個(gè)原則: 一是對(duì)稱焊縫盡量采取對(duì)稱焊接; 二是不對(duì)稱的焊縫先焊焊縫短而小、焊縫少的一側(cè); 三是對(duì)于長(zhǎng)焊縫采用分段退焊法、中間分段退焊法、跳焊法以及交替焊法等。但是, 制定焊接順序不能拘泥于上述幾種方法, 對(duì)于不同的技術(shù)要求, 特別是對(duì)變形和應(yīng)力控制側(cè)重點(diǎn)不同的情況下, 更應(yīng)該活用。圖 62 是挖掘機(jī)下車架的結(jié)構(gòu)示意圖, 因?yàn)槁膸Ъ芎?X 架已作為部件機(jī)加工完畢, 焊后不再進(jìn)行機(jī)加工, 所以對(duì)下車架的焊接變形量的要求更加嚴(yán)格。根據(jù)下車架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 最后只焊接 X 架和履帶架、筋板( 一) 以及筋板( 二) 之間的焊縫, 雖然焊縫較少, 但是如果焊接順序不當(dāng), 容易造成左右行走馬達(dá)孔的