推土機(jī)電瓶罩焊接變形矯正工藝

馬廣臣，褚紅林，陶薇薇，胡珍珍

山東沃林重工機(jī)械有限公司 山東濟(jì)寧 272100

山推工程機(jī)械股份有限公司作為國(guó)內(nèi)推土機(jī)的龍頭企業(yè)，其推土機(jī)新產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度是非?？斓?， SD22PLUS機(jī)型便是其中最近推出的極具代表性的產(chǎn)品。這款機(jī)型的電瓶罩結(jié)構(gòu)也與以往不同，采用了框架式結(jié)構(gòu)，并在其一面覆蓋焊接3mm薄鋼板。因?yàn)楸′摪逅幍奈恢谜檬且患?jí)外觀面，所以對(duì)其焊接變形的控制和改善尤為重要。

1 推土機(jī)電瓶罩概述

SD22PLUS機(jī)型電瓶罩為框架式結(jié)構(gòu)，主要由6mm厚的鋼板折彎成形后拼焊完成?？蚣芙M焊完成后，在一面焊接3mm薄鋼板，且此鋼板為一級(jí)外觀面，外觀質(zhì)量要求極高。具體結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。

圖1 電瓶罩框架結(jié)構(gòu)

圖2 電瓶罩整體結(jié)構(gòu)

圖2 中鋼板厚度為3mm，其焊接要求為周圈三邊全焊。如圖2中紅線直線標(biāo)識(shí)位置即為焊縫位置，實(shí)線表示為正面焊接，虛線表示為背面焊接。焊縫采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，焊絲直徑為1.2mm，具體要求如圖3、圖4所示。

圖3 鋼板正面的3mm角焊縫

圖4 鋼板背面的3mm角焊縫

2 電瓶罩焊接變形及原因分析

（1）焊接變形 電瓶罩的生產(chǎn)過程主要分為兩部分：組焊框架（見圖1）、組焊鋼板（見圖2）。其變形也主要分為兩部分：框架的焊接變形、鋼板焊接后的變形。由于框架的焊接量較小，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不高，在焊接時(shí)增加了工藝?yán)?，不但可以基本滿足尺寸要求，而且焊接后矯形容易，在此不再贅述。本文主要對(duì)鋼板焊接后的變形進(jìn)行討論。鋼板焊接后發(fā)生的變形主要為鋼板發(fā)生凸凹變形，而且變形量較大，最大凸凹處已經(jīng)達(dá)到11mm，嚴(yán)重超出了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，如圖5所示。

圖5 鋼板焊接的凸凹變形及尺寸

（2）原因分析 眾所周知，焊接變形之所以存在，最根本原因是焊縫及其周圍金屬的熱脹冷縮。在受熱時(shí)金屬發(fā)生膨脹，因其周圍金屬的壓縮而發(fā)生變形，在隨后的冷卻過程中發(fā)生收縮，又對(duì)其周圍金屬產(chǎn)生壓縮作用，從而在冷卻后，焊件會(huì)發(fā)生收縮變形，如圖6、圖7所示。當(dāng)這種情況作用在平板的焊接結(jié)構(gòu)上，特別是薄板的焊接結(jié)構(gòu)上時(shí)，就容易發(fā)生失穩(wěn)變形，即會(huì)產(chǎn)生波浪變形或凸凹變形，如圖8所示[1]。

圖6 焊接縱向收縮

圖7 焊接橫向收縮

圖8 薄板焊接后發(fā)生波浪變形

對(duì)于電瓶罩產(chǎn)品，因其周圈三邊焊接，在周圈框架的加強(qiáng)作用下，沒有發(fā)生波浪變形，但是發(fā)生了收縮變形。在鋼板周圈焊縫的共同作用下，周圈發(fā)生收縮，而中心因離焊縫比較遠(yuǎn)，未受到熱影響，沒有發(fā)生收縮，所以中心位置受到周圈收縮變形的影響，出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象而發(fā)生凸凹變形。特別是底部沒有橫梁的方向，收縮現(xiàn)象尤其嚴(yán)重。如果按圖9方向?qū)ζ淦是?，其變形如圖10所示，很明顯，鋼板變形前相對(duì)于框架的長(zhǎng)度L1小于鋼板變形后相對(duì)于框架的長(zhǎng)度L2。即： L1＜L2。所以，對(duì)于變形后這個(gè)狀態(tài)的電瓶罩來說，其鋼板的面積S1要大于框架所圍成圖形的面積S2，即S1＞S2。

圖9 剖切位置

圖10 斷面及其變形示意

3 電瓶罩焊接變形改善過程及生產(chǎn)效果

（1）焊接變形改進(jìn) 根據(jù)前面分析，了解了推土機(jī)電瓶罩鋼板變形的主要原因，在此基礎(chǔ)上，制定了改善計(jì)劃。

1）從源頭抓起，降低焊接參數(shù)，減少變形。采用110～130A小電流的短路過渡焊接，并根據(jù)電弧電壓、焊接電流的關(guān)系曲線（見圖11），進(jìn)行匹配電壓，并根據(jù)電瓶罩的焊縫為外觀焊縫，電壓取上限為22～24V[2-3]。

2）焊后矯形。焊接后，將電瓶罩四個(gè)角固定在同一平面上，并夾緊。采用氧乙炔焰對(duì)中間偏下位置加熱（見圖12），加熱溫度為800～900℃，加熱范圍為直徑160～180mm的圓形。加熱后，等待1～2min，采用水冷。讓鋼板中間發(fā)生收縮，減小其面積，降低鋼板的凸凹程度。

（2）生產(chǎn)效果 經(jīng)過上述改善后，該鋼板的平面度為1.5mm左右（見圖13），滿足了客戶企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)薄板焊接件平面度的精級(jí)要求（尺寸為200～400mm）。

圖11 短路過渡焊接時(shí)適用的電流和電壓范圍

圖12 固定點(diǎn)及加熱位置

圖13 改善后電瓶罩鋼板的變形量