朱曉寧

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

淺談裝載機結(jié)構(gòu)件焊接品質(zhì)的保證措施

朱曉寧

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

從裝載機結(jié)構(gòu)件焊接生產(chǎn)制造過程中，分析總結(jié)了常見的氣孔、裂紋、焊縫成形不良、焊接變形等焊接缺陷產(chǎn)生的原因，通過采取合理的焊接參數(shù)、規(guī)范、焊前準(zhǔn)備、焊接順序等焊接工藝措施，控制焊接缺陷的產(chǎn)生，提高了結(jié)構(gòu)件的焊接品質(zhì)。

裝載機；結(jié)構(gòu)件；焊接；品質(zhì)；缺陷；工藝措施

裝載機的車架、動臂作為整機受力的主要構(gòu)件，焊縫品質(zhì)的好壞直接影響的整機的產(chǎn)品品質(zhì)，焊縫失效時，甚至?xí)韲?yán)重的品質(zhì)事故和重大損失。因此，焊縫必須避免超標(biāo)準(zhǔn)的氣孔、夾渣、咬邊、未焊透等缺陷，保證足夠的焊縫強度。筆者作為一名焊接工作者，曾目睹焊縫撕裂的情景，深深意識到焊縫品質(zhì)的重要性。

下面就生產(chǎn)過程中焊接缺陷產(chǎn)生的原因，以及如何避免缺陷的措施體會，做如下小結(jié)。

1 焊接缺陷及產(chǎn)生原因

焊接產(chǎn)品品質(zhì)的提高，首先要了解焊接缺陷產(chǎn)生的原因。目前，結(jié)構(gòu)件焊接主要采用CO2氣體保護(hù)焊，具有對油、銹敏感性程度低，焊縫焊氫量少等特點，但如果操作的不正確，焊接工藝參數(shù)選擇得不好，對焊接熔池氣體保護(hù)不夠，也容易產(chǎn)生缺陷。生產(chǎn)過程中，筆者覺得焊接缺陷及其原因主要有以下各方面。

1.1 氣孔

CO2氣體保護(hù)焊，焊接過程中往往容易出現(xiàn)氣孔，主要為氮氣孔、CO氣孔、氫氣孔這3種。這是因為焊接過程中，氣體配比不當(dāng)，或因氣體流量控制不好，造成電弧燃燒不穩(wěn)定?；驓怏w保護(hù)效果不好，如有穿堂風(fēng)影響，母材、焊絲污染（附有油、油漆、涂料、水份等）、噴咀被飛濺堵塞，操作時噴咀與工件的距離太大，焊接參數(shù)的選擇不當(dāng)，均會造成在焊接時產(chǎn)生氣孔。

1.2 裂紋、未焊透及夾渣

焊接裂紋、未焊透，是最損害焊接結(jié)構(gòu)件安全性的缺陷，因此要更注意。前車架、動臂所用材料目前主要為Q345，其可焊性較好，一般不易產(chǎn)生嚴(yán)重的焊縫裂紋。但對于大厚度板材焊接時（如δ50mm的動臂板、搖臂板），由于金屬傳熱過快，焊縫冷卻過快，也有可能產(chǎn)生冷裂紋。

未焊透主要為焊速過快，或焊槍與焊縫中心線偏離、焊偏等原因，致使另一側(cè)焊縫未熔，或熔深不夠所引起。

至于夾渣則為前層焊縫焊渣去除不干凈，操作時焊槍擺動過大，使熔渣卷入熔池內(nèi)部而造成。以前焊接時常發(fā)現(xiàn)焊縫發(fā)黑、焊縫成形不良，通過把拼搭時留下的藥皮清理干凈，這種現(xiàn)象就沒有了。

1.3 焊縫成形不理想及焊接飛濺量過大

焊縫成形不良，主要表現(xiàn)在焊縫表面增高偏大、焊縫與母材邊緣處熔合不良、焊縫表面焊波不均勻和蛇形焊道等。產(chǎn)生的原因，主要是焊接電流、焊接電壓、焊接速度控制不當(dāng)，以及焊絲干伸長過大、焊絲的校正機構(gòu)調(diào)整不良。

焊接過程中飛濺量過大，主要是弧壓過高，送絲不均勻、導(dǎo)電咀磨損嚴(yán)重造成焊絲與電極接觸不良。

1.4 焊接變形

裝載機前車架的中長焊縫、動臂焊縫，焊接過程中，由于局部高溫加熱集中，在自由狀態(tài)下，會導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)件焊后產(chǎn)生殘余變形。焊接接頭型式為角接的焊縫，會產(chǎn)生2°～5°的角變形，并且角變形的大小與焊接工藝參數(shù)有關(guān)。

而在剛性固定條件下，接頭焊后可能產(chǎn)生縱向收縮應(yīng)力和橫向收縮應(yīng)力所帶來的應(yīng)力變形，從而產(chǎn)生角變形和扭曲變形。這種變形大小，與施焊電流值、焊接速度大小、焊接構(gòu)件拼裝尺寸誤差、裝配點固所造成的拘束力大小等因素，均有關(guān)系。

2 采取措施，杜絕缺陷，提高焊件品質(zhì)

焊接品質(zhì)的提高，是一個涉及到焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計、焊接材料、焊接設(shè)備（包括切割設(shè)備）、焊接工藝、焊接輔助裝置、焊接生產(chǎn)管理等諸方面焊接技術(shù)問題的優(yōu)化設(shè)計、全面實施的過程。

為保證結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品焊接品質(zhì)，除技術(shù)部門要建立焊接材料、焊接設(shè)備、焊接檢驗的文件庫和管理體系外，以確保焊接品質(zhì)的一致性和再現(xiàn)性外；筆者認(rèn)為焊工是產(chǎn)品制造、工藝的直接實施者，更要嚴(yán)格按造工藝文件、焊接規(guī)范、順序進(jìn)行操作、遵循工藝紀(jì)律，日常要注意以下幾點：

2.1 對焊接設(shè)備經(jīng)常檢查維護(hù)

松下電焊機公司常有一句廣告語：“工欲善其事，松下電焊機”。要焊好焊縫，擁有一臺好的焊機當(dāng)然必要，但光有好的設(shè)備也不行，日常還要對設(shè)備（焊槍、送絲機、電纜、氣路）進(jìn)行檢查、維護(hù)、保養(yǎng)，把它當(dāng)成自己的親密伙伴，即焊前對焊接設(shè)備電路、氣路進(jìn)行仔細(xì)檢查后，確認(rèn)其全部正常后，方可開機工作，以免由于焊接設(shè)備故障而造成焊接缺陷。

具體的主要檢查焊機的冷卻風(fēng)扇是否轉(zhuǎn)動、儀表顯示是否正常，最容易忽視而又易出問題的工件焊接地線、電纜是否可靠連接，否則容易造成電弧不穩(wěn)定影響引弧，難以得到成形良好的焊縫。

另外是檢查氣路，保持氣路暢通。氣瓶開啟后，確認(rèn)預(yù)熱器是否正常工作。氣路不暢通則容易出現(xiàn)氣孔，還有就是對送絲機構(gòu)仔細(xì)檢查，如氣體較為潮濕，則要進(jìn)行放水處理。

2.2 焊前清理坡口和焊道

就像前面提到的一樣，油、銹、藥皮往往會造成氣孔、裂紋、夾渣等焊接缺陷。因此焊前仔細(xì)對焊道坡口面、兩側(cè)進(jìn)行油、銹、藥皮的清理非常必要。特別是前面拼搭工用焊條拼搭留下的藥皮容易造成夾渣，故每次焊接前都應(yīng)對此進(jìn)行認(rèn)真清理。

2.3 按工藝操作，合理選擇參數(shù)規(guī)范

根據(jù)板厚、接頭形式及坡口尺寸、焊接位置，選擇的焊接參數(shù)，工藝參數(shù)主要包括：焊接電流、焊接電壓、焊接速度、焊絲的干伸長、氣體流量等（如表1所列）。

表1 焊接工藝參數(shù)表

只有采用合理的焊接參數(shù)，電弧電壓和焊接電流配合適當(dāng)，電弧才能穩(wěn)定，才能控制焊接變形，保證品質(zhì)，提高效率。

如果焊接電流過大，不僅焊接設(shè)備超負(fù)荷，而且焊接熱輸入大，造成焊接變形大。

另外操作時姿勢要正確，注意控制焊槍與工件的傾角和噴嘴高度，焊接過程中保持焊槍的勻速前進(jìn)。對于坡口比較寬的焊縫，要作橫向擺動，這樣才能焊透兩邊。另外要注意引弧與收弧的細(xì)節(jié)，如果不注意，往往會在引弧和收弧的地方出現(xiàn)火口裂紋。

2.4 合理采用焊接順序

在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件的焊接中，合理的焊接順序也是非常重要，合理的工藝可以減小焊接變形及殘余應(yīng)力。如動臂焊接后，由于橫梁焊縫的收縮產(chǎn)生角變形，使開檔尺寸減小和扭曲變形。而在隨后的矯正過程中，能把開檔尺寸矯正過來，但殘余應(yīng)力并沒有消除。經(jīng)過鏜孔機加工以后，在噴丸過程中，由于鋼丸的撞擊而使殘余應(yīng)力釋放出來，導(dǎo)致構(gòu)件尺寸發(fā)生變化，精度降低。因此，在這種時候，遵循焊接工藝順序，就可以把變形及應(yīng)力控制在較小的范圍內(nèi)。一般是按照以下幾點原則：

（1）先焊收縮量大的焊縫，使焊縫盡量能夠自由的收縮。在具有對接及角接的焊縫中，先焊收縮量大的對接焊縫。

（2）先焊工作時受力大的焊縫，使內(nèi)應(yīng)力合理分布。

（3）對于截面形狀、焊縫布置對稱的構(gòu)件，采用對稱焊接施工法。如動臂的實際焊接中，采用如圖1的焊接順序和方法。

圖1 動臂的焊接施工順序

首先將工件立放，使動臂板面向下，焊縫處于水平位置，對焊縫I打底焊2層3道；然后將工件翻轉(zhuǎn)180°，對焊縫II打底焊2層3道，再將工件翻轉(zhuǎn)180°，對焊縫I焊2層8道焊好成形。

最后再將工件翻轉(zhuǎn)180°，對焊縫II焊2層8道焊好成形。

通過這樣的焊接順序，就可以調(diào)節(jié)內(nèi)應(yīng)力，降低殘余應(yīng)力的峰值。減小焊接變形。

3 結(jié)束語

除此之外，工件焊接完后，在焊接生產(chǎn)現(xiàn)場對產(chǎn)品焊后的品質(zhì)，如焊縫的外型尺寸、焊縫的內(nèi)在品質(zhì)、焊后產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸超標(biāo)情況等，進(jìn)行現(xiàn)場首檢和自檢，即工件品質(zhì)在線檢測，如果沒有達(dá)到要求，就堅決按要求進(jìn)行返修，不讓不合格的產(chǎn)品流入到下道工序，做到生產(chǎn)出來的都是放心品、合格品。

[1]周振豐，張文鉞.焊接冶金與金屬焊接性[M].北京：機械工業(yè)出版社，1987.

[2]周昭偉.焊工手冊[K].北京：機械工業(yè)出版社，1998.

Brief Talk about Quality Guarantee Measures for Welding of Wheel Loader Structure

ZHU Xiao-ning
(Guangxi Liugong Machinery Co.,Ltd.,Liuzhou Guangxi545007，China)

From the manufacturing of wheel loader structure,successful reasons about the welding weakness of usual stomata、cracks、unsatisfactory seam and welding deformation and so on are analyzed and summarized.Through taking the reasonable technological measures of welding parameters、specification、welding preparation and welding sequence and so on to improve the quality of structure is realizable.

wheel loader;structural part;welding;quality;weakness;technological measures

TG44

B

1672-545X（2011）09-0148-03

2011-06-14

朱曉寧（1972—），男，江西瑞金人，工程師，學(xué)士學(xué)位，研究方向工程機械結(jié)構(gòu)件焊接工藝。