淺談裝載機結構件焊接品質的保證措施

朱曉寧

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

淺談裝載機結構件焊接品質的保證措施

朱曉寧

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

從裝載機結構件焊接生產制造過程中，分析總結了常見的氣孔、裂紋、焊縫成形不良、焊接變形等焊接缺陷產生的原因，通過采取合理的焊接參數、規范、焊前準備、焊接順序等焊接工藝措施，控制焊接缺陷的產生，提高了結構件的焊接品質。

裝載機；結構件；焊接；品質；缺陷；工藝措施

裝載機的車架、動臂作為整機受力的主要構件，焊縫品質的好壞直接影響的整機的產品品質，焊縫失效時，甚至會帶來嚴重的品質事故和重大損失。因此，焊縫必須避免超標準的氣孔、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的重要性。

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

1 焊接缺陷及產生原因

焊接產品品質的提高，首先要了解焊接缺陷產生的原因。目前，結構件焊接主要采用CO2氣體保護焊，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，焊接工藝參數選擇得不好，對焊接熔池氣體保護不夠，也容易產生缺陷。生產過程中，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氣體保護焊，焊接過程中往往容易出現氣孔，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，或因氣體流量控制不好，造成電弧燃燒不穩定?；驓怏w保護效果不好，如有穿堂風影響，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，焊接參數的選擇不當，均會造成在焊接時產生氣孔。

1.2 裂紋、未焊透及夾渣

焊接裂紋、未焊透，是最損害焊接結構件安全性的缺陷，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，一般不易產生嚴重的焊縫裂紋。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，使熔渣卷入熔池內部而造成。以前焊接時常發現焊縫發黑、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。產生的原因，主要是焊接電流、焊接電壓、焊接速度控制不當，以及焊絲干伸長過大、焊絲的校正機構調整不良。

焊接過程中飛濺量過大，主要是弧壓過高，送絲不均勻、導電咀磨損嚴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，在自由狀態下，會導致焊接結構件焊后產生殘余變形。焊接接頭型式為角接的焊縫，會產生2°～5°的角變形，并且角變形的大小與焊接工藝參數有關。

而在剛性固定條件下，接頭焊后可能產生縱向收縮應力和橫向收縮應力所帶來的應力變形，從而產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，均有關系。

2 采取措施，杜絕缺陷，提高焊件品質

焊接品質的提高，是一個涉及到焊接結構設計、焊接材料、焊接設備（包括切割設備）、焊接工藝、焊接輔助裝置、焊接生產管理等諸方面焊接技術問題的優化設計、全面實施的過程。

為保證結構件產品焊接品質，除技術部門要建立焊接材料、焊接設備、焊接檢驗的文件庫和管理體系外，以確保焊接品質的一致性和再現性外；筆者認為焊工是產品制造、工藝的直接實施者，更要嚴格按造工藝文件、焊接規范、順序進行操作、遵循工藝紀律，日常要注意以下幾點：

2.1 對焊接設備經常檢查維護

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然必要，但光有好的設備也不行，日常還要對設備（焊槍、送絲機、電纜、氣路）進行檢查、維護、保養，把它當成自己的親密伙伴，即焊前對焊接設備電路、氣路進行仔細檢查后，確認其全部正常后，方可開機工作，以免由于焊接設備故障而造成焊接缺陷。

具體的主要檢查焊機的冷卻風扇是否轉動、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，確認預熱器是否正常工作。氣路不暢通則容易出現氣孔，還有就是對送絲機構仔細檢查，如氣體較為潮濕，則要進行放水處理。

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。因此焊前仔細對焊道坡口面、兩側進行油、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，故每次焊接前都應對此進行認真清理。

2.3 按工藝操作，合理選擇參數規范

根據板厚、接頭形式及坡口尺寸、焊接位置，選擇的焊接參數，工藝參數主要包括：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 焊接工藝參數表

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

如果焊接電流過大，不僅焊接設備超負荷，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。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節，如果不注意，往往會在引弧和收弧的地方出現火口裂紋。

2.4 合理采用焊接順序

在產品結構件的焊接中，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力。如動臂焊接后，由于橫梁焊縫的收縮產生角變形，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，但殘余應力并沒有消除。經過鏜孔機加工以后，在噴丸過程中，由于鋼丸的撞擊而使殘余應力釋放出來，導致構件尺寸發生變化，精度降低。因此，在這種時候，遵循焊接工藝順序，就可以把變形及應力控制在較小的范圍內。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，使內應力合理分布。

（3）對于截面形狀、焊縫布置對稱的構件，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180°，對焊縫II打底焊2層3道，再將工件翻轉180°，對焊縫I焊2層8道焊好成形。

最后再將工件翻轉180°，對焊縫II焊2層8道焊好成形。

通過這樣的焊接順序，就可以調節內應力，降低殘余應力的峰值。減小焊接變形。

3 結束語

除此之外，工件焊接完后，在焊接生產現場對產品焊后的品質，如焊縫的外型尺寸、焊縫的內在品質、焊后產品的結構尺寸超標情況等，進行現場首檢和自檢，即工件品質在線檢測，如果沒有達到要求，就堅決按要求進行返修，不讓不合格的產品流入到下道工序，做到生產出來的都是放心品、合格品。

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

[2]周昭偉.焊工手冊[K].北京：機械工業出版社，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，學士學位，研究方向工程機械結構件焊接工藝。