焊接線搖桿部件焊縫強度校核及焊接工藝改進

阮興家

（一汽解放汽車有限公司 卡車廠，吉林 長春 130011）

焊接線搖桿部件焊縫強度校核及焊接工藝改進

阮興家

（一汽解放汽車有限公司 卡車廠，吉林 長春 130011）

針對卡車廠焊裝車間主焊線搖桿部件損壞狀況，對各桿件和焊縫強度進行受力分析和強度校核，采用新材料和焊接工藝進行改進。改進后搖桿滿足了正常工作強度要求。

機機械制造；焊接線；搖桿；強度校核；工藝改進

長春一汽解放公司卡車廠焊裝車間機器人焊接線，是2004年從日本引進的生產線。焊接線中用于十三臺駕駛室升降功能的搖桿部件，在搖桿的多處焊環形縫處和聯接桿件經常出現撕裂現象，給卡車駕駛室焊接生產帶來生產損失。通常的補救措施只能采取在原有焊縫處重復施焊以及在周圍焊接加強筋等方法，以維持生產的進行。在原有搖桿無法繼續修復的情況下，按照日本的技術文件在廠內復制了搖桿部件，但在投入使用不足一年，再次出現上述故障。這使得對搖桿部件的焊縫和零件強度產生懷疑。于是，對各構件材料和焊縫的強度依次進行校核，重新設定了零件制作條件和加工工藝，使搖桿部件整體強度滿足了焊接線的強度要求，搖桿投入使用一年來，未出現異常問題。此項技術改進，為避免搖桿異常損壞和減少設備異常停機奠定了基礎，提升了技術人員的材料強度校核能力，掌握了金屬材料的焊接工藝要求，為我廠其他零件的強度校核和制定正確的焊接工藝起到了引領和示范作用，其經驗可為我廠其他技術人員借鑒應用。

搖桿原材料為Q235，受力情況為拉伸力及扭轉力矩，具體處理解決方法如下。

1 受力結構簡圖（圖1）

圖中，L2桿即為待計算搖桿中受力臂，有對稱兩根，L1為驅動桿。

2 受力分析

電機帶動L1繞底座旋轉，傳遞電機經減速器輸出轉矩。經連桿傳遞力到L2，使搖桿受到轉矩作用。為分析簡便，現假設極限情況α和β都為90°，此時搖桿所受轉矩最大。但是很明顯，極限情況并不會出現,這樣算出結果為絕對安全數值,可按此實行加工。

3 搖桿所受轉矩計算過程

3.1 電機經減速器輸出轉矩T

計算發現工件受力較大，焊縫強度不易保證。下面通過理論分析來解決焊縫經常損壞問題。

4 焊接工藝流程分析

為了更好地提高工件強度，現將工件材料選為16Mn。16Mn具有很好的可焊性，并且其抗拉強度也較Q235有提高。通過選擇合理的焊條，運用適當的加工工藝流程，可以加強焊縫的強度。

4.1 焊條的選擇

選用結 507（E5015－A1）焊條，該焊條具有良好的抗裂性和機械性能。結507焊條為堿性焊條，其藥皮中含有較多的大理石和螢石，并含有較多的鐵合金作為脫氧劑和合金劑，焊接時大理石分解成CaO和大量的CO2作為保護氣體。這些保護氣體可以有效減少焊縫中氫的含量，提高焊縫的抗裂性能。但氟在焊接中產生的氟化氫是有毒氣體，所以應保證場地通風。

4.2 焊前準備工作

4.2.1 計算焊縫強度

根據此工件的焊縫結構和受力的實際情況，選用焊縫強度計算公式如下：

將以上數值代入，得出焊縫高度h=8.702mm。圓整得焊縫高度h=9mm。

4.2.2 焊縫清理

對工件焊接處兩側各15mm表面進行噴丸、噴沙或機械打磨、酸洗等將氧化皮、水、鐵銹、油污和其他雜質清理干凈，直到露出金屬光澤，然后涂防銹劑，使焊縫區域內無雜質確保焊縫質量。

4.2.3 焊接工藝規程及工藝重點分析

①焊前預熱。在焊接前將各工件預熱到350℃～400℃，然后再進行焊接。預熱可以使焊縫部分金屬與周圍金屬的溫差減小，焊后又可以比較均勻地同時冷卻收縮，以減少焊接應力的產生。②焊條烘干。選用結507焊條，直徑5mm。焊前經150℃烘干2小時。③焊接順序。采用如圖2所示順序。使用手工電弧焊，采用直流反接，電流126A。④采用多層焊，焊接高度較高，采用單層焊接難度較大，采用合理的焊接順序是為了分散熱量，提高焊接質量。⑤每層焊后清熔渣。采用多層多道焊時應注意層間的清理，用機械打磨、酸洗等方法將焊縫表面熔渣、有害氧化物、油質、銹跡等清除干凈后繼續焊接。⑥采用斷續焊、分散焊的方法。斷續焊，即在焊完一層后停留片刻，待工件冷到50℃～60℃時再焊下一道焊縫。分散焊，即在一個部位焊完后再到另一個部位焊接，減少溫差，降低應力。⑦焊后熱處理及緩冷措施。將焊區周圍200mm范圍內加熱到600℃～650℃，用巖棉板覆蓋保溫，使之緩慢冷卻，冷卻時間不小于一個小時。可以有效消除內應力，防止裂紋的產生。⑧時效處理后進行表面拋丸處理，達到表面硬化目的。⑨檢驗焊接接口處的外觀整潔性。

5 結束語

改進后三個月以來，運行狀態良好。這是理論與實踐結合的一次重要應用，我們將總結經驗，繼續在車間的設備改進、維修工作中探索，提高設備使用壽命，為生產的順利進行做好保障。

[1] 機械設計手冊（第1卷）[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2] 鄧文英，主編.金屬工藝學[M].北京：高等教育出版社.2000.

[3] 聶毓琴，孟廣偉.材料力學[M].北京：機械工業出版社，2009.

[4] 江 山，周理華.銅襯墊在箱形梁焊接中的應用[J].鍛壓裝備與制造技術，2011，（4）.

[5]王晉生.30MN水壓機柱塞拉傷表面補焊新工藝[J].鍛壓裝備與制造技術，2011,（5）.

Welding strength check and welding process improvement of rocker parts in welding line

RUAN Xingjia
（Truck Plant,Faw Liberation Co.,Ltd.,Changchun 130011,Jilin China）

Aiming at the damaging situation of rocker component in welding line for truck plant,the force analysis and strength check of the bar parts and welding strength have been carried out in the text.The new material and welding process have been adopted to improve the faults.Finally,the improved rocker can satisfy the requirement of normal working strength.

Welding line;Rocker;Strength check;Technical process improvement

TG404

A

1672－0121（2012）03－0047－02

2012-02-09

阮興家（1965-），男，高級工程師，從事機械工程技術研發設計