關于掘進機鏟板部焊接變形問題的研究

樊志家 王曉燕

摘 要：掘進機鏟板部是掘進機運輸部分的源頭，在掘進機進行作業時又起到支撐作用，所以對它的整體性能要求很高。它的焊接結構零件多、結構復雜，尺寸公差和形位公差不容易保證，焊接變形突出。為了減少不合格品率，文章對減少焊接變形進行了研究，通過安排合理的焊接順序及焊接方式來減少焊后殘余應力，在保證焊接強度的前提下，盡可能的減少焊接變形量，對生產實際具有重要的指導意義。

關鍵詞：鏟板；焊接結構；二氧化碳氣體保護焊

掘進機鏟板主要由左、右側鏟板、主鏟板、驅動裝置、從動輪裝置等組成，通過2個液壓馬達驅動星輪，把截割下來的物料裝到第一運輸機內。鏟板頂尖在鏟板油缸作用下可實現向上抬起，向下臥底。其中左、右側鏟板、主鏟板為焊接結構件，他們的焊接強度及幾何尺寸穩定性直接影響鏟板部的整體使用性能。掘進機鏟板部結構如圖1所示。

圖1 鏟板部結構示意圖

1 焊接順序對鏟板焊接變形的影響

采用合理的焊接順序，能夠有效的降低結構件焊接殘余應力，不同的焊接結構為減少焊接殘余應力而運用的最佳焊接順序也不一樣，常見的類型有以下幾種。

1.1 單條焊縫焊接結構

對于單條焊縫，在焊縫較長時，需采用分段焊接，有利于減小焊接變形及殘余應力。在分段焊接中，將焊縫危險區域作為優先焊接段，可以有效降低焊接危險區域的殘余應力。主要因為后焊接段對先焊接段有一定的焊后熱處理作用。

對于單條環形焊縫的焊接，相當于一道焊和分段對稱焊，焊接方法如圖2，其焊接順序1→2→3→4，所獲得的焊接殘余應力和變形為最低。主要原因為前段焊接對后段焊接的預熱與后段焊接對前段焊接的焊后熱處理作用。

圖2 單條環形焊縫的焊接方法

1.2 具有多條焊縫的焊接結構

在具有多條焊縫的焊接結構中，主要依靠減少剛性約束，最大程度的讓焊縫自由變形，從而降低焊接殘余應力。典型焊縫為T形焊縫，正確的焊接順序應是“先焊支縫，后焊干縫”。如圖3所示。減小焊接殘余應力，可以有效地防止焊接變形記焊后的焊縫斷裂等現象。

1.3 多道焊焊接結構

在實施多道焊接時，每道焊都具有2個焊接方向，若每道焊接都采用一個焊接方向，會造成焊接應力的疊加，而增加多道焊的殘余應力，所以在多道焊接過程中，鄉里的焊道之間采用首尾相接的方式，減小焊接殘余應力。

1.4 多層焊焊接結構

對于多層焊，圖4所示為對接焊縫的分層示意圖。焊接時在其厚度方向上的溫度分布不均勻，因此在焊接過程中應采用對稱焊接的方法。在圖4中，較好的焊接順序是：1→2→3→4，即保證了對稱焊接，同時焊縫之間有一定程度的預熱與焊后熱處理，減少焊后變形。

圖4 對接焊縫分層焊接方法

2 焊接裝配對鏟板焊接變形的影響

由于主鏟板結構復雜，一次焊接不能夠實現結構的整體性，所以采用多遍焊接裝配，即對于一些小件采用了分部焊接裝配，并使一些大件成為了主要框架結構，增加了整體剛性，減小了焊接變形。主鏟板采用了多次焊接裝配，焊接裝配及焊接單件的遍數多達六遍，合理安排各遍焊接的裝配順序，增加焊接整體結構的強度及穩定性，減少無法焊接或焊接不足位置，滿足了主鏟板結構的設計要求。

3 結束語

對于多零件復雜機構件而言，多遍焊接相比一次焊接成型，整體變形量小，結構尺寸更易得到保證，為下一步的機械加工打下了可靠的基礎。對于鏟板整體結構而言，應采用多遍焊接裝配及合理的焊接順序；對于各零件焊接過程中，應注意相鄰件產生的焊縫的焊接順序。按照合理的焊接順序對大型焊接結構件進行焊接，既保證了結構件的整體強度及穩定性，又保證了焊接工作的效率，節約能源，為企業創造效益。

參考文獻

[1]周燕妮.焊接順序對焊接殘余應力的影響[J].焊接，2011，（12）：12～14

[2]李敬東.選擇合理的焊接順序是制定焊接順序的關鍵[J].內蒙古水利，2002（4）：116.

[3]陳伯蠡.金屬焊接性基礎[M].北京：機械工業出版社，1984.

[4]王文其.焊接新技術新工藝實用指導手冊[M].哈爾濱：黑龍江文化電子音像出版社，2007.