輪式裝載機(jī)鏟斗制造問(wèn)題的分析與解決

宋睿烜 李松陶 劉喆

摘要：工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件的變形，主要來(lái)自焊接熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力及外力的作用。通過(guò)過(guò)程監(jiān)控，對(duì)于鏟斗制造中的問(wèn)題進(jìn)行分析，并制定防止措施進(jìn)行避免。

關(guān)鍵詞：鏟斗;熱輸入量;線能量;焊接殘余變形

輪式裝載機(jī)的四大結(jié)構(gòu)件是鏟斗、動(dòng)臂、前車(chē)架和后車(chē)架，鏟斗和動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)制造水準(zhǔn)，決定了整機(jī)作業(yè)性能的優(yōu)劣。本文將針對(duì)鏟斗制造方面出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行一些分析并提出解決措施。

1.結(jié)構(gòu)形式

裝載機(jī)一般配置正鏟形式的鏟斗，作業(yè)時(shí)，動(dòng)臂油缸操縱動(dòng)臂，帶動(dòng)鏟斗高度的升降，搖臂油缸操縱搖臂帶動(dòng)連桿，調(diào)整鏟斗的角度，完成挖、運(yùn)、裝的工作循環(huán)。作為鋼結(jié)構(gòu)類(lèi)產(chǎn)品，如果焊接質(zhì)量不高，就會(huì)給后續(xù)加工和使用過(guò)程帶來(lái)困難，造成偏磨及舉升不穩(wěn)等問(wèn)題。

2.制造過(guò)程

鏟斗制造中的主要問(wèn)題在于過(guò)量的變形，存在于鏟刃板的加工、斗壁的壓彎、支撐板的加工、鏟斗的裝焊等工序。

（I） 工藝流程

鏟斗結(jié)構(gòu)件的工藝路線一般為結(jié)構(gòu)下料—機(jī)加工—鉚焊，對(duì)于零部件加工的殘余應(yīng)力和熱變形，裝焊鏟斗前采用機(jī)械或火焰矯正法進(jìn)行變形的糾正，但對(duì)于復(fù)雜變形難以調(diào)整，誤差會(huì)積累到后續(xù)工序中去。

（II） 焊縫設(shè)計(jì)

鏟斗底部焊縫主要集中在背面，斗壁板較薄（8～10mm），焊縫數(shù)量密集分布不合理，焊縫焊高較大。同時(shí)由于下料誤差，鏟刃板與斗底加強(qiáng)板、斗壁板對(duì)接間隙過(guò)大且分布不均，對(duì)接間隙的加大勢(shì)必增加焊接塑性變形區(qū)，這樣焊接后，沿焊縫方向產(chǎn)生的縱向收縮增大，并伴隨撓曲變形。

依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，減小焊縫橫截面積，減小焊縫橫貫構(gòu)件長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式，減小焊縫到構(gòu)件中性軸的距離，可達(dá)到減少焊接縱向變形量和撓度的目的。

（III）焊裝制造

鏟斗裝焊工序中的問(wèn)題：

（1）在用三輥斗壁板卷板時(shí)，因兩端受力不均、壓型線與斗壁板兩邊不平行等原因而出現(xiàn)扭曲，與斗側(cè)板對(duì)接后帶動(dòng)鏟刃板扭曲。

（2）鋪斗底加強(qiáng)板（壓彎件）時(shí)，由于下料公差，使斗底加強(qiáng)板局部高出兩側(cè)斗側(cè)板或鏟刃板，破壞鏟刃板與兩斗側(cè)板構(gòu)成的平面。

（3）鏟斗焊接工藝指導(dǎo)性不足，焊接操作不當(dāng)。沒(méi)有按焊接工藝制定的焊接順序執(zhí)行，線能量控制不足，尤其在焊接鏟刃板與斗壁板、斗底加強(qiáng)板的對(duì)接焊縫時(shí)，任意施焊，造成焊接熱輸入量過(guò)分集中，焊接變形過(guò)量。

（4）焊接殘余變形的影響，主要分為橫向收縮和縱向收縮。橫向收縮與焊接線能量和板厚有關(guān)，線能量越大，板厚越薄，收縮量就越大。我們可以通過(guò)控制線能量的輸入及合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)橫向收縮加以控制，降低電流電壓、提高焊接速度來(lái)減小橫向收縮。采用多層多道焊接，大大降低值，可以較大程度的減小縱向收縮量。

3.質(zhì)量提升措施

（I）? 加強(qiáng)過(guò)程控制

在氣割、機(jī)加工及裝卸、運(yùn)輸、存儲(chǔ)過(guò)程中，按照相關(guān)工藝操作規(guī)程執(zhí)行。對(duì)平整度不符合要求的板材進(jìn)行校平，控制撓曲變形，保證鏟斗相關(guān)零部件的來(lái)料合格率。

（II） 改善工藝水平

（1）在卷板過(guò)程中要保證壓型線與斗壁板兩邊平行，斗壁板兩端受力均勻，防止產(chǎn)生扭曲;鋪斗底板時(shí)，進(jìn)行斗底板平整度矯正，保證其平整度，并且不高出兩側(cè)斗側(cè)板與鏟刃板構(gòu)成的平面;

（2）優(yōu)化鏟斗裝焊工藝，提高工藝指導(dǎo)性。

① 制定焊接規(guī)范，變形的大小主要受焊接規(guī)范的影響，選用較小電流（150～180A）或提高焊接速度（0.4～0.6m/min）都可以使線能量減小，從而降低熱應(yīng)力變形的影響程度。

② 減小焊縫尺寸，主要取決于板厚及設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求。在滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的前提下，對(duì)于圖1所示的環(huán)焊縫，部分長(zhǎng)直焊縫可適當(dāng)降低焊高或改為斷續(xù)焊。

③ 優(yōu)化焊接工藝，合理制定焊接方向、焊接順序和焊道層數(shù)等。遵循先大焊縫后小焊縫，先長(zhǎng)焊縫后短焊縫，長(zhǎng)直焊縫分段退步焊，8mm以上焊高采取多層多道焊接的原則。

④ 改善焊接結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)裝焊剛性及采取邊界約束措施。焊接鏟斗時(shí)在專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的組立胎具上進(jìn)行裝配，芯軸定位，增加結(jié)構(gòu)剛性及變形約束能力。

4.結(jié)論

通過(guò)實(shí)施有針對(duì)性的防止措施，在以后的裝載機(jī)鏟斗生產(chǎn)過(guò)程中，就可以保證鏟斗結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，有效減少鏟斗制造中的過(guò)量變形。

參考文獻(xiàn)：

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