挖掘機燃油箱底座開裂的原因及制作方法改進

挖掘機燃油箱主要作用是存放燃油，同時還能起到沉淀燃油中雜質和對回油進行冷卻散熱的作用。本文對某批次液壓挖掘機燃油箱底座開裂原因進行分析，并提出改進方法。

1.故障現象

某批次挖掘機工作1000h后，其燃油箱底座出現開裂和燃油滲漏故障。檢查燃油箱外觀，沒有外力損害痕跡。

檢查更換下來漏油的燃油箱，發現其開裂部位多發生在底座端部（A、B處），如圖1所示。其中A處開裂造成滲漏，B處開裂未出現滲漏。燃油箱發生開裂和燃油滲漏，不僅造成燃油損失，而且可能被引燃，危及挖掘機和操作人員安全。

2.原因分析

（1）受力分析

經分析，燃油箱開裂原因有以下4種：一是挖掘機在回轉過程中，燃油箱內的油液產生晃動，對燃油箱側壁造成沖擊；二是發動機和整機工作時產生的振動傳導至燃油箱，使燃油箱產生振動；三是燃油箱底面不平整，或安裝燃油箱的臺面不平整，導致在裝配燃油箱時，其固定底座因變形而產生附加應力；四是在燃油箱焊接后，焊縫收縮產生了內應力。

（2）取樣檢查

為查找開裂原因，我們將圖2所示左、右底座切割下來，發現燃油箱左底座a和右底座b、c處裂紋有所不同，如圖3所示。

燃油箱左底座b處焊縫尺寸滿足設計要求，開裂發生在焊縫收弧處，裂紋穿透油箱底板。左底座a處和右底座c處與燃油箱底板之間存在明顯縫隙，焊縫尺寸小于設計尺寸，且存在偏焊。

（3）酸蝕實驗分析

我們對3處開裂部位取樣后進行酸蝕實驗，觀察其缺陷狀況，發現b處焊接板材貼合較好，裂紋從焊縫收弧處貫穿了燃油箱底板，如圖4所示。

a處和c處板材貼合縫隙過大，底座焊縫的焊腳僅達到要求的2/3高度，造成焊縫實際高度大為降低。由此看出，該處焊縫尺寸小和偏焊造成焊縫薄弱，導致油箱底板與底座焊縫開裂，如圖5所示。

（4）金相組織分析

我們將焊縫及燃油箱底板母材取樣進行低倍金相組織分析，焊縫金相組織為共析鐵素體和珠光體，燃油箱底板母材金相組織為塊狀鐵素體和珠光體，均符合要求。金相組織分析如圖6所示。

（5）化學成分分析

燃油箱底板材料為Q235鋼板，我們對燃油箱底板進行性能和主要化學成分分析，結果如附表所示，經過比對燃油箱底板材質性能和化學成分符合國家相關標準。

綜上所述，燃油箱底板材料符合要求，焊縫及燃油箱底板金相組織正常。左底座焊縫b處燃油箱底板開裂是因為焊縫收弧處產生應力集中造成疲勞損壞，由此造成該處漏油。左底座a處和右底座c處焊縫開裂是由于組焊時縫隙過大及焊縫偏焊所致，由此造成底座與燃油箱底板的焊縫開裂。若該裂縫擴展也可能造成燃油箱底板開裂，導致漏油。

3.改進方法

根據以上分析，該型挖掘機燃油箱應從以下幾方面進行改進：

（1）優化燃油箱底座結構

從設計上加強燃油箱底座的強度，在底座端部增加與燃油箱底板相連的封口筋板。封口筋板處要求全焊，避免焊接時起弧、收弧所產生的應力集中和焊縫出現疲勞損傷，如圖7所示。

（2）完善底座制作工藝

提高燃油箱焊接質量，特別是要提高燃油箱底板平面度，以保證燃油箱底板與燃油箱底座的貼合。將制作底座的方法由原來折彎成形改為模具沖壓成形，以保證底座的成形精度，不出現翹曲現象。

（3）提高焊接質量

將燃油箱底座焊接在燃油箱底板上時，對燃油箱底座施加壓力，以避免焊接時出現上翹，縫隙不得大于0.5mm，從而消除焊縫間隙。在圖紙要求基礎上增加焊腳高度，同時避免偏焊缺陷。

另外，燃油箱底座同定螺栓處沖壓出凸緣，凸緣略高于非固定位置，可避免燃油箱安裝底板不平造成的裝配應力。

（作者地址：山東省臨沂經濟技術開發區濱河東路66號山重建機有限公司第一研究院276024）