挖掘機驅動橋殼焊縫的焊接工藝改進

劉臣 劉強 宋海龍

摘要：驅動橋殼是挖掘機重要的一部分，驅動橋殼是承重件，從結構造型和各個部分使用要求不同考慮，驅動橋殼需由三種不同材料焊接而成，橋殼為ZG35，連接板為16Mn，支撐軸為40Cr。原有的焊接工藝造成批量橋殼與支撐軸的焊縫使用過程中焊縫斷裂，論文分析不利的焊接工藝并改善焊接工藝。

關鍵詞：驅動橋殼;焊縫斷裂;焊接工藝

1.焊接工藝分析

廠家為提高焊接生產效率，將三部分先要裝配完再將三部分焊接上，裝配圖如圖1。

圖1驅動橋殼裝配圖

1.1 原有的焊接順序

因為連接板不是完全軸對稱零件，其上面的孔需要連接其它零件，一般的焊接件的焊接過程是，先焊接再打孔，這樣做得目的是以免焊接需要精確定位或焊接后變形影響孔的位置，但驅動橋殼比較長，三部分裝配完長度達到2248mm，先焊接再打孔會帶來更加復雜的加工過程，降低生產效率，所以在連接板與橋殼焊接之前，連接板的孔是先打出的。原有的實際焊接過程是先把連接板固定在橋殼正確的位置上，固定的方法是在連接板中心圓周的四個象限點人工通過焊接方式定位焊接，待連接板固定后，再轉到自動焊接裝置自動焊接連接板與橋殼的焊縫2，完成焊縫2再自動焊接連接板與橋殼的焊縫1，最后自動焊接橋殼與支撐軸的焊縫3。

1.2 原有的焊接順序的缺點

原有的焊接順序理論上是可行的，但實際操作過程中，在先固定連接板和橋殼或在焊接焊縫2時，有時會有熔渣掉落到橋殼與支撐軸的焊縫內形成焊縫3的夾渣，夾渣會使焊縫強度大大降低，而主要承受的力的焊縫是橋殼與支撐軸的焊縫3，由于先焊接連接板和橋殼造成了焊接缺陷，驅動橋在使用過程中會批量斷裂。

1.3 利用超聲檢測斷裂焊縫的缺陷

將未完全斷裂的驅動橋殼切割成方便實驗的兩小塊，其每塊長寬尺寸大概為150mmX50mm，厚度為40mm，每個小塊包括部分焊縫，部分支撐軸，部分連接板，將其表面用不同型號砂紙打磨，直至表面光滑，沒有明顯切痕，利用CTS-22型超聲波探傷儀，可檢測出在靠近焊縫底部存在夾渣缺陷，夾渣的是由于熔渣不能及時從熔池中上浮，從而留在焊縫3內部的非金屬夾雜物，這種夾渣的來源一部分是由于在焊接焊縫3操作不當，比如在焊接焊縫3的時候焊接電流突然變小，這種原因極少出現，或者坡口尺寸設計的過小，但并非所有的焊縫3都會斷裂，這種夾渣的另一個來源就是在定位連接板和焊接焊縫2時落在焊縫3中的熔渣。

2.焊接工藝的改進

通過分析：

2.1為了提高焊接效率，依然考慮采用先將連接板，橋殼和支撐軸裝配好，因為如果先焊接重要的焊縫3可以改變連接板與橋殼的固定方法，從而在3部分裝配完成之后不需要用人工焊接的方式固定，避免焊渣掉落在焊縫3中造成焊縫3形成不必要的缺陷，將連接板的中心線對稱方向開槽，將與之焊接的橋殼之處在加工時加工凸起與連接板的開槽形成配合，雖然橋殼和連接板加工過程多了工序，但減少了焊接次數，間接提高了焊接效率，采用此方法連接板上孔的定位也更加準確。

2.2為了確保主要焊縫3的焊接質量，連接軸的材料為40Cr，檢測40Cr的碳當量為0.79%，從碳當量來看出此40Cr焊接性較差，40Cr焊接前需要預熱，根據Seferain法結合厚度22mm，40Cr的預熱溫度為259℃，采用先焊接焊縫1和2會造成預熱過度，擴大熱影響區的范圍，使40Cr的變形量變大，焊縫質量變差，也是造成焊縫3斷裂的原因之一，所以為了提高成品率減少損失，確保焊縫3的質量是必要的，預熱后先焊接焊縫3及完成焊后熱處理，再進行焊縫2的焊接，最后完成焊縫1的焊接。

參考文獻：

[1]中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊第3卷焊接結構.機械工業出版社，2009年7月.

[2]宋天民.超聲檢測.中國石化出版社，2012年2月.

[3]王志華，杜雙明.焊接工藝.北京師范大學出版社 ，2011年5月.