聯接板組件焊接變形的研究

劉云峰 張玉娟 鄭曉東

（1.中煤張家口煤礦機械有限責任公司，河北 張家口 075000；2.張家口職業技術學院，河北 張家口 075000）

中部槽作為刮板輸送機的主要組成部分，其數量大，互換性要求高，其質量及壽命將直接影響到整機的穩定性及壽命[1]。而聯接板組件作為中部槽的重要部件，其質量直接影響輸送機電纜槽的裝配質量及電纜的使用壽命。聯接板組件主要由各種零件加工后組對、焊接而成，焊接是其最終成形的必要手段。由于焊道在組件背面布置較多，焊接時極易產生焊接變形，對后續加工及電纜槽的組裝影響極大。基于此，筆者進行了多種焊接工藝試驗，并通過零件下料預留工藝筋、組件焊后焊接變形的矯正等手段輔助，最終確定了一種焊接變形最小的工藝方法，為生產實際提供了技術支持。

1 聯接板組件的結構及焊道布置

1.1 聯接板組件的結構

聯接板組件主要由聯接板、墊板、長板組成，其結構如圖1 所示。

1.2 聯接板組件的焊道布置

聯接板組件的焊道布置如圖1 所示，墊板與長板背面聯接部位四處為V 焊平，其余部位均要求12mm角焊縫。焊道基本布置在聯接板組件背面一側，正面只有一長道12mm 角焊縫。

圖1 聯接板組件結構及焊道布置圖

2 聯接板組件焊接變形分析

2.1 聯接板組件焊接變形的影響

1.聯接板組件焊接變形會導致組件產生立彎，進而影響組件上孔的位置度及組件外形質量。

2.由于聯接板組件正反面焊道布置的不均勻性，極易使得組件正反面產生焊接變形，導致組件平面度超差，影響聯接板組件的外形質量及電纜槽的組裝效果。

3.聯接板組件焊接變形后須增加矯正工序，降低了生產效率，提高了制造成本[2]。

2.2 聯接板組件焊接變形產生的原因

焊接變形產生的主要原因是焊接時的局部不均勻熱輸入，熱源只集中于焊接部位，且以一定的速度向前移動，形成了溫度梯度[3-4]。

由于聯接板下方有兩缺口，在聯接板與長板焊接時，聯接板下方處于無約束、自由狀態，熱量集中在聯接板上方，焊后極易使得聯接板組件產生立彎。

由于聯接板組件正面焊道布置較少，背面焊道布置較多，正反面焊道布置極其不均勻，在焊接時熱量主要集中在組件背面，極易使得組件正反面產生焊接變形。

總之，從聯接板組件結構來說，焊道布置不均勻是其產生焊接變形的一個主要原因。從制造工藝來說，不正確的焊接工藝是其產生焊接變形的另一個原因。

3 聯接板組件焊接變形預防

為了減小聯接板組件在焊接后的立彎，在聯接板下料時，在缺口處預留30mm 寬工藝筋。此預留的工藝筋不僅可以預防聯接板在下料時產生立彎，也可減小聯接板組件在焊接時產生的立彎。此工藝筋焊接過程中及焊后不進行切割，待將聯接板組件組裝、焊接在中部槽槽體上后再進行切割。

從焊接工藝角度來講，合理的焊接工藝可有效減小焊接變形。為了減小聯接板組件正反面的焊接變形，筆者進行了四種焊接試驗，焊后進行了聯接板組件的平面度對比，最終確定了一種聯接板組件焊接變形最小的焊接工藝方法。

4 聯接板組件焊接工藝試驗

為了研究聯接板組件的焊接變形，根據生產經驗制定了以下四種焊接試驗方案。各方案焊接示意圖中數字代表焊接順序，箭頭代表焊接方向。試驗中采用富氬氣體保護焊，采用直徑為1.2mm 的ER50-6 焊絲，焊接電流220～280A，電壓23～30V。

方案1 如圖2 所示：

圖2 方案1 焊接示意圖

方案1 采用整體從中間向兩側對稱焊接，背面缺口上方焊道分為兩段，16 代表長板與墊板背面V 焊焊道的蓋面及長板與墊板形成的拐角處的角焊縫，25 代表組件正面聯接板與長板的角焊縫。

方案2 如圖3 所示：

圖3 方案2 焊接示意圖

方案2 采用整體從兩側向中間對稱焊接，背面缺口上方焊道分為兩段，16 代表長板與墊板背面V 焊焊道的蓋面及長板與墊板形成的拐角處的角焊縫，25 代表組件正面聯接板與長板的角焊縫。

方案3 如圖4 所示：

圖4 方案3 焊接示意圖

方案3 采用整體從兩側向中間對稱焊接，背面缺口上方焊道分為兩段，16 代表長板與墊板背面V 焊焊道的蓋面及長板與墊板形成的拐角處的角焊縫，25 代表組件正面聯接板與長板的角焊縫。

方案4 如圖5 所示：

圖5 方案4 焊接示意圖

方案4 采用整體從中間向兩側對稱焊接，背面缺口上方焊道分為兩段，16 代表長板與墊板背面V 焊焊道的蓋面及長板與墊板形成的拐角處的角焊縫，25 代表組件正面聯接板與長板的角焊縫。

對上述四種方案的工件緩冷至室溫后測量其平面度，分別為4mm、6mm、7mm、1mm。

5 聯接板組件焊接變形矯正

采用方案4 聯接板組件焊接變形最小，不影響組件的正常使用，不予矯正。

采用方案1～3，聯接板組件焊接變形較大，變形后聯接板組件向后彎曲。為了改善焊后組件的平面度，采用火焰對聯接板組件正面中間部位進行加熱，矯正后聯接板組件平面度可以控制在2mm 以內，可直接使用。

6 結論

本文通過對聯接板組件結構及焊道布置形式的分析，歸納出聯接板組件焊接變形產生的原因，并提出預防措施；通過多種焊接工藝試驗，尋找出一種焊接變形最小的焊接工藝方法，且采用這種方法聯接板組件焊后不需要進行矯正，為生產實際提供了技術支持。