聯(lián)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(yè)技術(shù)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(shù)量大，互換性要求高，其質(zhì)量及壽命將直接影響到整機的穩(wěn)定性及壽命[1]。而聯(lián)接板組件作為中部槽的重要部件，其質(zhì)量直接影響輸送機電纜槽的裝配質(zhì)量及電纜的使用壽命。聯(lián)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(chǎn)生焊接變形，對后續(xù)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(yù)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(chǎn)實際提供了技術(shù)支持。

1 聯(lián)接板組件的結(jié)構(gòu)及焊道布置

1.1 聯(lián)接板組件的結(jié)構(gòu)

聯(lián)接板組件主要由聯(lián)接板、墊板、長板組成，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

1.2 聯(lián)接板組件的焊道布置

聯(lián)接板組件的焊道布置如圖1 所示，墊板與長板背面聯(lián)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(lián)接板組件背面一側(cè)，正面只有一長道12mm 角焊縫。

圖1 聯(lián)接板組件結(jié)構(gòu)及焊道布置圖

2 聯(lián)接板組件焊接變形分析

2.1 聯(lián)接板組件焊接變形的影響

1.聯(lián)接板組件焊接變形會導致組件產(chǎn)生立彎，進而影響組件上孔的位置度及組件外形質(zhì)量。

2.由于聯(lián)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(chǎn)生焊接變形，導致組件平面度超差，影響聯(lián)接板組件的外形質(zhì)量及電纜槽的組裝效果。

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

2.2 聯(lián)接板組件焊接變形產(chǎn)生的原因

焊接變形產(chǎn)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(lián)接板下方有兩缺口，在聯(lián)接板與長板焊接時，聯(lián)接板下方處于無約束、自由狀態(tài)，熱量集中在聯(lián)接板上方，焊后極易使得聯(lián)接板組件產(chǎn)生立彎。

由于聯(lián)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(chǎn)生焊接變形。

總之，從聯(lián)接板組件結(jié)構(gòu)來說，焊道布置不均勻是其產(chǎn)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(chǎn)生焊接變形的另一個原因。

3 聯(lián)接板組件焊接變形預(yù)防

為了減小聯(lián)接板組件在焊接后的立彎，在聯(lián)接板下料時，在缺口處預(yù)留30mm 寬工藝筋。此預(yù)留的工藝筋不僅可以預(yù)防聯(lián)接板在下料時產(chǎn)生立彎，也可減小聯(lián)接板組件在焊接時產(chǎn)生的立彎。此工藝筋焊接過程中及焊后不進行切割，待將聯(lián)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(lián)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(lián)接板組件的平面度對比，最終確定了一種聯(lián)接板組件焊接變形最小的焊接工藝方法。

4 聯(lián)接板組件焊接工藝試驗

為了研究聯(lián)接板組件的焊接變形，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗制定了以下四種焊接試驗方案。各方案焊接示意圖中數(shù)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(cè)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(lián)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(cè)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(lián)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(cè)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(lián)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(cè)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(lián)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(lián)接板組件焊接變形矯正

采用方案4 聯(lián)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(lián)接板組件焊接變形較大，變形后聯(lián)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(lián)接板組件正面中間部位進行加熱，矯正后聯(lián)接板組件平面度可以控制在2mm 以內(nèi)，可直接使用。

6 結(jié)論

本文通過對聯(lián)接板組件結(jié)構(gòu)及焊道布置形式的分析，歸納出聯(lián)接板組件焊接變形產(chǎn)生的原因，并提出預(yù)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(lián)接板組件焊后不需要進行矯正，為生產(chǎn)實際提供了技術(shù)支持。