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1、焊接工藝分析
A公司生產的CA系列壓路機主要銷售北歐各國,由于工作環(huán)境的原因,轉向機構材質應具有一定的冷脆性,能適合于低溫環(huán)境下工作。圖1所示轉向機構的各零件材質為Q345E,屬于低合金高強度結構鋼,具有良好的焊接性能,與Q345A相比冷脆性較強,價格也比較高。
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圖2所示是CA系列轉向機構的焊接簡圖,從圖中可以看出,壓路機轉向時,在轉向力P的作用下轉向立軸承受較大的轉矩,要求轉向立軸不僅材質好還要具有足夠的剛度,故轉向立軸采用厚度為100mm的熱軋鋼板下料后機加工制成,轉向臂板厚25mm,由于兩鋼板厚度懸殊,焊縫的質量難以控制,焊透性差。從圖2所示的焊縫示意可以看出,壓路機在轉向時,很大的轉向力矩都是由焊腳長為10mm、總長只有320mm的焊縫(雙面焊接)來傳遞,特別是圖中的A點位置承受的拉力最大,這就要求焊縫必須具備足夠的抗拉強度。
從以上分析可以看出,焊接式轉向機構構件材料板厚過大且板厚不均勻以致焊縫工藝性比較差,在焊接過程中很難保證焊縫具有足夠的熔透性,較難控制焊接變形與焊接內應力。在很大的轉向力作用下,焊縫的質量就代表著壓路機工作的可靠性和安全性,因此保證焊接式轉向系統(tǒng)焊縫質量對整個壓路機至關重要,必須進行深入的研究并采用嚴格的焊接工藝。
2、焊接工藝
為了保證CA系列壓路機轉向機構的焊縫質量,制定了詳細的焊接工藝,對焊接方法、焊接參數(shù)和焊接環(huán)境都做出了嚴格的規(guī)定。
(1)焊接方法
為了保證焊縫熔透性和焊縫的質量經過分析、比較和反復試驗,決定對焊縫采用CO2氣體保護焊焊接,因為氣體保護焊電弧具有熱量高、焊絲熔化速度快、母材金屬熔化深度大、焊接速度高、焊后無須清渣的優(yōu)點。為了減弱CO2的氧化性,焊接時焊接氣體為80%CO2與20%Ar的混合氣體。焊絲采用Φ1.2mm的藥性焊絲,可以為焊縫補充有益的合金元素,以保證焊縫金屬的化學成分和力學性能。
圖2所示焊縫為雙面焊,為了避免產生焊接變形,減小焊接應力,焊接時應注意焊接順序,從工件的外端開始采用對稱焊接法焊接。焊縫采用圖3所示的底焊、面焊兩次焊接,底焊對焊接結構起定位作用,焊接速度相對較快,面焊起保證焊縫熔透性和焊縫質量的作用,所以焊接速度比較慢。
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(1)焊接參數(shù)
為了保證焊縫既有足夠的熔透性和力學性能,又能盡力減小內應力和焊接變形,經過反復試驗,確定焊接參數(shù)應為:氣體流量18-20L/min,焊接電流250A,電弧電壓32V。經焊后檢查發(fā)現(xiàn)既可以保證焊縫的外觀質量又可以保證焊縫的熔透性,且焊縫內應力較小。
(3)焊接環(huán)境
試驗表明如果焊接時母材溫度低于15℃,則焊縫的熔深比較小,圖4所示焊縫截面圖中,焊縫硬度值約HV250、熱影響區(qū)硬度高于HV300、母材硬度約HV170,3部分的硬度差別比較大,焊接內應力較大,焊縫不能滿足強度要求。因此在生產中當環(huán)境溫度高于15℃時,不再對母材進行預熱處理,只有當環(huán)境溫度低于15℃時,焊前應將母材放在溫室里長時間預熱處理,這樣既可以提高母材的焊接性能又可以防止熱變形,焊接時用激光測溫儀檢測工件溫度,當高于15℃時及時焊接。
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為了保證焊接時密封而連續(xù)的氣體保護層不被破壞,氣體保護焊不能在有風的場所進行,應該進行防風處理。
3、焊接工裝
在結構件特別是大型結構件的焊接過程中,為了減少焊接變形、保證焊接件的準確位置和焊縫質量,焊接工裝是結構件焊接時常用的工具。在CA系列壓路機轉向機構焊接時,為了保證轉向動臂和轉向立軸之間的不垂直度及各焊縫間隙相等,焊接時采用了圖5所示的焊接夾具,對工件進行有效的定位與夾緊。焊接前在焊接變位機上先夾緊轉向立軸,而后用焊接夾具在轉向立軸上定位轉向動臂,焊接夾具可以保證焊縫間隙、轉向立軸與轉向動臂間的不垂直度和轉向動臂上兩孔與轉向立軸軸頸之間的位置精度,夾緊后將轉向動臂與轉向立軸搭焊成型。為了保證工件質量,搭焊后應檢測轉向動臂與轉向立軸的不垂直度和其他位置尺寸,合格后才能進入焊接工序,不合格的則修復后焊接。
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CA系列壓路機轉向機構的轉向動臂與轉向立軸的總質量為72kg,所以在焊接時,人工搬動比較困難。為了保證焊縫質量,焊接時需要不斷變換工件的位置,盡可能使每條焊縫處于最佳的焊接位置,焊接中運用了圖5所示的焊接變位機,可以使工件在空間任意變換位置。焊接結束,焊縫冷卻后,可以將工件自焊接變位機上取下
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