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二手压路机转向机构焊接工艺的改进

目前二手压路机转向机构的连接方式主要有键连接式和焊缝连接式2种。本文介绍的焊接连接有着结构简单、制造成本低、传动无间隙并可靠等优点,应用比较广泛。焊接连接不可拆卸、损坏修复困难,对焊缝的质量要求较高。如图1所示,这种焊接连接转向机构最容易出现的故障是连接焊缝开裂。保证焊缝质量是这种机构制造的难题和关键。通过对瑞典A网生产的CA系列压路机转向机构焊接工艺的研究,我们总结出一些行之有效的方法,通过强度试验,已证明焊缝强度的合格率达到99%。

  1、焊接工艺分析
  A网生产的CA系列压路机主要销售北欧各国,由于工作环境的原因,转向机构材质应具有一定的冷脆性,能适合于低温环境下工作。图1所示转向机构的各零件材质为Q345E,属于低合金高强度结构钢,具有良好的焊接性能,与Q345A相比冷脆性较强,价格也比较高。

  图2所示是CA系列转向机构的焊接简图,从图中可以看出,压路机转向时,在转向力P的作用下转向立轴承受较大的转矩,要求转向立轴不仅材质好还要具有足够的刚度,故转向立轴采用厚度为100mm的热轧钢板下料后机加工制成,转向臂板厚25mm,由于两钢板厚度悬殊,焊缝的质量难以控制,焊透性差。从图2所示的焊缝示意可以看出,压路机在转向时,很大的转向力矩都是由焊脚长为10mm、总长只有320mm的焊缝(双面焊接)来传递,特别是图中的A点位置承受的拉力最大,这就要求焊缝必须具备足够的抗拉强度。
  从以上分析可以看出,焊接式转向机构构件材料板厚过大且板厚不均匀以致焊缝工艺性比较差,在焊接过程中很难保证焊缝具有足够的熔透性,较难控制焊接变形与焊接内应力。在很大的转向力作用下,焊缝的质量就代表着压路机工作的可靠性和安全性,因此保证焊接式转向系统焊缝质量对整个压路机至关重要,必须进行深入的研究并采用严格的焊接工艺。
  2、焊接工艺
  为了保证CA系列压路机转向机构的焊缝质量,制定了详细的焊接工艺,对焊接方法、焊接参数和焊接环境都做出了严格的规定。
  (1)焊接方法  
  为了保证焊缝熔透性和焊缝的质量经过分析、比较和反复试验,决定对焊缝采用CO2气体保护焊焊接,因为气体保护焊电弧具有热量高、焊丝熔化速度快、母材金属熔化深度大、焊接速度高、焊后无须清渣的优点。为了减弱CO2的氧化性,焊接时焊接气体为80%CO2与20%Ar的混合气体。焊丝采用Φ1.2mm的药性焊丝,可以为焊缝补充有益的合金元素,以保证焊缝金属的化学成分和力学性能。
  图2所示焊缝为双面焊,为了避免产生焊接变形,减小焊接应力,焊接时应注意焊接顺序,从工件的外端开始采用对称焊接法焊接。焊缝采用图3所示的底焊、面焊两次焊接,底焊对焊接结构起定位作用,焊接速度相对较快,面焊起保证焊缝熔透性和焊缝质量的作用,所以焊接速度比较慢。

  (1)焊接参数
  为了保证焊缝既有足够的熔透性和力学性能,又能尽力减小内应力和焊接变形,经过反复试验,确定焊接参数应为:气体流量18-20L/min,焊接电流250A,电弧电压32V。经焊后检查发现既可以保证焊缝的外观质量又可以保证焊缝的熔透性,且焊缝内应力较小。
  (3)焊接环境
  试验表明如果焊接时母材温度低于15℃,则焊缝的熔深比较小,图4所示焊缝截面图中,焊缝硬度值约HV250、热影响区硬度高于HV300、母材硬度约HV170,3部分的硬度差别比较大,焊接内应力较大,焊缝不能满足强度要求。因此在生产中当环境温度高于15℃时,不再对母材进行预热处理,只有当环境温度低于15℃时,焊前应将母材放在温室里长时间预热处理,这样既可以提高母材的焊接性能又可以防止热变形,焊接时用激光测温仪检测工件温度,当高于15℃时及时焊接。

  为了保证焊接时密封而连续的气体保护层不被破坏,气体保护焊不能在有风的场所进行,应该进行防风处理。
  3、焊接工装
  在结构件特别是大型结构件的焊接过程中,为了减少焊接变形、保证焊接件的准确位置和焊缝质量,焊接工装是结构件焊接时常用的工具。在CA系列压路机转向机构焊接时,为了保证转向动臂和转向立轴之间的不垂直度及各焊缝间隙相等,焊接时采用了图5所示的焊接夹具,对工件进行有效的定位与夹紧。焊接前在焊接变位机上先夹紧转向立轴,而后用焊接夹具在转向立轴上定位转向动臂,焊接夹具可以保证焊缝间隙、转向立轴与转向动臂间的不垂直度和转向动臂上两孔与转向立轴轴颈之间的位置精度,夹紧后将转向动臂与转向立轴搭焊成型。为了保证工件质量,搭焊后应检测转向动臂与转向立轴的不垂直度和其他位置尺寸,合格后才能进入焊接工序,不合格的则修复后焊接。

  CA系列压路机转向机构的转向动臂与转向立轴的总质量为72kg,所以在焊接时,人工搬动比较困难。为了保证焊缝质量,焊接时需要不断变换工件的位置,尽可能使每条焊缝处于最佳的焊接位置,焊接中运用了图5所示的焊接变位机,可以使工件在空间任意变换位置。焊接结束,焊缝冷却后,可以将工件自焊接变位机上取下
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