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2006年第1期酒钢科技

减少大型结构件焊接变形的工艺对策
碳钢冷轧项目部刘伟

摘要针对工程机械中大型结构件的焊接变形问题进行了理论上的探讨．并在长期积累
的工艺实践基础上。提出了减少工程机械大型结构件焊接变形的工艺对策。
关键词变形残余应力热场均衡

大型结构件是工程机械产品的骨骼．
也是厂家设计水平的体现和制造水平的反一型结构件变形的典型
映。由于结构件在承载能力、外观造型及实实例及危害
现产品功能上的重要作用．在工程机械产
品的设计和制造中应特别予以重视。1．1PY160C型平地机后机架的变形
大型结构件因为体积庞大．焊接部位后机架是PY160C型平地机最大的结
多．部分尺寸精度和位置精度要求较高．支撑构件(见图一)，该件外形尺寸为3300mmx
起来难度较大。尤其是整体变形问题，一直是1lOOmmx8OOmm．由72个零件组成．属于
困扰工艺人员的—大难题。本文就结合平地机框架特征的大型结构件．其制造方式为多
和装审嘣腊中。结构件的工艺实际，对大型个零件上胎合拢、拼点，然后焊接而成。
结构件的焊接变形情况和原因进行分析．该件在整体装配时须与发动机、变速
并提出了一些控制变形的工艺对策。箱、司机室、驱动桥等部件相连接．其工艺

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图1PY1600平地机后机架

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要求为：基础面平面度~<3mm，扭曲度≤长时间作业时整机会出现铲斗失稳现象。
5ram。垂直度≤2．5mm。按传统方式焊接
后。一般情况下变形为：平面度58ram。扭二构件变形的理论分析
曲度10—30ram。垂直度510mm。横向孔组
的中心距超差．如后桥安装距720ram~工程机械结构件主要是由冷、热轧钢
0．5mm,焊后变为720mm~．2mm虽在焊后经板、型钢及它们的成形件装焊而成。材质主要
过整形工序．但变形量相对装配要求仍然偏为低合金结构钢。从结构件制造工艺来看。造
大。造成该件返修率较大。以致后来采用“配成大型结构件变形的原因．主要来自三个
焊”、“垫板调整”等落后工艺进行调整。方面：即焊接热应力、残余应力和外力。
1．2ZL5OC型装载机动臂的变形2．1焊接热应力变形
该件为H型大型结构件(见图2)，外工件在焊接过程中．对金属材料是一
型尺寸为2800mmx1200minx800mm．制造种不均匀的加热和冷却。焊接时。加热的热
方式为支座组件与两动臂板合拢后进行大源是移动的高温电弧．焊缝和热影响区金
截面角缝焊接属温度很高。金属受热膨胀，但又受到常温
金属的阻碍和抑制．便产生了压缩塑性变
形。结构件的焊接变形程度与施焊时热源
的输入能景成正比。
2．2残余应力变形
残余应力主要为焊接残余应力和成型
加工残余应力．当工件某一部位施焊结束
后。其焊缝金属由膨胀转为收缩，但其又受
到常温金属的限制．这时便产生了焊接残
余应力。成型加工残余应力主要是因为工
件受工艺性外力而引起．如工件自由弯曲
成型时不得法；钢板校平碾压次数少；机加
工吃刀量过大等等都能引起成型加工残余
图2Zl-50C装载机动臂应力。
其焊接方式为3层6道焊缝连续焊2．3外力引起的变形
接。该件是装载机作业时铲斗运动的关键主要指组装、焊接过程中由磕、碰、摔、
支撑件．其工艺规程要求尺寸a与b相对撞或过载引起的异常变形。
中心线的对称度为1．5mm：A、B、C、D各组结合对引起变形应力的理论分析。可知
孔的中心线平行度为1．0mm。各组孔同前述PY160C型平地机的后机架变形是上
轴度为0．5ram。按上述方式焊接后主要变百条焊缝的焊接综合变形。ZLSOC型装载机
形为支座出现旁弯．通常引起尺寸b偏小动臂变形则是典型的大热场焊缝产生的焊
815mm．尺寸a与b对称度超差1．5接热应力变形。该件的动臂板厚为50mm，
2mm，尺寸a与b各自的中心线不平行．两由于在施焊时焊接热影响区的温度可达
中线出现2～3o的夹角。造成动臂变形．850％，随着加热部位金属发生相变。便产生

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了残余应力，它残余在母材中，不但引起构
件变形还将影响构件的使用性能和质量。

三克服结构件变形的工艺措施

3．1平地机后机架的变形纠正
传统方法采用火焰加外力来解决
PY160C型平地机后机架的扭曲变形。把
慢2层3层4层
该件平放在工作台上．将其两个角或三个
角垫起．并使其与工作台紧固．用火焰加热图3支座与动臂板4层12遍交替焊接
应力集中区域．在用机械方法拉动悬空的采取手工CO气保护电弧焊。这一措
角。以达到矫正扭曲的目的。但是当我们在施对减少动臂的变形收到较好的效果：第
矫正其它次要变形时．扭曲变形叉重新出三，采取经济、简便的火焰矫正法。其操作
现。这种反复矫正