苏ICP备112451047180号-6
摘要：LW500KV在装载机后车架的拼焊中，铰接架处常常会产生变形。铰接架是装载机后车架连接其他结构件的重要部件，其尺寸大小决定装配难易和配合度。铰接架焊后常产生焊接变形超差，需要用火焰矫正后方能转到下一工序，耗时又耗力，增加了生产成本。通过严格控制铰接架的拼点质量、采用合理的焊接顺序和焊接工艺参数等方法，控制了铰接架的焊接变形问题。
关键词：铰接架 变形控制 工艺参数 焊接顺序
1.引言
车架俗称“大梁”，它是装载机的装配基体，装载机绝大多数的零部件、总成都要安装在车架上。另外，车架不仅承受各零部件、总成的载荷，还要承受装载机行驶时来自路面各种复杂载荷的作用。其中后车架铰接架（铰接架位置如图1所示）是车架的重要组成部分，是连接前车架的纽带。当铰接架产生变形时会影响到与前车架的装配精度，即使勉强连接，结构在作业时会加剧对铰接处的磨损，降低结构的使用寿命。
2.接架的构造及焊接工艺要求
2.1铰接架的构造
铰接架是装载机后车架的一部分，其结构由2块底板、2块侧板、2个法兰、4块靠板和4块带有铰接孔的铰接板组成（如图2所示）。铰接架变形的部位是有铰接孔的4块板，焊后出现两铰接板间距离超差。
2.2焊接工艺要求
铰接架由上下两块厚度为40mm的面板、一块厚为20mm的中板，两块厚度为20mm的侧板以及内侧两块厚度为10mm的槽钢拼焊而成，在每块槽钢下部拼焊一个耳座。铰接架焊接选用二氧化碳气体保护焊，焊机型号为KHII-600A，面板和侧板间的外部船形焊采用不开坡口的角焊缝，内侧面板和槽钢间采取在面板上开单边V形坡口的角焊缝，槽钢和侧板间采取在槽钢上开单边V形坡口的角焊缝。焊丝型号为ER50-6，直径为1.2mm，保护气体为80%Ar+20%CO2的混合气。
3.产生焊接应力与变形的根本原因
在焊接过程中，电弧仅对焊接区域进行加热，使得焊缝及其附近的温度很高，而远处大部分金属不受热，其温度还是室内温度。这样，不受热的冷金属部分便阻碍了焊缝及近缝区金属的膨胀和收缩，在焊接区域内产生了塑性变形。因而，冷却后，焊缝就产生了不同程度的收缩和内应力（纵向和横向），就造成了焊接结构的各种变形。同时，金属内部发生晶粒组织的转变所引起的体积变化也可能引起焊件的变形。这是产生焊接应力与变形的根本原因。
4.焊接变形产生的原因分析
4.1定位焊不牢固
铰接架组装图纸上规定：定位焊点尺寸为1cm，关键焊缝（如图1中的内、外面主焊缝）在定位时要焊一条长不小于5cm的细焊缝。铰接架要按照工艺规定来组装，否则在焊接过程中焊接残余应力就会对一些未焊接焊缝的定位点产生力的作用，造成变形甚至使定位焊点开裂，破坏其原有的形状尺寸。在实际生产中，由于生产任务重，为赶进度，铆工往往不能严格按照图纸要求进行拼点，使定位焊不牢固，导致铰接架焊后变形超差。
4.2焊接顺序不合理
12道船形焊为对称排列，需要采用对称施焊的方法，以减小焊接变形。但由于工作任务紧，为了赶进度、节省工时，工人往往会从右边焊缝一直往左焊接，先焊完上面的3道船形焊缝再焊下面的，这就导致其焊接变形增大。
此外，铰接架的拼装都是在简易的工装上进行的，工装使用时间长就会因摩损而增大拼装尺寸的误差。
4.3焊接工艺参数选用不当
企业工艺上明确规定了装载机后车铰接架工艺参数，如表1所示。实际生产中由于生产任务量十分巨大，工人为加快焊接速度，常常会擅自选用较大的焊接工艺参数（如表1所示），增大了焊接热输入，使后车架焊后变形超差。
表1铰接架焊接工艺参数
| 项目 | 焊丝直径（mm） | 焊接电流（A） | 焊接电压（V） | 气体流量（L∕min） |
| 工艺规定值 | 1.2 | 260～280 | 26～28 | 15～20 |
| 实际使用值 | 1.2 | 310～360 | 32～38 | 15～20 |
5.1严格控制铰接架拼点的质量
首先控制板件下料尺寸，将侧板的高度尺寸控制在工艺规定的(870±1)mm内，对于不合格的板件退回上一工序。定位焊时，保证定位焊缝的长度为20~30mm，并严格控制咬边和假焊现象。另外，可以将定位焊缝的数量增加到4处以增强结构的刚性。
5.2选择合理的焊接顺序
在铰接架焊接变形的因素中中，热量分布不均匀是主要原因之一。因此，选择对称焊法使热量分布均匀是控制变形的有效措施。如图3所示对于外部船型焊，施焊顺序为：1处打底→2处打底→3处打底→4处打底→1处盖面→2处盖面→3处盖面→4处盖面。对于内侧角焊缝，施焊顺序为：5处打底→6处打底→7处打底→8处打底→5处填充→6处填充→7处填充→8处填充→5处焊接第一层→6处焊接第一层→7处焊接第一层→8处焊接第一层→5处焊接第二层→6处焊接第二层→7处焊接第二层→8处焊接第二层。
5.3选择合适的焊接工艺参数
选择合理的焊接参数是保证焊缝质量的关键。在保证焊缝质量的前提下，应尽量采用较小的焊接参数。采用较小的焊接电流和电弧电压，提高焊接速度，可以减少焊接热输入，减小焊接过程中的焊接应力，焊接工艺参数的选择直接影响焊接热输入，最终影响工件焊后变形，经过不断实践验证得出焊接电流在（260～280）Ａ、焊接电压在（26～28）Ｖ，后车架焊接变形最小。采用不同焊接工艺参数焊接５台后车架铰接架，质检员检测的数据见表2所示。
表2 采用不同焊接工艺参数的工作效率及质量
| 焊接电流／Ａ | 焊接电压／V | 每台工件平均焊接时间／ｈ | 平均超差量／ｍｍ | 每台工件平均工作时间／ｈ |
| 220～240 | 22～24 | 3.2 | 2 | 3.4 |
| 240～260 | 24～26 | 2.8 | 2 | 3 |
| 260～280 | 26～28 | 2.5 | 2 | 2.7 |
| 280～300 | 28～30 | 2.3 | 4 | 3 |
对铰接架采取上述改善措施后，随机分别抽取6台改进前后的铰接架进行检查，检查结果见表3所示，与改进前的抽检结果相对比可以得出：在铰接架焊接中，选取合理的焊接方法、焊接顺序和正确的焊接工艺参数，有效地控制铰接架的变形(两相邻铰接板间距的标准尺寸为20cm,误差在0.2cm内)。
表3 铰接架抽检的结果
| 措施前的尺寸/cm | 20.26 | 19.92 | 20.18 | 20.31 | 19.78 | 20.33 |
| 措施后的尺寸/cm | 19.95 | 20.08 | 20.15 | 19.83 | 20.17 | 20.20 |
通过严格控制拼点结构的质量，采用合理的焊接顺序和焊接参数等措施并严格执行企业的焊接工艺，控制了铰接架的变形超差问题。不仅节约了工作时间，而且降低了生产成本，提高了劳动效率，并为企业赢得了良好的声誉，由此说明以上控制措施切实可行。
参考文献：
[1]杨佩时.焊工【M】.化学工业出版社,2011.
[2]周岐、王亚军.电焊工工艺与操作技术【M】.机械工业出版社,2016.
[3]薄清源、王建取证问答手册. 机械工业出版社,2017.