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  防变形措施在挖掘机中的应用


  小型挖掘机结构件的钢板厚度跨度较大,如果工艺参数控制不当,焊接变形会比较大。通过介绍焊接变形的主要形式、产生的原因和危害,阐述了设计、工艺和焊接过程中焊接应力及焊接变形的几种预防控制措施的应用,从而在焊接过程中有效地预防焊接应力和控制变形,保证焊接质量,提高产品可靠性。

防变形措施在挖掘机中的应用
  1  小型挖掘机焊接变形的形式及其危害


  焊接过程是一个不均匀加热 的过程,必然会出现焊接变形。焊接变形常有纵向收缩变形、横向收缩变形、弯曲变形、角变形、波浪变形和扭曲变形等各种形式,而挖掘机结构件的焊缝主要设计形式为在对接、搭接、丁字接和堆焊焊接时的角焊缝,焊接变形主要有角变形和纵向或横向收缩变形,对于厚度较小的薄板还存在扭曲变形。

防变形措施在挖掘机中的应用
  焊接变形与焊接结构件的形状、尺寸、材料的物理性、焊接条件等因素有关。理论上说,在焊接材料和焊接方法一定的情况下,


  挖掘机结构件产生焊接变形的主要原因是 :


  (1)小型挖掘机结构形式设计不当,焊接接头的型式、焊缝布置不合理,焊接时容易发生变形 ;


  (2)控制焊接变形的工艺方法应用不当。


  小型挖掘机结构件焊接变形的根本原因是焊接残余应力的不均匀性,主要是焊接过程中在结构件焊接区域内存在不均匀的温度场。


  焊接应力造成焊接变形,而焊接变形会形成各种焊接裂纹,又会造成结构件热应力变脆化,严重影响结构件的刚度、强度、承载能力、尺寸的稳定性和加工精度等。对于焊接结构件需要进行焊后矫正变形,增加了机加工、装配、调试等后续工序的难度,更重要的是焊接变形降低了结构的承载能力,降低产品可靠性,影响用户满意度。


  因此,根据焊接变形的产生原因和不同的表现形式,进行预防控制和最大限度地消除结构件的焊接变形十分重要。

防变形措施在挖掘机中的应用
  2  小型挖掘机焊接变形的控制


  2.1  设计措施


  (1)在结构件有足够承载能力、满足使用性能的原则下,改变坡口越大焊接越牢固的传统思维,尽量选择较小的焊缝尺寸,采取最少量填充金属的坡口形式,减少焊接变形。


  (2)尽可能减少焊接数量。在薄板与较厚板材连接的结构中,采用接触点焊或者分段焊接来代替直通焊缝 ;受力不大的焊缝采用间断焊,不应为了提高材料的利用率而增加拼接焊缝数量。


  (3)尽量避免焊缝过分集中,避免三向应力体积应力)交叉的焊缝,把焊缝布置于承受工作负载最小的区域,并使焊缝之间保持合理的间距,从而减少焊接应力对结构件变形的影响。


  (4)选择刚性小的接头形式。用翻边连接代替插入式连接可降低焊缝的拘束度 ;用 X 形坡口代替 V 形坡口,保持焊缝位置对称 ;焊接钢板厚度差别较大时,坡口要设在厚度较薄的钢板上,减少焊接变形。


  (5)选用冲压结构或异形型材,以减少焊接量。如挖掘机平台总成的外围原来用钢板折弯成形,后改用轧制的型材,结构截面由 C 型改为 D型,有效地解决了焊接变形的难题。同时动臂连接平台的部件采用锻件或铸件,减少焊接变形。
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