自卸车焊接变形的控制和矫正.pdf

自卸车焊接变形的控制和矫正 Dump Truck Welding Deformation Control and Correction 刘松 贾东乐 LIU Song etal 1 唐山达润达机械设备制造有限公司 河北唐山063306 2 大迪汽车集团专用车有限公司 河北保定072650 TECHNIC F0RUM 技术论坛l 2011 06 摘要 焊接变形在自卸车生产中是普遍存在的问题 焊接变形不仅影响产品的结构 外观 性能 等方面 还会给企业带来很大的损失 为此 就焊接变形的原理及实际焊接过程中防止焊接变形的 方法进行了简要的论述 关键词 焊接变形控制矫正 Abstract Welding distortion in the dump truck production is a co qmon problem which influences the product structure appearance performance and etc causing great damage to enterprises Welding deformation theory and practical prevention of welding deformation in welding process method were briefly discussed in this article Key words welding deformation control correction 中图分类号 U469 4 03文献标识码 B文章编号 1004 0226 2011 06 0061 03 在自卸车生产过程中 CO 保护焊及 手工电弧焊作业作为制造 修理自卸车的 一种重要的工艺方法而得到了越来越广泛 的应用 同时 由于CO 保护焊及手工电 弧焊自身的焊接特点导致其焊接变形较 大 因此焊接变形造成的产品质量变化以 及引起的售后质量问题常常出现 本文针 对焊接变形的原理进行分析 并针对其成 因进行简要的论述 提出有效的对策 1焊接变形的定义 金属结构内部在焊接时受不均匀的加 热和冷却而产生的内应力叫焊接应力 因 焊接应力造成的变形称之为焊接变形 焊 接变形的种类有多种 如纵 横向收缩 角 变形 弯曲变形 波浪变形 扭曲变形 等 在焊接过程中 不均匀的加热使得焊 缝及其近缝区金属的温度很高 而相应的 远处大部分金属没有受热便阻碍了焊缝及 近缝区金属的膨胀和收缩 因而在冷却 后 焊缝就产生了不同程度的收缩和内应 力 造成了焊接结构的各种变形 金属内 部发生晶粒组织的转变所引起的体积变化 也会引起焊件的变形 这是产生焊接应力 与变形的根本原因 2焊接变形的矫正和控制方法 焊接变形的矫正和控制主要有5种成 熟的工艺方法 下面将分别予以介绍 2 1机械矫正法 采用压力机 矫正机或手工捶击等机 械方法产生新的塑性变形 以使原来缩短 的部分得以延伸 达到矫正变形的目的 其中多辊平板机适用于薄板拼焊件的矫 正 用于焊缝比较规范的薄壳结构 即利 用窄轮碾压焊缝及其两侧而使之延伸 以 消除变形 但对塑性差的高强度钢应慎 用 2 2火焰矫正法 利用火焰加热时产生的局部收缩调整 塑性变形 使较长的金属在冷却后缩短 以消除原有的变形 该方法简单 机动灵 活 适用面广 在使用时应控制温度和加 热位置 对低碳钢和普通低合金钢常采用 600 C 800 oC的加热温度 由于是再次加 第一作者 刘松 男 1982年 生 助理工程师 现从事专用汽 车设计 热 对合金钢等材料应慎用 2 3散热法 散热法又称强迫冷却法 即快速地散 发焊接处的热量 使焊缝附近的金属受热 面大大减少 达到减小焊接变形的目的 常用散热法主要有两种 是水浸法 常 用于表面堆焊和焊补 二是用紫铜等材料 制作成散热垫板散热 在散热垫板上钻 孔 孔中通冷却水管散热 垫板越靠近焊 缝效果越好 但散热法比较麻烦 且对于 淬火倾向大的钢材不宜采用 否则容易产 生裂纹 2 4锤击焊缝法 锤击焊缝法 即用圆头小锤对焊缝敲 击 可减少焊接变形和应力 因此对焊缝 适当锻延 使其伸长来补偿这个缩短 就 能减小变形和应力 2 5反变形法 通过事先分析焊件焊后可能产生变形 的方向和大小 在焊接前对被焊件做大小 相同 方向相反的变形 以抵消或补偿焊 后发生的变形 使之达到防止焊后变形的 TECHNIC FORUM 技术论坛l 2011 06 目的o 2 6刚性固定法 刚性固定法是将构件加以固定来限制 焊接变形的方法 它对减小变形很有效 且焊接时不必过分考虑焊接顺序 缺点是 有些大件不易固定 且焊完撤除固件后 焊件还有少许变形和较大的残余应力 这 种方法适用于焊接厚度小于6 1Tim及韧性较 好的薄壁材料 如果与反变形法配合使用 则效果更好 对于形状复杂 尺寸不大 又是成批生产的焊件 可设计一个能够转 动的专用焊接胎具 既可以防止变形 又 能提高生产效率 当工件较大 数量又不 多时 可在容易发生变形的部位临时焊上 一些支撑或拉杆 增加工件的刚性 使其 能有效地减少焊接变形 3利用装配和焊接顺序控制焊接变形 采用合理的装配和焊接程序减小变 形 这在生产实践中是行之有效的好办 法 有许多结构截面形状对称 焊缝布置 也对称 但焊后却发生弯曲或扭曲变形的 现象 这主要是由装配和焊接顺序不合理 引起 也就是各条焊缝引起的变形 未能 相互抵消而发生了变形 3 1焊接顺序应注意的原则 焊接顺序是影响焊接结构变形的主要 因素之一 安排焊接顺序时应注意下列原 则 a 尽量采用对称焊接 对于具有对称 焊缝的工件 最好由成对的焊工对称进行 焊接 这样可以使由各焊缝所引起的变形 相互抵消一部分 b 对某些焊缝布置不对称的结构 应 先焊接焊缝少的一侧 C 依据不同焊接顺序的特点 以焊接 程序控制焊接变形量 3 2焊接顺序的工艺方法 a 分段退焊法 适用于各种空间位置 的焊接 除立焊外 钢材较厚 焊缝较长 时都可以设挡弧板 实现多人同时焊接 其优点是可以减小热影响区 避免变形 b 分中分段退焊法 适用于中板或较 薄钢板的焊接 其优点是中间散热快 缩 小焊缝两端的温度差 焊缝热影响区的温 度不会急剧增高 减少或避免热膨胀变 形 该方法特别适用于平焊和仰焊 横焊 一般不采用 立焊根本不能用 C 跳焊法 除立焊外 平焊 横焊 仰焊三种方法都适用 多用于6 12 lTtm厚 钢板的长焊缝和铸铁 不锈钢 铜材的焊 接上 可以分散焊缝热量 避免或减小变 形 钢材每段焊缝长度在200N400 1Tim 铸铁焊件按铸铁焊接规范处理 不锈钢和 铜材由于导热快 每段长不宜超过20O mITl 薄板应短些 d 交替焊法 这种焊法和跳焊法基本 相同 只是每段焊接距离拉长 特别适用 于薄板和长焊缝 e 分中对称法 适用于焊缝较短的焊 件 为了减小变形 由两人从中间到两端 同时焊接 一次焊完 4防止焊接变形方法的实际应用 针对上述焊接变形的原因和种类 可 从焊接工艺上进行改进 以便有效防止和 减少焊接变形所带来的危害 减小变形的 主要方法是选择合理的焊接顺序和采用反 变形法等 下面具体介绍企业生产中几种 防止焊接变形的应用实例 4 1自卸车车厢底板防止变形方法 自卸车车厢底板的焊接变形通常有左 右成拱形 底板中的一角发生下垂变形 底板纵梁扭曲变形 前后翘曲等 底板焊 接方式主要是单面焊接 所有的横梁与纵 梁都在板材一面 底板上的横梁 纵梁的 焊接方法为断续焊 翻转板等需加强的部 位为满焊 焊接完成后都会有一定的变 形 这就要采取一定的焊接反变形方法矫 正 因自卸车车厢底板是中心对称的结 构 横梁的间距基本上相等 根据焊接变 形后的变形方向和摸索出的经验 可以在 焊接底板之前 在焊接轨道上利用龙门压 紧架对底板给出反变形 根据底板的厚度 以及底板的结构 反变形的变形量是不同 的 一般情况下板材厚度越薄 焊接变形 越大 焊道越大 焊接时间越长 焊接变 形也越大 在实际工作过程中 根据实际 情况采取相应的反变形量控制焊接的底 板 焊接完成后效果不错 不再单独对工 件进行机械校正 图1 2是底板焊接过程 以及反变形的压紧架 图3是底板组对焊 接的一个步骤 在点定工件时采取一定的 压紧固定方式 使工件的位置固定而与其 他工件接触紧密 这种压紧固定方式在后 续的反变形过程中是不可或缺的步骤 图1底板焊接反变形 图2底板焊接龙门压紧架 图3厩板点定工件压紧图 底板结构的逐渐改进也是减小底板焊 接变形的一个方式 在生产过程中 当某 种底板结构焊接后变形比较大后 通常要 分析是否因底板结构不合理而引起的焊接 变形 比如底板纵梁由原来的矩形管改为 C型槽或槽钢 就是因为矩形管圆角与底 板接触形成了单边喇叭口 焊角大 焊接 工艺复杂 焊接时间长 导致焊接变形 大 改为C型槽或槽钢后 纵梁与底板之 间形成的角焊缝 焊接效果要明显好于单 边喇叭焊接效果 侧翻式自卸车底板因板厚较薄 焊接 时间长等原因形成焊接变形大 经过多次 摸索 根据侧翻式自卸车底板结构和板厚