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山东德工机械有限公司在制造装载机铲斗过程中,主刃板往往出现上拱、下塌、扭曲等变形,为保证主刃板平整,我们用油压机进行整形,这不但延长了生产周期,增加了 生产成本,而且增加了主刃板的内应力,为此山东德工机械有限公司对铲斗的结构和生产过程进行分析,找到了主刃板变形的原因,并制定相应的防止措施。

1 铲斗主刃板变形原因分析

(1)管理原因 铲斗主刃板为板材气割下料后外协加工件,由于板材的装卸、运输、存储等原因造成主刃板出现上拱、下塌和挠曲变形。对前两种变形,组焊铲斗前可以在油压机上对板材进行校平,但对挠曲变形却难以调整,以至带到以后的铲斗组焊工序中去。

(2)设计原因 铲斗底部焊缝主要集中在背面,焊缝密集并且焊缝形式不合理使焊接工作量和热输入量都相当大,铲斗结构和背面焊缝布置见图1。

铲斗结构和背面焊缝布置

铲斗结构和背面焊缝布置

同时由于主刃板的挠曲变形,使主刃板与斗底板、斗壁板对接间隙加大并且不均匀,当按图纸要求将各件组装后,经现场测量对接间隙中间部位分别为10mm和 3mm时,两端间隙平均≥18mm和11mm,(见图1铲斗背面焊缝布置图中长点划线所示)。对接间隙的加大增加了焊接工作量和焊接热输入量,间隙的不均 匀使焊接热输入量不均匀,焊后冷却收缩变形量就会不均匀,这样各焊缝冷却后,就会使斗底板、斗壁板、主任板产生相应的焊接变形。

(3)操作原因 铲斗组焊过程分三步:①斗壁板卷板;②斗壁板与斗侧板组焊、对接主刃板、铺斗底板、与支撑板一起上胎组焊铲斗;③焊接。这三步工序相互独立顺序进行互不干涉。

在斗壁板卷板时,因两端受力不均或压型线与斗壁板两边不平行等原因而出现扭曲,如图2所示,这样与主刃板对接后带动主刃板扭曲。

斗壁板扭曲变形图

斗壁板扭曲变形图

铺斗底板时,由于斗底板不平整或其他原因使斗底板局部高出两侧斗侧板或主刃板,破坏主刃板与两斗侧板构成的平面,组焊完铲斗后不能放平,误以为主刃板产生焊接变形,具体见图1铲斗结构图中所标局部高点。

焊接铲斗时没有从减小焊接变形的角度出发,按焊接工艺制定的焊接顺序执行,进行均匀对称焊接,尤其在焊接主刃板与斗壁板、斗底板的对接焊缝时,任意施焊,造成焊接热输入量过分集中,正反两面的焊接变形不能相互抵消,使主刃板产生焊接变形,见图3中长点划线所示。

铲斗主刃板焊接扭曲变形图

铲斗主刃板焊接扭曲变形图

这样各步工序产生的误差和焊接变形都集中到一起,致使铲斗焊接完毕后,主刃板产生变形。

2 防止铲斗主刃板变形的措施

(1)加强管理 铲斗主刃板外协加工回厂后,对平整度不符合要求的进行校平,对挠曲变形的,把与斗壁板对接的边缘采用半自动火焰切割机进行气割,这样经过处理后,保证了主刃板的平直。

(2)改进设计 将斗底板与主刃板对接间隙减小,由原来的10mm改为5mm,去掉与斗侧板5mm的对接间隙,与斗壁板之间长圆孔连续塞焊缝改为分布均匀的圆孔断续焊缝,具体改进见图4。

通过以上改进可大大减少焊接热输入量和焊接工作量,焊接热输入量变得均匀而不集中,从而减小主刃板和焊接变形。

(3)提高施工质量

在卷板过程中要保证压型线与斗壁板两边平行,斗壁板两端受力均匀,防止产生扭曲;铺斗底板时保证斗底板平整并且不高出两侧斗侧板与主刃板构成的平面;焊接 铲斗时尽量均匀对称施焊,尤其主刃板与斗底板、斗壁板的对接焊缝要进行分遍分段施焊,降低焊接热输入量和焊接热输入集中程度,使正反两面焊缝的焊接变形量 相互抵消,具体施焊顺序见图4中数字序号。

铲斗设计改进及反面焊缝布置

铲斗设计改进及反面焊缝布置

这样三步工序中都将引起主刃板变形的施工操作因素的作用降低到最低,从而减小了主刃板的焊后变形。

3 结论

通过实施以上有针对性的防止措施,我公司在以后的装载机铲斗生产过程中,保证了主刃板平整度≤6mm的要求,省去了焊后整形工序,不仅缩短产品生产周期,降低了产品成本,而且降低了主刃板中的内应力,提高了产品质量,取得了良好的经济效益。

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