耐磨板堆焊药芯焊丝对大型平台的焊接工艺探讨

时间：2020-01-05

1 引言

我公司为某单位制造的挖掘机行走架拼点装置的主体焊接平台（主要使用耐磨板堆焊药芯焊丝），该结构件净重6 658.38kg，平台幅面为4 000mm × 3 800mm，是历年来所做平台中较大的一个，结构较为典型，具有一定的代表性。根据图纸要求首先要解决以下两个问题：（1）购进的钢板平直度达不到图纸要求，如何矫形？（2）由于平台外形尺寸**宽，平台面板需要拼接且焊缝较多，如何控制平台的焊接变形，保证机加工余量，工艺上应采取什么措施？本文论述了该平台采用火焰矫正及其施焊的工艺过程。通过工艺实践，达到了图纸要求，解决了这一问题。

2 工艺方案

２．１钢板的矫正

矫正钢板变形的方法主要有以下两种：（1）机械矫正法：利用外力使工件（如结构件或板材等）产生与原来变形方向相反的塑性变形，使两者互相抵消。这种方法需要使用大型设备（如压力机、滚板机等），其矫正效果明显，但我厂没有这种矫形设备，因而不能采用。（2）火焰加热矫正法：利用氧—乙炔火焰，对工件进行局部加热，使之产生塑性变形，冷却时产生新的收缩变形来达矫正变形之目的。火焰加热法采用一般的气焊及平台等工具，不需要专门的设备，方法简便，易于实施。根据我厂的实际情况采用了火焰加热矫正法。火焰矫正的效果好坏，关键在于正确选择加热位置和火焰热量，加热位置错了，会得到相反的结果。一般情况下，火焰热量越大，可以矫正的变形量也越大。火焰采用中性焰，加热温度对于低碳钢和普通低合金钢以600 ～ 800℃为宜。对于塑性较好的钢材，火焰矫正的同时，还可以用水强制冷却，效果会更好；但有淬硬倾向的钢材则不宜用水冷却。而在本次生产中矫正方法则有些变化。现详述如下：

2.1.1 器具

（1）长钢板尺一把。（2）割枪（重型）一把，采用大号嘴子。（3）铸梁平台一个（6m×2m）。（4）等边角钢（L50 × 50），长约2m一段。

2.1.2 操作过程

（1）首先用大钢板尺找出钢板平直度情况并做出标记。（2）将待矫形钢板放在铸梁平台上，在一端垫上等边角钢，要求等边角钢放置时与端头一边平行，如图2所示。（3）用火焰对鼓包处加热，加热过程中要不断地用钢板尺检测。注意：加热时，先调大弯（即变形大的地方）再调小弯，直至钢板平直情况达到满意为止。

2.1.3 原理

当钢材加热温度达到550 ～ 600℃时，便达到了“屈服”状态，即在钢板处于图2状态时，钢板上局部高点（鼓包处）在受热（红透）情况下该处刚性减小，直至“屈服”，在自身重力作用下，该处就会逐渐下凹。受热处在降温过程中，当温度降至550～600℃以下时，产生收缩变形。在实际操作过程中未用水强制冷却,因为担心冷却速度过快可能出现反变形过大、控制变形困难的问题。

２．２施焊工艺

对于引言中所提到的*二个问题，则需要制定合理的施焊工艺。这也是整个结构件控制焊接变形较关键的工序。在制定耐磨板堆焊药芯焊丝焊接工艺之前，先分析一下结构。由图1可见，该结构由大面板、工字钢框架和垫板组成。由于工字钢框架与大面板之间的焊缝为断续焊缝，变形很小；另外工字钢框架与垫板之间焊缝很短，也非常分散，所以对焊接变形的影响也很小。由此可知，只要控制了工字钢框架及大面板自身的焊接变形，也就控制了整个结构的变形，故制定如下生产工艺：先分别组焊工字钢框架及大面板，然后再将二者组装。这种工艺方案易于控制大面板及框架的焊接变形，再者也便于施焊。

2.2.1 组焊工字框架

（1）定位焊先拼点各工字钢成框架，拼点时应从两边同时向内依次拼点，之后拼点垫板。

（2）焊接耐磨板堆焊药芯焊丝烧焊之前，将该框架四周及中心部位与“地面”点固（注：此地面乃钢轨面）。焊接过程：（a)焊平面焊缝：平面焊缝包括工字钢之间的对接焊缝及垫板与工字钢之间的角焊缝。焊接时由两名焊工同时烧焊，要求两人一人一格，分散烧焊，不要集中在一起。焊条选用E4303，直径φ４ｍｍ?熏焊接电流为２００～２４０Ａ。（ｂ）焊立焊缝：立焊缝指工字钢之间垂直于地面的焊缝，焊条选用Ｅ４３０３，直径φ４ｍｍ，焊接电流为１８０～２１０Ａ，其余要求同(ａ)。(ｃ)磨开焊点，翻转１８０°后将该框架四周及中心部位再与“地面”点固，然后重复(ａ)、(ｂ)过程。

２．２．２组对大面板

(１)开坡口用半自动小车气割坡口如图３所示。之后，清理坡口附近气割熔渣等残留物。　　(２)组对将两板带大坡口一侧朝上放置，组对，并通过测量对角线来控制形状。待形状达到满意后，点固，然后拼点加强筋如图４所示。

(３)焊接 ①焊前准备工作?押对于焊接部位?熏焊前要清理水、锈、油污，以利于获得高质量的焊缝。②烧焊：（ａ）采用手工电弧焊打底，焊条牌号选用Ｅ４３０３，直径φ３．２ｍｍ，焊接电流为１６０～２２０Ａ。（ｂ）采用二氧化碳气体保护焊填坡口，视变形情况焊２～的３遍，注意控制层间温度。焊条选用直径为φ１．２ｍｍ的Ｈ０８Ｍｎ２ＳｉＡ。由于该焊缝过长（Ｌ＝４０００ｍｍ），故采取分中对称焊或跳焊法，以防止热量过于集中，减少耐磨板堆焊药芯焊丝焊接变形。焊接工艺参数见表１。（ｃ）翻转１８０°，焊接过程同（ａ）、（ｂ），直至填满坡口。之后，用手砂轮打磨焊口附近的焊瘤，要求平整。

2.2.3 组装

将焊接好的工字钢框架与大面板组对起来，如图1所示。采用手工电弧焊，焊条牌号选用E4303，直径φ５ｍｍ?熏焊接电流为２６０～３００Ａ。采用断续焊，焊脚高８ｍｍ，每段焊缝长１５０ｍｍ?熏间距１５０ｍｍ。施焊完毕待工件降至室温后，翻转１８０°；并用手砂轮磨开立筋与大面板之间的焊缝，拆下加强筋。

３检测结果

３．１检测方法

采用吊线法进行检测。在待检测方向上用一细钢丝，两端各垫一试棒，并用重物绷紧，如图５吊线示意图所示。在吊线平面图６中标记（１）、（２）、（3）等各点位置处，用１５０ｍｍ钢板尺测量平板上表面到细钢丝之间的距离Ｈ。读数时要求平视，以减少视差。

３．２检测结果

4 结论

该平台经火焰矫正变形及在本耐磨板堆焊药芯焊丝焊接工艺的指导下，焊后大面平直度误差为3.5mm，达到质量要求，解决了生产中的实际问题，是一个值得推荐的工艺方法。

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