張鑫

由于技術(shù)的不斷進(jìn)步，所以在很多領(lǐng)域?yàn)檫_(dá)到最大的利用率，輕量化設(shè)計的作用越來越重要。輕量化一方面可以節(jié)省材料，另一方面可以在運(yùn)動結(jié)構(gòu)的動力系統(tǒng)中節(jié)省能源。為達(dá)到降低隨車起重機(jī)的總質(zhì)量，最大限度的提高貨運(yùn)汽車的載重質(zhì)量，隨車起重設(shè)備的輕量化設(shè)計越來越受到重視。其中主要結(jié)構(gòu)部件采用高強(qiáng)度薄板進(jìn)行減重為目前最為切實(shí)可靠的途徑，而重中之重則是高強(qiáng)度薄板吊臂的焊接。

我公司生產(chǎn)的QYS-2Ⅱ型隨車起重機(jī)在改進(jìn)設(shè)計中，進(jìn)行了強(qiáng)度校核以及三維建模有限元分析，在滿足使用要求的前提下吊臂臂體采用3mm的TQ460MCD低合金高強(qiáng)度鋼板進(jìn)行減重，代替原設(shè)計采用的4mm普通鋼板（其中部分臂體結(jié)構(gòu)見圖1）。

1. 工藝分析

圖1

TQ460MCD為低合金高強(qiáng)度鋼板，并且我們所選取的鋼板厚度較薄，焊接過程中易產(chǎn)生焊接裂紋和熱影響區(qū)性能的脆化，同時焊后易產(chǎn)生焊接變形。為了防止冷裂紋，要采取相應(yīng)的焊前預(yù)熱和焊后保溫措施。預(yù)熱采用火焰加熱法，預(yù)熱溫度控制在100~150℃，為了縮小焊接熱影響區(qū)的脆化區(qū)，主要是限制焊接熱能量的輸入，在保證焊縫熔合的前提下，選用合適的焊接熱輸入，從而減少殘余應(yīng)力。焊后采用石棉被將臂體保溫，防止冷卻速度過快，產(chǎn)生變形或焊縫裂紋。

2. 板材前期處理

板材在軋制、運(yùn)輸、裝卸和堆放過程中，由于自重、支撐不當(dāng)或裝卸條件不良及其他原因，可能會產(chǎn)生彎曲、扭曲、波浪及表面不平等變形，給尺寸的度量、劃線、剪裁及后續(xù)焊接帶來困難，影響成形零件的尺寸和幾何形狀偏差，因此在板材下料投產(chǎn)前，要先進(jìn)行拋丸除銹，然后在平板矯正機(jī)上進(jìn)行平整，使板料原有的變形減小。由于我們所選用的鋼板厚度薄、強(qiáng)度高，采用常規(guī)的矯正方法難于達(dá)到預(yù)期的矯正效果，所以在矯正時可以將薄板放在厚鋼板上或采用多層薄板一起進(jìn)行矯平的方法進(jìn)行矯正。板材平面度檢查合格后，臂體槽板采用剪切下料，折彎成形后進(jìn)行刨削加工焊接坡口（槽板結(jié)構(gòu)見圖2），其中槽板側(cè)面平面度≤1.5/1000mm，坡口直線度≤1/1000mm。

3. 焊接坡口形式與焊接方法

由于槽板厚度較薄，為保證焊縫強(qiáng)度采用V形坡口，如圖3所示。

采用熔化極氣體保護(hù)焊接，臂體焊縫較長，吊臂先進(jìn)行組對鉚接，在自制焊接平臺上（見圖4）進(jìn)行點(diǎn)固，然后在自動焊接平臺上進(jìn)行吊臂長焊縫的整體焊接。焊接時在焊縫下側(cè)加銅墊板（銅墊板位置放置見圖5），注意銅墊板務(wù)必與焊縫緊貼，便于焊接熱的擴(kuò)散，降低對焊縫的影響。按焊接操作規(guī)程在自動焊接平臺上焊接（見圖6），要求焊縫均勻一致，關(guān)鍵焊縫嚴(yán)格控制，焊完一側(cè)立即焊另一側(cè)。

4. 焊接參數(shù)選擇

臂體焊接采用氣體保護(hù)焊，保護(hù)氣體氬氣流量控制在10~15L/min，焊絲采用φ1.2mm的ER50-G實(shí)芯焊絲，抗拉強(qiáng)度630MPa，屈服強(qiáng)度550MPa，在小電流焊接時電弧穩(wěn)定，火花飛濺少。具體參數(shù)為：焊接電流140~160A，電弧電壓20~22V；焊接速度450~500mm/min；焊絲伸出長度12mm。

圖2

圖3

圖4 焊接平臺

圖5

圖6 自動焊機(jī)

焊接注意事項：①焊絲對準(zhǔn)焊縫中心，距工件0.75~1.5mm，并在焊接中根據(jù)吊臂尺寸及時調(diào)整。②焊縫要均勻一致，且不得高出折板高度1.5mm。③焊后臂體進(jìn)行保溫處理，以防止因快速冷卻產(chǎn)生裂紋。

5. 結(jié)語

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，對于隨車起重設(shè)備的輕量化要求不斷提高，高強(qiáng)度鋼板在隨車起重機(jī)械上的應(yīng)用越來越廣泛，對于零部件的焊接技術(shù)要求也在不斷提高，因此對于新的焊接工藝的開發(fā)與試驗(yàn)應(yīng)更加深入，以適應(yīng)目前的發(fā)展趨勢。

[1] 宗培言. 焊接結(jié)構(gòu)制造技術(shù)手冊［M］. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2012：1.

[2] 中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會.焊接手冊［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：10.

[3] 付榮柏. 起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)［M］. 機(jī)械工業(yè)出版社，2008：12.