劉勇+齊鵬飛

摘 要： 本文介紹了工程機(jī)械液壓系統(tǒng)油箱開(kāi)裂的故障分類(lèi)、原因分析、改進(jìn)辦法及應(yīng)用。針對(duì)液壓油箱的開(kāi)裂位置及狀況，運(yùn)用ANSYS軟件進(jìn)行了準(zhǔn)確的分析，并采取了相應(yīng)的工藝措施。

關(guān)鍵詞：液壓油箱 開(kāi)裂 故障分析 結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：U262.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）10-0271-01

裝載機(jī)在使用過(guò)程中，由于液壓油箱開(kāi)裂，造成液壓油泄露，液壓油浪費(fèi)，故障率升高，液壓油清潔度難以保障；而且液壓油箱拆解困難，維修成本很高。因此，有必要針對(duì)實(shí)際使用過(guò)程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，查找原因并改進(jìn)相關(guān)工藝，達(dá)到降低油箱開(kāi)裂及內(nèi)部污染等故障的發(fā)生率。

一、問(wèn)題的提出

DL503G型工程車(chē)的液壓油箱開(kāi)裂經(jīng)常發(fā)生在筋板趾部、內(nèi)部隔板焊縫、外側(cè)立縫等部位。其中，筋板趾部開(kāi)裂的故障發(fā)生率較高，總體開(kāi)裂率近半年約為3.48%，具體見(jiàn)表1 所示。

油箱整體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

在使用過(guò)程中，內(nèi)部筋板與5t鋼板焊接位置焊縫接頭及鋼板均開(kāi)裂，與另一側(cè)6t鋼板連接位置焊縫開(kāi)裂，鋼板未開(kāi)裂。部分油箱外側(cè)焊縫處開(kāi)裂，均為母材開(kāi)裂，數(shù)量相對(duì)較少。經(jīng)檢查，油箱內(nèi)部存在大量雜質(zhì)。

用戶在工作過(guò)程中，反映出一下問(wèn)題：

1.液壓油箱外側(cè)出現(xiàn)流痕，施工灰塵玷污于油箱上。

2.油箱故障率高，維修成本高。

3.維修困難，需要拆解眾多部件更換，維修時(shí)間長(zhǎng)；更換時(shí)大量液壓油泄露浪費(fèi)，造成環(huán)境污染；且由于條件有限，造成液壓系統(tǒng)污染。

4.液壓油清潔度無(wú)法保障。

二、油箱開(kāi)裂故障測(cè)定

液壓油箱的生產(chǎn)工藝流程：

下料（等離子切割）——折彎——組焊、點(diǎn)焊、滿焊組件、外部焊縫滿焊——試壓（是否返修）——酸洗磷化、涂裝——吸塵器清潔處理油箱內(nèi)部——安裝油箱各附屬部件——力矩檢測(cè)（是否返修）——螺栓連接油箱至車(chē)架上——連接各油管——功能試驗(yàn)（是否返修）——入庫(kù)——使用反饋。

1.經(jīng)過(guò)對(duì)產(chǎn)品測(cè)定，選定的母材材料成分達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求，外協(xié)廠購(gòu)買(mǎi)材料時(shí)，附有質(zhì)量證明書(shū)，結(jié)果均符合相應(yīng)國(guó)標(biāo)要求。

2.對(duì)材料板厚的過(guò)程能力測(cè)試如圖2所示：

測(cè)試結(jié)果可知，材料厚度可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.由于小彎板折彎角度制造不良（偏?。?huì)造成應(yīng)力集中。而工序現(xiàn)場(chǎng)無(wú)試用檢測(cè)工具、樣板；制造角度無(wú)法檢測(cè)，不能保證制造角度符合圖紙要求。

4.對(duì)60個(gè)焊縫收弧位置，未發(fā)現(xiàn)收弧裂紋，故不存在由于收弧裂紋擴(kuò)展，造成母材開(kāi)裂漏油。

5.焊接設(shè)備不良引起焊接缺陷，易造成應(yīng)力集中引起母材開(kāi)裂。而工序現(xiàn)場(chǎng)無(wú)相應(yīng)檢測(cè)設(shè)備，無(wú)法檢驗(yàn)焊接設(shè)備電流、電壓顯示是否準(zhǔn)確，無(wú)檢驗(yàn)記錄證明設(shè)備符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求。

6.通過(guò)檢測(cè)40個(gè)焊縫裝配間隙，其中8個(gè)裝配間隙超過(guò)3毫米，焊縫間隙偏大，不符合圖紙要求，因此存在焊縫間隙過(guò)大問(wèn)題，可能由此引起焊縫開(kāi)裂。

7.通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊絲及母材進(jìn)行目視檢查，未發(fā)現(xiàn)受潮、污染問(wèn)題。故焊絲及母材干燥、清潔，焊材及母材受潮污染引起焊接缺陷致母材開(kāi)裂原因不成立。

8.通過(guò)對(duì)50臺(tái)開(kāi)裂油箱進(jìn)行內(nèi)部目視檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂油箱焊縫均存在焊接缺陷。焊縫中存在裂紋、未熔合、咬邊、焊瘤等缺陷，可引起應(yīng)力集中、強(qiáng)度降低造成母材開(kāi)裂。

9.通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)人員操作記錄并與標(biāo)準(zhǔn)書(shū)比較，焊接參數(shù)與作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)書(shū)嚴(yán)重不符。故存在焊接參數(shù)、焊接順序使用不當(dāng)，造成焊接缺陷引起應(yīng)力集中造成母材開(kāi)裂的可能。

10.通過(guò)對(duì)焊接現(xiàn)場(chǎng)目視檢查，焊工操作參數(shù)差異很大，焊縫存在缺陷；

11.焊縫焊角尺寸過(guò)大，引起焊縫強(qiáng)度過(guò)大，趾部應(yīng)力集中造成母材損傷。

12.客戶已經(jīng)對(duì)液壓油箱及時(shí)清理、定期更換液壓油和濾芯，不會(huì)造成濾芯堵塞而腔內(nèi)壓力升高。

13.經(jīng)過(guò)與競(jìng)爭(zhēng)社類(lèi)似機(jī)種選用參數(shù)比較，設(shè)計(jì)濾芯選擇精度、濾芯旁通閥開(kāi)啟壓力合適，不存在明顯偏高、偏大。

14.對(duì)加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)及回油腔彎板設(shè)計(jì)圓角半徑進(jìn)行有限元應(yīng)力分析，故障開(kāi)焊位置存在嚴(yán)重的應(yīng)力集中，最大應(yīng)力達(dá)到539MPa，超出了鋼材的應(yīng)力極限474-500MPa，回油腔彎板設(shè)計(jì)圓角半徑R30設(shè)計(jì)合理。

綜上所述，小彎板折彎角度制造不良、焊接設(shè)備不良、焊縫間隙偏大、焊縫中存在裂紋、未熔合、咬邊、焊瘤等缺陷、焊接參數(shù)、焊接順序使用不當(dāng)、焊工操作參數(shù)差異很大、焊縫焊角尺寸過(guò)大、加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)開(kāi)焊位置應(yīng)力集中等工藝問(wèn)題是造成油箱開(kāi)裂的原因。

三、改進(jìn)措施

針對(duì)上面所述造成油箱開(kāi)裂的原因，我們采取了以下工藝改進(jìn)措施：

1.購(gòu)買(mǎi)鉗形表自行對(duì)測(cè)量焊接參數(shù)的電流表、電壓表定期進(jìn)行檢測(cè)。

2.培訓(xùn)教育，保證組焊間隙達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.焊工技能教育培訓(xùn)、考試提高焊工技能水平。

4.完整完善作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)書(shū)，培訓(xùn)教育焊工按標(biāo)準(zhǔn)書(shū)作業(yè)。

5.回油腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變更為圓筒結(jié)構(gòu)，使用T4鋼板，取消加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)。

6.增大折彎角度。

通過(guò)對(duì)DL503G回油腔壓力對(duì)比測(cè)試，說(shuō)明Φ6孔對(duì)回油腔壓力的建立無(wú)影響，但是形成了對(duì)系統(tǒng)液壓油污染的隱患，所以，取消了Φ6孔。

采用新工藝措施后，油箱開(kāi)裂率下降明顯，各部位開(kāi)裂率低于2.65%，油箱內(nèi)部液壓油的污染問(wèn)題也得到了很好的解決。

作者簡(jiǎn)介：劉勇，男，（1981-），江西宜春人，講師，碩士研究生學(xué)歷，主要研究方向：模具設(shè)計(jì)與制造。