孔祥程

（青島科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院， 山東 青島 266000）

1 箱體材料選用

以滾輪架減速機(jī)附圖箱體為例，此類箱體承受的負(fù)載較大，因此，對(duì)其強(qiáng)度要求較高，同時(shí)，為保證焊接質(zhì)量和效果，又要求材料的碳當(dāng)量不能太高，保證所取材料的焊接性;為保證材料的通用性和合理的成本，選擇Q345B 等低碳結(jié)構(gòu)鋼比較合適，采取合理焊接工藝基本滿足減速機(jī)的制造、加工和使用要求。

大型焊接箱體結(jié)構(gòu)示意圖，見圖1。

2 制造中關(guān)鍵點(diǎn)控制及注意事項(xiàng)

2.1 焊接方法選擇

減速機(jī)在工作時(shí)，需要承受較大的負(fù)荷，所以箱體的焊縫要具有較好的焊接強(qiáng)度，且焊縫質(zhì)量要好，不得有夾渣、咬邊、裂紋及氣孔等缺陷。此外，由于減速機(jī)箱體在使用時(shí)要充填油液，焊后還應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的無(wú)損檢測(cè)及煤油滲漏試驗(yàn)，所有焊縫均不得有漏油的情況。對(duì)重要減速機(jī)或其某些重要部位采用手工焊能夠有效地避免氣孔及裂紋等缺陷的產(chǎn)生。

2.2 焊接應(yīng)力控制及消除

焊接時(shí)，從焊縫到母材各處受熱不相同，不均勻的溫度分布引起熱應(yīng)力和變形，受到外拘束的作用又會(huì)形成剩余應(yīng)力。焊完冷卻后，焊縫到母材形成不同的組織，這些組織的性能互不相同，強(qiáng)度、硬度、韌性、塑形不均勻，從而會(huì)在焊縫到母材的脆弱處發(fā)生損壞，為了獲得均勻的組織性能，消除殘余應(yīng)力，需要通過焊后熱處理進(jìn)行調(diào)整和改善。

2.3 機(jī)加工過程控制點(diǎn)

對(duì)箱體機(jī)加工的技術(shù)要求最主要的就是上下箱體結(jié)合面的平面度、軸承孔的加工尺寸和幾何公差的控制。

圖1

3 焊接制作工藝

3.1 平臺(tái)

采用型鋼平臺(tái)作為箱體的鉚焊基準(zhǔn)面，用水平儀校正，控制在同一水平面，平面度公差為2mm。平臺(tái)在經(jīng)過使用一段時(shí)間后要重新進(jìn)行檢測(cè)，不合要求要重新進(jìn)行校正和維修。

3.2 箱體組對(duì)

組對(duì)基準(zhǔn)分別以箱體的上下殼體中間接觸面為基準(zhǔn)，進(jìn)行側(cè)板和兩端板的組對(duì)。對(duì)對(duì)接焊縫需要開X 型坡口，全熔透結(jié)構(gòu)；對(duì)角接焊縫開單v 雙面坡口，2mm鈍邊，并且組對(duì)時(shí)預(yù)留2mm 間隙。

3.3 箱體焊接

焊接采用手把焊填充，二保焊蓋面的焊接工藝，這樣最大限度地保證焊縫的強(qiáng)度，減少內(nèi)部氣孔的發(fā)生。CO2氣體要求純度為99.9%，露點(diǎn)在-40℃以下，雜質(zhì)總含量＜0.02%，水分＜0.005mL/L。焊絲選用藥芯焊絲TY51B。

（1）焊前清理。焊前坡口及氧化皮要砂輪磨光機(jī)打磨干凈，對(duì)于水、油等采用火焰烘烤，對(duì)于一些較難清洗的油污，可以采用丙酮或乙醇清洗。

（2）焊接順序。先分片組焊，在平臺(tái)上將板材組對(duì)焊接為板片，然后，組焊成上下殼體，再組對(duì)軸承定位板，最后組對(duì)焊接各肋板。焊接軸承座時(shí)，先將組對(duì)在一起的肋板與軸承座部件點(diǎn)焊在殼體上，然后，按照先焊接肋板與殼體之間的角焊縫，再焊接軸承座與殼體之間的焊縫，最后，按照兩側(cè)對(duì)稱焊接的方法進(jìn)行殼體角焊縫的焊接。

表1 上下殼體與軸承座焊接參數(shù)

4 焊接質(zhì)量控制

箱體在正常工作條件下，疲勞破壞是焊接結(jié)構(gòu)最普遍的破壞形式，而引起疲勞破壞是焊縫缺陷周圍應(yīng)力集中引起的。過大的焊縫余高、咬邊、氣孔等焊縫表面缺陷都會(huì)影響焊縫的疲勞強(qiáng)度。對(duì)于箱外體焊縫便于處理，采用無(wú)損檢測(cè)如PT、MT 等檢測(cè)是否有缺陷，并用磨光機(jī)等工具進(jìn)行處理；而對(duì)于箱內(nèi)焊縫，因大部分不便于觀察、檢測(cè)和處理，施焊條件差，更容易出現(xiàn)焊縫缺陷。對(duì)箱體立板盡量開內(nèi)坡口，先焊里面，焊完后，在外面用角向磨光機(jī)或碳弧氣刨清掉缺陷后再進(jìn)行焊接，這樣更容易保證焊縫質(zhì)量。另外，值得注意的是，側(cè)板上的筋板盡量避免與側(cè)板出現(xiàn)焊縫交叉，因?yàn)榻唤犹幍暮缚p，是焊接內(nèi)應(yīng)力峰值存在的地方，更容易出現(xiàn)裂紋。

5 箱體熱處理

由于箱體焊后焊縫及熱影響區(qū)組織的不均勻且存在較大的焊接變形和焊接內(nèi)應(yīng)力，因此，焊后應(yīng)根據(jù)減速機(jī)的重要程度進(jìn)行相應(yīng)的熱處理。該Q345B 材料含碳量為0.2%左右，根據(jù)其鐵碳相圖采取相應(yīng)的熱處理。對(duì)批量生產(chǎn)的要有隨爐試板。首先，對(duì)于使用精度要求較高的減速機(jī)，焊接箱體在粗鏜加工后需要再進(jìn)行一次低溫時(shí)效處理，這樣可以消除焊接殘余應(yīng)力及粗加工時(shí)產(chǎn)生的加工應(yīng)力，保證箱體的加工精度和使用精度；其次，是利用低溫時(shí)效處理的“硬化效應(yīng)”提高箱體的力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度最佳化。同時(shí)，使固溶體析出到所需的程度，以形成最佳析出物，這種方法與高溫時(shí)效相比，能獲得析出物密度較高和分布較均勻的效果，因此，可顯著提高材料的強(qiáng)度、抗應(yīng)力性和耐腐蝕性。

6 箱體加工工藝分析

焊接箱體所加的加工余量要考慮焊縫可能存在的缺陷，加工后的焊縫強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求，坡口形式在加工完后是否滿足焊縫強(qiáng)度。箱體的加工是否符合要求，取決于箱體的位置尺寸、幾何尺寸和表面粗糙度的加工。另外，為避免應(yīng)力集中，所有板邊都要進(jìn)行倒角處理。

6.1 箱體主要位置尺寸

（1）箱體軸承座孔與軸是配合尺寸，一般按基軸制設(shè)計(jì)，軸承座的內(nèi)孔一般選擇H7。

（2）箱體中心距實(shí)際上就是相互嚙合的齒輪副的中心距，中心距的大小控制齒輪副的側(cè)隙大小。

（3）油標(biāo)孔與油標(biāo)尺為配合尺寸，一般按基軸設(shè)計(jì)，為過渡配合。

（4）軸承蓋槽的加工決定減速機(jī)是否漏油，因?yàn)檩S承蓋與該槽是配合尺寸，安裝后保證密封。

6.2 箱體幾何尺寸

（1）上下蓋面結(jié)合面的平面度直接影響減速器的密封情況。

（2）軸承座孔的軸線的平行度，影響齒輪的裝配精度，平行度的大小會(huì)影響齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)精度。

6.3 箱體加工表面粗糙度

上下箱體結(jié)合面、軸承座孔都要求有較好的表面粗糙度。

7 結(jié)語(yǔ)

以上內(nèi)容主要介紹了減速機(jī)焊接箱體制作中一些關(guān)鍵點(diǎn)，實(shí)際上，只要嚴(yán)格按相應(yīng)的工藝規(guī)程進(jìn)行操作，一定能制造出合格的減速機(jī)，并滿足相應(yīng)設(shè)備上減速機(jī)的使用要求。