直伸式高空作業(yè)平臺臂架焊接工藝及變形矯正
臂架是高空作業(yè)車的重要部件,其質(zhì)量直接影響高空作業(yè)車產(chǎn)品的可靠性和使用安全性。在設(shè)計和生產(chǎn)中,為了減輕整車質(zhì)量和提高底盤的利用率,在保證臂架強(qiáng)度的前提下,材料通常選用較薄的鋼板。由于鋼板較薄,結(jié)構(gòu)的剛性相對較差,因此薄鋼板極易發(fā)生變形。在生產(chǎn)中,臂架自身的形位公差精度要求較高,若臂架產(chǎn)生變形將直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的形位公差改變,使得產(chǎn)品質(zhì)量下降。而焊接是導(dǎo)致臂架產(chǎn)生變形的主要因素,因此,在臂架焊接過程中,必須采取相應(yīng)的控制措施和焊接工藝,有效降低和減少焊接變形量。
臂架焊接變形原因剖析
在焊接過程中,對鋼板進(jìn)行的局部不均勻加熱、冷卻不均勻、熔敷金屬的收縮、金屬組織的變化以及結(jié)構(gòu)的剛性大小約束等,都會導(dǎo)致焊接變形產(chǎn)生。此外,焊接順序、焊接方法、焊接速度、輸入熱量大小等都是產(chǎn)生焊接變形的主要原因。本文中臂架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形主要為角度變形和波浪變形。
臂架焊接準(zhǔn)備
1 結(jié)構(gòu)
臂架截面結(jié)構(gòu)為四邊形,由4塊鋼板焊接而成,其寬度為385 mm,高度為485 mm,長度為4 030 mm,板1和板2厚度均為6 mm,板3和板4厚度均為4.5 mm。
2 母材
臂架材料選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼Q345,鋼材的淬硬傾向很小,可焊性好,焊接前不需要進(jìn)行預(yù)熱。
3 焊接電源
焊接時,采用CO 氣體保護(hù)焊。這種焊接方法具有焊接質(zhì)量較2好、油銹敏感性小、含氫量小、抗裂性能好、適用范圍廣、操作簡便、電流密度大、電弧熱量集中、工件受熱面小、變形量相對較小等優(yōu)點(diǎn)。由于各焊接工藝參數(shù)相互影響,在選擇工藝參數(shù)時必須遵循線能量與電壓、電流的相互關(guān)系:
4 焊絲選擇
根據(jù)等強(qiáng)度原則,采用XH-506焊絲,其屈服強(qiáng)度≥420MPa,抗拉強(qiáng)度≥500 MPa,焊絲直徑φ1.2 mm。
5 工裝設(shè)備準(zhǔn)備
采用專用裝配點(diǎn)焊工裝、焊接工裝、直線焊機(jī)、矯正工裝。
6 工件
去除工件表面油污、鐵銹、水和氧化物。
焊接變形控制
為了減少焊接變形,應(yīng)按照合理的工藝工序進(jìn)行焊接,焊接工序如下:
a. 焊接時首先將下板(板2)和兩塊側(cè)板(板3和板4)剛性固定在專用裝配點(diǎn)焊工裝上,對框外進(jìn)行點(diǎn)焊;
b. 將臂框的上板蓋上,對框外進(jìn)行點(diǎn)焊;
c. 將點(diǎn)焊好后的臂框從專用裝配點(diǎn)焊工裝上移下,手工對框外進(jìn)行點(diǎn)焊加密,并打磨框外的凸出焊點(diǎn);
d. 采用專用焊接工裝夾具對臂框加以剛性固定。
焊后待完全冷卻后再把焊接工裝移走,以減少直角度的變形;
e. 將點(diǎn)焊好后的臂框放置于直線焊機(jī)上,因工件可轉(zhuǎn)動,故采用單邊喇叭型平焊, 對框外進(jìn)行焊接,待一面焊接完畢后翻身焊另一面;
f. 焊接時采用雙槍對稱焊,可有效抵消應(yīng)力變形,兩臺焊機(jī)的工藝參數(shù)必須一致。焊接時應(yīng)使焊槍對準(zhǔn)上板(下板)與側(cè)板間的夾角中心位置,焊槍傾斜角度不得超過5°,否則會因熔深不夠而導(dǎo)致焊接強(qiáng)度不足。根據(jù)板厚可允許焊道寬度為4~7 mm,余高為1~2 mm,但不可高于板3、4的側(cè)面;
g. 對臂架兩端★尺寸范圍進(jìn)行角焊。
在保證產(chǎn)品焊縫質(zhì)量達(dá)到要求的前提下,應(yīng)正確選用較小的線能量,減小工件受熱量,減少變形。
焊接變形的矯正措施
在實(shí)際生產(chǎn)中,盡管采取了各種焊接變形的控制措施,仍會存在臂架焊接變形的情況,臂架的波浪變形和平面度超差問題在臂架變形問題中顯得尤為突出,直接影響了結(jié)構(gòu)形位公差的精度。為達(dá)到產(chǎn)品的設(shè)計要求,需采用焊后矯正,常用的矯正方法主要為機(jī)械矯正和火焰矯正法。
通過對結(jié)構(gòu)實(shí)際變形情況的分析,并考慮臂架板薄等因素,決定采用機(jī)械、火焰聯(lián)合矯正法進(jìn)行矯正。其原理是利用矯正工裝把變形部位矯平剛性固定,用火焰加熱,使其產(chǎn)生熱脹冷縮,消除剛性固定的彈性,強(qiáng)制剛性固定使結(jié)構(gòu)加熱不再變形,從而達(dá)到矯平的目的。此方法適用薄板的波浪變形。
矯正時,首先采用專用平面矯正工裝,對結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行調(diào)平。根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際變形情況,對平面矯正工裝1或2施加相應(yīng)大小的力F 或F ,從而實(shí)現(xiàn)變形處強(qiáng)行剛性固定。平面1 2矯正工裝為格柵型式。通過上面的格柵孔對所需矯正的部位用氧乙炔火焰加熱,加熱溫度不宜過高,應(yīng)控制在500 ℃~600 ℃,溫度過高會使金屬材料的機(jī)械性能下降,影響產(chǎn)品使用壽命。在矯正過程中加熱溫度不易測量,應(yīng)通過加熱區(qū)的顏色來辨別溫度,顏色控制至褐紅色為止,不能在同一位置反復(fù)加熱矯正前需仔細(xì)觀察和分析變形情況及變形成因,以便選擇正確的加熱位置。因為臂架鋼板較薄,故采用點(diǎn)狀加熱法,加熱以梅花形狀分布,直徑d≈15 mm,點(diǎn)間距a為50~150mm,根據(jù)實(shí)際變形量大小,在能保證變形矯平的情況下,直徑d取最小,點(diǎn)間距a取盡量大。待冷卻至常溫狀態(tài)后,再移除平面矯正工裝。通過以上合理的焊接工藝和焊后矯正,該產(chǎn)品能夠滿足設(shè)計要求。
若臂框焊接變形較大,不得不采用火焰矯正時,應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn):
a. 不可在臂架的同一點(diǎn)位置反復(fù)加熱;
b. 盡可能采用低溫矯正法,即加熱溫度盡可能低;
c. 不可用水快速冷卻。
盡管通過焊后矯正可以減少焊接變形,但焊后矯正也相應(yīng)增加了結(jié)構(gòu)的應(yīng)力,降低了結(jié)構(gòu)的承載力,因此,生產(chǎn)中應(yīng)盡量采用合理的焊接方法和焊接工藝措施,減少焊接變形量。