振动压路机铸钢横梁脱焊原因及设计改进

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1、振动压路机铸钢横梁脱焊原因及设计改进

2、第1...在20t级以上的超重型振动压路机设计中，为降低整机成本，前横梁选用ZG230－450的铸钢材料作为毛坯件，各表面经过机加工后，两端焊上联接板（材料为50/Q235A），加工联接板上孔系后，用螺栓联接，使横梁与左、右侧板形成压路机前车架（图1）。这种联接方式结构简单、制造成本低，但是当压路机在振动工况下工作时，在前车架上就会形成较大的激振剪切力，容易使前横梁与两侧联接板之间的焊缝脱开，造成前横梁脱落。为此，我们分析了横梁脱焊的原因，并制定了脱焊后的修复工艺，提出了对原结构设计和焊接工艺方法的改进。1横梁

3、脱焊的原因１．１结构设计存在的问题　　该机型前车架设计继承了以前中、小吨位压路机的结构，横梁与联接板之间的铅垂方向剪切力全部由焊缝承担，在激振力较小的情况下，焊缝强度尚可承受，而重型振动压路机激振力较大(40t左右)，焊缝承受的剪切力过大而导致脱焊。１．２铸钢材料焊接性较差　　横梁选用的ZG230－450是普通铸钢材料，C、S含量偏高，且板较厚?穴250mm)，焊接时焊接区产生淬硬倾向就越大。如果焊接时冷却速度较快或焊条选用不当，就容易在焊缝内生成裂纹。另外，由于铸件自身存在较多的砂眼和气孔，零件受力后也容易造成脱焊。１．３横梁两端和联接板焊接配合

4、面机加工后平行度误差较大　　前横梁两端面是在T612镗铣床铣削的。在铣削过程中，划线、校正、装夹等因素容易造成两端面的平面度和平行度出现较大误差。当与联接板焊接后，造成两端联接板平行度误差较大。特别是出现图2所示平行度误差时，横梁联接板通过螺栓与前车架侧板联接后，必然受到前车架侧板额外的拉伸应力Ｆ的影响，使焊缝受力增大，造成脱焊。１．４两侧联接板孔系之间位置误差加大　　这使得横梁体与前车架左、右侧板联接时，产生不必要的拉伸应力，焊缝受力增加，造成脱焊。１．５焊接过程操作不当　　操作工未按工艺规程要求，清理工件上的毛刺及油污，在焊接时焊条移动速度过快

5、，焊高和焊宽没有达到要求或存在虚焊的现象，都会影响焊接强度，极易造成脱焊。１．６焊接后存在较大的应力，未进行时效处理　　铸钢零件在焊接后，通常在焊缝和被焊接件上会存在较大的焊接应力，若不采取措施消除，就会造成焊接变形及应力集中，甚至形成焊接裂纹，影响了焊接强度，在外力的作用下，最终造成脱焊。2横梁脱焊后的修复工艺　　用手提砂轮机清除横梁两端及联接板上的焊渣，将横梁与联接板对焊。如图3所示，在原联接板与横梁焊接后，增加3个圆柱销孔，直径为Φ20mm，孔深90~100mm，钻、铰后，打入圆柱销。　　为了便于打入和拆卸，圆柱销设计成如图4所示的带缺口结构

6、，销长70mm。圆柱销打入后，再按图3所示，钻、攻8－M30螺纹孔，拧紧8－M30六角螺栓。然后就可以将修复后横梁体与左、右侧板配合联接。　　这种方法在原横梁与联接板焊接的基础上，增加了销联接与螺栓联接。增加销联接的目的是增强抗剪切力，增加螺栓连接的目的在于增强抗拉伸力。这样，在受到焊接和机加工造成的位置误差的影响的情况下，增强焊缝抗剪切与抗拉伸的能力，防止横梁脱焊的发生。3对原结构设计的改进　　如图5所示，在联接板上增加了一个尺寸等同于横梁截面的方孔，焊接时将横梁嵌入联接板方孔一定深度，两面焊接。　　这样，一方面横梁与联接板之间铅垂方向的剪切力可

7、以认为全部由横梁承受，而其间的焊缝完全不承受此剪切力，极大地改善了焊缝的受力情况；另一方面横梁与联接板之间由单面焊接变为两面焊，减少了每一条焊缝的受力，从而极大地增强了横梁焊接后抗剪切和抗拉伸能力。4工艺方法的改进　　（1）改用ZG230－450H焊接用铸钢，提高焊接性。　　（2）开V形焊接坡口。若铸件有夹砂、气孔等缺陷，则应予清除并保持坡口外形的圆滑，减少横梁母材熔入焊缝金属中的比例，防止裂纹产生。　　（3）选用牌号为J422、直径为Φ5的碱性低氢焊条。　　（4）焊接前横梁预热处理，有利于降低焊接时热影响区的最高硬度，防止产生裂纹，提高焊缝塑性。

8、　　（5）第一层焊缝焊接时，尽量采用小电流，慢焊速，焊机电流选用200~270A，并焊接三遍。　　（6）焊后尽可能减缓冷却速度，防止产生裂纹。　　（7）焊后采用锤击的方法消除焊接残余应力。5效果　　采用以上方法后，提高了横梁焊接后的抗剪切和抗拉伸性能，能防止横梁脱焊，保证了振动压路机前车架的焊接质量稳定性。