挖掘机驱动桥壳焊缝的焊接工艺改进

刘臣 刘强 宋海龙

摘要：驱动桥壳是挖掘机重要的一部分，驱动桥壳是承重件，从结构造型和各个部分使用要求不同考虑，驱动桥壳需由三种不同材料焊接而成，桥壳为ZG35，连接板为16Mn，支撑轴为40Cr。原有的焊接工艺造成批量桥壳与支撑轴的焊缝使用过程中焊缝断裂，论文分析不利的焊接工艺并改善焊接工艺。

关键词：驱动桥壳;焊缝断裂;焊接工艺

1.焊接工艺分析

厂家为提高焊接生产效率，将三部分先要装配完再将三部分焊接上，装配图如图1。

图1驱动桥壳装配图

1.1 原有的焊接顺序

因为连接板不是完全轴对称零件，其上面的孔需要连接其它零件，一般的焊接件的焊接过程是，先焊接再打孔，这样做得目的是以免焊接需要精确定位或焊接后变形影响孔的位置，但驱动桥壳比较长，三部分装配完长度达到2248mm，先焊接再打孔会带来更加复杂的加工过程，降低生产效率，所以在连接板与桥壳焊接之前，连接板的孔是先打出的。原有的实际焊接过程是先把连接板固定在桥壳正确的位置上，固定的方法是在连接板中心圆周的四个象限点人工通过焊接方式定位焊接，待连接板固定后，再转到自动焊接装置自动焊接连接板与桥壳的焊缝2，完成焊缝2再自动焊接连接板与桥壳的焊缝1，最后自动焊接桥壳与支撑轴的焊缝3。

1.2 原有的焊接顺序的缺点

原有的焊接顺序理论上是可行的，但实际操作过程中，在先固定连接板和桥壳或在焊接焊缝2时，有时会有熔渣掉落到桥壳与支撑轴的焊缝内形成焊缝3的夹渣，夹渣会使焊缝强度大大降低，而主要承受的力的焊缝是桥壳与支撑轴的焊缝3，由于先焊接连接板和桥壳造成了焊接缺陷，驱动桥在使用过程中会批量断裂。

1.3 利用超声检测断裂焊缝的缺陷

将未完全断裂的驱动桥壳切割成方便实验的两小块，其每块长宽尺寸大概为150mmX50mm，厚度为40mm，每个小块包括部分焊缝，部分支撑轴，部分连接板，将其表面用不同型号砂纸打磨，直至表面光滑，没有明显切痕，利用CTS-22型超声波探伤仪，可检测出在靠近焊缝底部存在夹渣缺陷，夹渣的是由于熔渣不能及时从熔池中上浮，从而留在焊缝3内部的非金属夹杂物，这种夹渣的来源一部分是由于在焊接焊缝3操作不当，比如在焊接焊缝3的时候焊接电流突然变小，这种原因极少出现，或者坡口尺寸设计的过小，但并非所有的焊缝3都会断裂，这种夹渣的另一个来源就是在定位连接板和焊接焊缝2时落在焊缝3中的熔渣。

2.焊接工艺的改进

通过分析：

2.1为了提高焊接效率，依然考虑采用先将连接板，桥壳和支撑轴装配好，因为如果先焊接重要的焊缝3可以改变连接板与桥壳的固定方法，从而在3部分装配完成之后不需要用人工焊接的方式固定，避免焊渣掉落在焊缝3中造成焊缝3形成不必要的缺陷，将连接板的中心线对称方向开槽，将与之焊接的桥壳之处在加工时加工凸起与连接板的开槽形成配合，虽然桥壳和连接板加工过程多了工序，但减少了焊接次数，间接提高了焊接效率，采用此方法連接板上孔的定位也更加准确。

2.2为了确保主要焊缝3的焊接质量，连接轴的材料为40Cr，检测40Cr的碳当量为0.79%，从碳当量来看出此40Cr焊接性较差，40Cr焊接前需要预热，根据Seferain法结合厚度22mm，40Cr的预热温度为259℃，采用先焊接焊缝1和2会造成预热过度，扩大热影响区的范围，使40Cr的变形量变大，焊缝质量变差，也是造成焊缝3断裂的原因之一，所以为了提高成品率减少损失，确保焊缝3的质量是必要的，预热后先焊接焊缝3及完成焊后热处理，再进行焊缝2的焊接，最后完成焊缝1的焊接。

参考文献：

[1]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册第3卷焊接结构.机械工业出版社，2009年7月.

[2]宋天民.超声检测.中国石化出版社，2012年2月.

[3]王志华，杜双明.焊接工艺.北京师范大学出版社 ，2011年5月.