大吨位叉车门架滑道焊接变形控制研究及应用

覃柱仁，林永仑

（广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州545007）



大吨位叉车门架滑道焊接变形控制研究及应用

覃柱仁，林永仑

（广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州545007）

摘要：叉车大吨位门架常常采用焊接式滑道，滑道的制造过程中由于装配质量不好或焊接工艺、焊接顺序不当，特别是焊接受热大后产生变形，轻者需投入一定的人力、物力、工时进行修正或委外修正，重者造成结构件报废。通过学习和实践，对制造工艺及施工方法进行改进，并取得良好效果。

关键词：滑道；焊接；变形；反变形；控制

有些叉车的门架需要用的“C”型槽钢、“J”型槽钢，但在现有型钢规格中选择不到适合的，因此只能采用自行焊接的“C”型滑道、“J”型滑道，以满足客户需求。目前，采用焊接后外协铣加工，外协加工周期长，焊接变形无有效控制，常有不合格品或废品发生。公司要发展中大吨位叉车，自行焊接的滑道是必经之路，而控制焊接变形，消除不必要的机加和校正，缩短产品交货期，降低企业的制造成本，就成了制约企业发展的瓶颈。

1　焊接式滑道的结构特点及技术要求

图1是“C”焊接式滑道、“J”焊接式滑道的截面结构示意图。从图上可以看出，设计结构要求滑道具有较高的尺寸精度和形位公差精度：

（1）槽内侧翼板内表面平面度误差要求每2 m长度内不大于2 mm；

（2）槽内侧翼板内表面直线度误差要求每2 m长度内不大于2 mm；

（3）两侧翼板的倾斜度不超过1 mm.

图1　两种槽钢截面图

2　焊接特点分析

焊接的“C”型滑道、“J”型滑道由腹板和翼板组成，与H[1]型钢相似。在施焊过程中，由于焊接产生的热量分布不均匀，导致焊缝区受热金属膨胀受阻，产生焊接应力；由于沿板厚度方向分布的非均匀焊接热量和焊缝的纵、横向收缩等因素，势必会引起焊接变形。根据这类焊接结件特点，主要存在以下焊接变形：翼板的角变形；翼板、腹板的弯曲变形；焊接完成后的整体扭曲变形，具体如图2所示。这些变形的存在，特别是翼板的角变形，势必导致焊后尺寸的超差，无法保证设计图纸的要求。

图2　“J”型槽钢焊接变形示意图

3　制定的焊接工艺对策

针对上述特点，笔者制定了相应的焊接工艺对策。

3.1原有工艺路线

原有的工艺路线如下：下料→校平→开坡口→拼搭→焊接→焊后校平→铣滑道。为保证“C”焊接式滑道、“J”焊接式滑道尺寸，必须铣焊接式滑道，具体如图3所示。

图3　两种槽钢焊后铣加工截面图

“C”型焊接式滑道铣2个面，“J”型焊接式滑道铣6个面，而且铣面需要增加铣面余量，增加成本，此路线制造周期长，铣工序采用单件滑道装夹，速度慢，次数多，效率低!

3.2新工艺路线构想

我们新工艺路线的构想:下料→校平→铣板→开坡口→拼焊→焊后校平。

针对新工艺路线，为保证“C”型焊接式滑道、“J”型焊接式滑道尺寸精度，对存在的焊接变形，参考H型钢梁变形[2]，制定有效的工艺措施：

（1）设计制造专用的拼焊一体工装，进行拼搭要求、反变形量、焊接过程约束控制的输入；

（2）进行工艺试制试验，确定反变形量的具体数值；

（3）确定焊接过程工艺要求及规范，保证焊接质量的稳定性；

（4）为减少焊接型钢变形(直线、扭曲、旁弯)，应采用双枪同时焊接，而且双枪间隔应≤60 mm.

3.3设计制造专用的拼焊一体工装

在设计专用的拼焊一体工装时需要注意一些设计细节：

（1）设计的中部定位块必须上下定位尺寸可调，以满足反变形量的调整需要，且可以旋转，定位接触面积小。完成焊接后，能通过旋转中部定位块脱模，方便工件出模；

（2）夹紧、定位装置必须具有足够的强度，且相互两个定位装置的间距必须控制在300 mm~500 mm之间，以确保长工件的开口尺寸D超差。设计翼板夹紧装置时，要考虑点压紧形式，防止夹紧时工件窜动(可以采用气动压紧方式)；

（3）侧面夹紧的位置选择在两定位支撑点的中间位置，点焊固定前，上夹紧点的选择必须保证夹紧下方不悬空，以避免腹板在夹紧时，产生扭曲变形。

依据上述设计要求，拼焊“C”型焊接式滑道、“J”型焊接式滑道夹具(中部定位转盘)结构如图4(包括两面的焊缝的焊接)。

图4　新工艺工装示意图

3.4确定腹板下料尺寸及焊接反变形量的具体数值

经过反复工艺试验，收集必要的数据，进行焊后过程能力分析并导出相关回归方程，通过相关回归方程确定腹板下料尺寸，而焊后的过程能力分析，推断出工装的调整定位宽度及反变形量的具体数值，并对拼焊夹具(中部定位块)进行调整，具体结构如图5所示。

图5　工装反变形控制示意图

3.5拼焊操作流程及要求

（1）来料检查要求。为保证装配、焊接质量，要求腹板、翼板的平面度误差每米不大于1 mm，且直线度每米不大于1 mm；坡口角度的加工误差不超过± 2.5°，且坡口长度偏差不大于2 mm(以保证在半自动焊小车匀速焊接时，两条焊缝外观质量)。

（2）拼搭操作要求。拼搭顺序:翼板→腹板→翼板，随意吊装一块翼板先放；

夹紧顺序：两侧面夹紧座夹紧翼板，检查翼板是否与定位面贴合→上部夹紧装置夹紧腹板，检查腹板的平面度→检查拼搭的焊接式滑道两端翼板与腹板是否贴合，如未贴合，必须用辅助夹具夹紧，以保证滑道两端翼板与腹板是贴合→点焊固定，按照两端必须点焊，中间点焊间距约400 mm并对称的要求进行→拆除辅助夹具及上部夹紧装置；

（3）焊接操作要求。上面的焊接顺序[3]，必须以型钢的长度方向1.2~1.5 m为节点，进行分段式退焊的焊接方法(如图6所示)，型钢另一侧焊接可进行一次或分段焊接，通常选取效率与质量的结合点。

图6　焊接方法示意图

生产节拍必须一致，即两侧的焊缝焊接的时间间隔不可忽视，必须保证型钢内外两侧焊缝的焊接时间间隔在20 min之内，一旦超出，滑道的开口尺寸的极差会超出1 mm，无法满足产品设计图纸要求。

4　结束语

自行焊接的“C”型滑道、“J”型滑道是在生产中遇到的一个项目，想要不断地提高制造过程能力的CPK，就必须反复实践、改进、总结、固化焊接工艺规范[4]。在生产过程中，为了获得科学、实用的焊接工艺规范，进行有效的工艺试验，以小批量生产进行工艺验证，最后实施推广应用，是一个好的新工艺实施过程。如果在试验中出现滑道开口尺寸超差，可根据实际情况进行修复，避免出现报废损失。当滑道开口尺寸大于产品要求时，可将滑道内侧焊缝刨掉，重新焊接；当滑道开口尺寸小于产品要求时，可按我们原来的工艺流程将滑道进行铣加工即可。

参考文献:

[1]罗邦富，魏明钟，陈明辉，等.钢结构设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1988．

[2]中国机械工程协会焊接学会.焊接手册[M].北京：机械工业出版社，1993．

[3]田锡唐.焊接结构[M].北京：机械工业出版社，1996．

[4]陈祝年.焊接工程师手册[M].第二版.北京：机械工业出版社，2010．

中图分类号：TH242

文献标识码：B

文章编号：1672-545X（2016）04-0124-03

收稿日期：2016-01-09

作者简介：覃柱仁（1979-），男，广西来宾人，本科，工程师，主要从事结构件焊接工艺工作；林永仑（1976-），男，广西博白人，本科，工程师，主要从事结构件焊接工艺工作。

Large Tonnage Forklift Truck Door Frame Slide Welding Deformation Control Research and Application

QIN Zhu-ren，LIN Yong-lun
（Liugong Machinery Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Abstract:The large tonnage forklift mast often adopts welded slide，slide because of poor assembly quality in the process ofmanufacturing orwelding technology，welding sequence，especially afterweldingheatlarge deformation，light person need for a certain human，material and working hours for correction or outsourcing；The person that weigh structure of scrapped.The author through the study and practice，to improve the manufacturing technology and construction methods，and achieved good results.

Key words:track；welding；deformation；the deformation；control