联接板组件焊接变形的研究

刘云峰 张玉娟 郑晓东

摘 要 为了解决中部槽联接板组件生产制造过程中的焊接变形，通过分析联接板组件的结构、焊道布置形式、焊接变形产生的原因以及焊接变形所产生的影响，本研究提出了预防联接板组件焊接变形的措施。通过制定试验方案，进行了四种联接板组件焊接试验，并通过零件下料预留工艺筋、组件焊后焊接变形的矫正等手段辅助，最终确定了一种焊接变形最小的工艺方法，为生产实际提供了技术支持。

关键词 联接板组件 焊接变形 焊接试验 矫正

中图分类号：TG425.1 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2022）06-0112-03

中部槽作为刮板输送机的主要组成部分，其数量大，互换性要求高，其质量及寿命将直接影响到整机的稳定性及寿命[1]。而联接板组件作为中部槽的重要部件，其质量直接影响输送机电缆槽的装配质量及电缆的使用寿命。联接板组件主要由各种零件加工后组对、焊接而成，焊接是其最终成形的必要手段。由于焊道在组件背面布置较多，焊接时极易产生焊接变形，对后续加工及电缆槽的组装影响极大。基于此，笔者进行了多种焊接工艺试验，并通过零件下料预留工艺筋、组件焊后焊接变形的矫正等手段辅助，最终确定了一种焊接变形最小的工艺方法，为生产实际提供了技术支持。

1 联接板组件的结构及焊道布置

1.1 联接板组件的结构

联接板组件主要由联接板、垫板、长板组成，其结构如图1所示。

1.2 联接板组件的焊道布置

联接板组件的焊道布置如圖1所示，垫板与长板背面联接部位四处为V焊平，其余部位均要求12mm角焊缝。焊道基本布置在联接板组件背面一侧，正面只有一长道12mm角焊缝。

2 联接板组件焊接变形分析

2.1 联接板组件焊接变形的影响

1.联接板组件焊接变形会导致组件产生立弯，进而影响组件上孔的位置度及组件外形质量。

2.由于联接板组件正反面焊道布置的不均匀性，极易使得组件正反面产生焊接变形，导致组件平面度超差，影响联接板组件的外形质量及电缆槽的组装效果。

3.联接板组件焊接变形后须增加矫正工序，降低了生产效率，提高了制造成本[2]。

2.2 联接板组件焊接变形产生的原因

焊接变形产生的主要原因是焊接时的局部不均匀热输入，热源只集中于焊接部位，且以一定的速度向前移动，形成了温度梯度[3-4]。

由于联接板下方有两缺口，在联接板与长板焊接时，联接板下方处于无约束、自由状态，热量集中在联接板上方，焊后极易使得联接板组件产生立弯。

由于联接板组件正面焊道布置较少，背面焊道布置较多，正反面焊道布置极其不均匀，在焊接时热量主要集中在组件背面，极易使得组件正反面产生焊接变形。

总之，从联接板组件结构来说，焊道布置不均匀是其产生焊接变形的一个主要原因。从制造工艺来说，不正确的焊接工艺是其产生焊接变形的另一个原因。

3 联接板组件焊接变形预防

为了减小联接板组件在焊接后的立弯，在联接板下料时，在缺口处预留30mm宽工艺筋。此预留的工艺筋不仅可以预防联接板在下料时产生立弯，也可减小联接板组件在焊接时产生的立弯。此工艺筋焊接过程中及焊后不进行切割，待将联接板组件组装、焊接在中部槽槽体上后再进行切割。

从焊接工艺角度来讲，合理的焊接工艺可有效减小焊接变形。为了减小联接板组件正反面的焊接变形，笔者进行了四种焊接试验，焊后进行了联接板组件的平面度对比，最终确定了一种联接板组件焊接变形最小的焊接工艺方法。

4 联接板组件焊接工艺试验

为了研究联接板组件的焊接变形，根据生产经验制定了以下四种焊接试验方案。各方案焊接示意图中数字代表焊接顺序，箭头代表焊接方向。试验中采用富氩气体保护焊，采用直径为1.2mm的ER50-6焊丝，焊接电流220～280A，电压23～30V。

方案1如图2所示：

方案1采用整体从中间向两侧对称焊接，背面缺口上方焊道分为两段，16代表长板与垫板背面V焊焊道的盖面及长板与垫板形成的拐角处的角焊缝，25代表组件正面联接板与长板的角焊缝。

方案2如图3所示：

方案2采用整体从两侧向中间对称焊接，背面缺口上方焊道分为两段，16代表长板与垫板背面V焊焊道的盖面及长板与垫板形成的拐角处的角焊缝，25代表组件正面联接板与长板的角焊缝。

方案3如图4所示：

方案3采用整体从两侧向中间对称焊接，背面缺口上方焊道分为两段，16代表长板与垫板背面V焊焊道的盖面及长板与垫板形成的拐角处的角焊缝，25代表组件正面联接板与长板的角焊缝。

方案4如图5所示：

方案4采用整体从中间向两侧对称焊接，背面缺口上方焊道分为两段，16代表长板与垫板背面V焊焊道的盖面及长板与垫板形成的拐角处的角焊缝，25代表组件正面联接板与长板的角焊缝。

对上述四种方案的工件缓冷至室温后测量其平面度，分别为4mm、6mm、7mm、1mm。

5 联接板组件焊接变形矫正

采用方案4联接板组件焊接变形最小，不影响组件的正常使用，不予矫正。

采用方案1～3，联接板组件焊接变形较大，变形后联接板组件向后弯曲。为了改善焊后组件的平面度，采用火焰对联接板组件正面中间部位进行加热，矫正后联接板组件平面度可以控制在2mm以内，可直接使用。

6 结论

本文通过对联接板组件结构及焊道布置形式的分析，归纳出联接板组件焊接变形产生的原因，并提出预防措施;通过多种焊接工艺试验，寻找出一种焊接变形最小的焊接工艺方法，且采用这种方法联接板组件焊后不需要进行矫正，为生产实际提供了技术支持。

参考文献：

[1] 温建刚.SGZ1000/1400型刮板输送机中部槽的设计[J].煤炭工程，2012（10）：118-120.

[2] 刘云峰，单玉新，苏燕宏.中部槽焊接变形分析及预防措施研究[J].煤炭科学技术，2018，46（S2）：183-186.

[3] 黄东风，宋永刚，郑静.中部槽焊接变形的控制[J].煤矿机械，2012，33（12）：107-109.

[4] 宋永刚，黄东风，张松林，等.中部槽焊接过程中的热变形机理分析[J].煤矿机械，2011，32（12）：126-128.