挖掘机结构件的焊接变形及控制措施分析

1、挖掘机结构件的焊接变形及控制措施分析摘要：当前，国民经济的日益提升，城镇化发展进程不断加快，工程机械的 使用率越来越高，大中小型挖掘机的使用频率逐渐提升。由于该类机械钢板厚度 不强，一般在3-30mm之间，如果在使用中出现不当行为，容易导致变形。基于 此，笔者展开以下分析，以在焊接变形为研究对象，分析变形危害，对变形结果 进行分析，给出具体防变形控制措施，为广大技术人员和使用人员提供参考性建 议。关键字：挖掘机；焊接变形；结构件；危害；控制措施；挖掘机工作装置、零部件的优劣将直接影响挖掘机的使用寿命和应用质量。 一般来讲，挖掘机主要由铲斗、上车架、下车架、斗杆、配重和动臂组成，串联 开链机构的

2、运动较为灵活，构造简单，是工程机械中必不可少的关键性施工设备， 尤其在水利建设、城市改造、建筑工程和园林施工中，经常可以看到挖掘机的身 影。在结构件的生产过程中，如果处理不善，可能引发焊接变形的。因此，笔者 建议应该实施精细化管理手段，充分应用防变形措施。一、焊接结构件的组成挖掘机焊接结构件主要由上车架+斗杆+下车架+动臂+配重等装置零部件构成， 整体呈现开放式框架结构，侧围板结构（位于上车架）整体板件较薄，厚度一般 不会超过12mm，基本维持在5-10mm之间，焊接过程容易变形，修型很困难，严 重时可能导致机械的报废。二、焊接变形分析挖掘机上车架主要由中心支架、左裙架、右裙架、围板组成。其中

3、左裙架和 右裙架分别用于安装驾驶室（+散热器）、安装燃油箱（工具箱+液压油箱），裙 架一般为非封闭框架式结构，以薄板形式呈现，零件板厚在12毫米之内，经裙 架样件焊接，及其容易引起变形，主要是扭曲变形和收缩变形这2种。其中扭曲 变形一般发生于长围板，最薄板厚约5mm，长度在2500-5500mm之间，为减少热 输入，设计方式为断焊，受焊接应力影响，在焊接处容易发生扭曲变形，在为焊 接位置出现“鼓包”。收缩变形一般发生于两侧板，焊缝体积逐渐缩小，由液态 逐渐转化为固态，外形尺寸逐渐降低，变形量约为6mm。（二）变形原因挖掘机焊接过程从本质上讲属于不均匀加热过程，在焊接过程中，受热变形 与刚性条件

4、的综合作用施加，势必会造成结构件出现变形。变形方式除了前文提 到的“鼓包”，还可能出现弯曲变形、横向变形或者波浪变形，每一种变形都会 对焊接质量产生影响。出现变形的原因可以分为多个方面，比如挖掘机本身的结 构形式和设计原理不够科学，设计位置不当，因此在日常作业中容易出现变形。 其次，如果操作人员的施工手法和施工工艺流程不正确，受热不均现象就会更严 重，焊接残余力量不均匀，结构件本身性能难以承受外界力量，直接导致变形， 因此笔者认为，在今后作业中，技术人员应该提升工艺操作水平，较为简便合理 的控制焊接变形，确保后续装配的制造工艺。（三）变形危害焊接应力一旦发生焊接裂纹、变形，将直接影响到尺寸的稳

5、定性、结构件脆 化、结构件刚度、承载能力、强度、加工精度等，增加了机加工、调试工序的难 度，在一定程度上降低了结构承载力量，影响用户满意度，直接加大后续装配难 度，降低产品可靠性，严重者还会对整个施工进程造成影响。因此笔者建议，在 今后作业中，应该最大化地消除结构件焊接变形，提升施工质量。二、焊接变形的控制措施在前文笔者提到，引起焊接变形的原因之一就是挖掘机的结构件设计不科学， 因此为了避免出现类似问题，应该改变传统的思维模式，加大其承载力度，尽可 能减少焊接尺寸，在不影响挖掘机使用功能正常发挥的情况下，最小化使用填充 金属，减少焊接变形，降低金属坡口形式。其次在焊接的时候，薄厚两块钢板之 间

6、也在焊接的范围之内，技术人员或者施工人员应该尽可能减少焊接点，使受力 的面积缩小，减少焊接面积，避免焊接的缝隙集中，直接引发受热不均匀程度高， 加大受力受热的面积，势必造成变形，如果减少焊接点，将有效控制这一现象的 发生。因此笔者建议，在操作过程中应该分散焊接。最后，利用插入式连接方式， 通过刚性小接口代替翻边式连接方式，避免和出现钢板厚度不均匀现象。（二）施工环节在施工环节，应该重视焊缝的处理方式，合理确定焊接方向1。一般来讲， 焊接方向应该是从中间向左右两个方向延伸，焊接时应该注意速度，必须缓慢和 细致，尽量提升完整程度，保证焊接缝隙的美观性，收尾处做到干净利落防止其 自由收缩；其次，应该

7、重视焊接程序，按照“收缩量大的焊缝一一收缩量较小的 焊缝”的顺序，如果在焊接时发现角接焊缝与对接焊缝同时存在的情况，应该按 照“对接焊缝一一角接焊缝”的顺序进行焊接。此外对于对称/不对称的焊缝， 处理方式也存在不同之处，对称结构件必须利用“对称施焊法”，不对称的焊缝 应该先焊接拘束小的一侧，如果是长焊缝应该使用跳焊+分段焊的方法，多层焊 应该多次施焊。最后，还应该减少焊缝拘束度，采用反变形法，抵消焊接变形问 题，减少结构件拘束度，降低焊件刚度，提高结构件疲劳强度，降低焊接残余应 力。（三）应用方面（人员方面）从技术人员和施工人员层面来讲，应该严格遵守手工工艺流程，做好切割工 序，在必要时应该进

8、行长围板焊接变形验证。具体做法如下：制造工艺流程一般分为以下几个步骤，分别是切割；割坡口；调 平：钻孔；折弯；拼点；焊接；修型；入库。其中在 环节中影响焊接变形的因素最多，容易导致拼点闪缝过大等情况，导致质量不合 格，拼点闪缝过大等情况。因此，在后续施工中，闪缝处焊接收缩速度随着焊接 热输入的提升而逐渐加快，引起焊接变形，并且变形量会逐渐加大。笔者建议施 工技术人员应该详细分析各工序控制关键点，考虑各方控制对象。确定施工工序施工工序一般分为切割工序、折弯工序、拼点工序、焊接工序这4类容易引 起焊接变形的施工环节3其中，在切割工序，应该利用激光切割技术，提升切割速度，集中切割热源， 残余应力较低

9、，因此在切割环节中与等离子切割方法相比具有一定的优势，不易 产生变形，热作用较小，不会出现等离子切割方法中板边不平整、鼓包等情况， 从而提升薄板焊接质量。在折弯工序中，合理选择折弯设备，根据折弯件尺寸设 置好折弯参数，以便后续拼点，严格控制折弯件质量，之后进行检验确认，只有 确保质量合格才能进入拼点工序。在拼点工序中拼点闪缝平均尺寸不能高于1mm， 裙架系列产品的最大拼点闪缝小于2mm。在焊接工序中，应该采用混合气体保护， 制定焊接顺序，做好长围板焊接变形验证，笔者主要阐述2种控制焊接变形的方 法，方法1：将安装板拆分成组价，比如燃油箱安装板与其下面的横筋板、底板 组成一个组件，同理液压油箱安

10、装板、驾驶室安装板等其他类似区域均可以按照 这个要求尽可能拆分，减少总成焊接量，减少长围板受热变形以达到控制焊接变 形的目的；方法2：根据对裙架的了解，得知裙架围板焊接变形具有一定规律性， 根据收集的数据，在裙架总成焊接前，通过在焊接工装上使用压紧和顶紧对长围 板增加预变形，使其在焊接二次变形后尺寸满足使用要求，具体预变形数据，不 同结构、不同型号都会有所不同，需要验证总结得出。两种方法，分别用一句话 概括即，方法1是减少长围板焊接量以达到减少焊接变形的目的，方法2是利用 焊接变形，使其控制在我们想要它变形的方向。总之就是将长围板焊接变形控制 在一定范围，使裙架整体尺寸稳定，从而提升产品质量。结束语：综上所述，笔者先是对挖掘机焊接构件变形的类型进行介绍，之后 给出变形原因