挖掘机动臂单边V形坡口角焊缝的焊接工艺与应用

宋秀山

摘 要：通过对挖掘机动臂单边V形坡口焊接工艺的研究，解决了在焊接过程中单边V形坡口出现的未焊透、裂纹、夹渣等焊接缺陷，提高了动臂的整体可靠性。

关键词：挖掘机；单边V形坡口；对接接头；角焊缝

中图分类号：TU621 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）15-0070-02

近几年，随着我国经济的快速发展，大型基础设施项目的投资和建设也在增多，工程机械行业迎来了巨大的发展机遇，挖掘机更是以工程机械领头羊的姿态出现在大家面前。国内挖掘机制造业经历了近50年的发展历程，但普遍存在生产效率低、可靠性差的问题，特别是挖掘机的动臂、斗杆经常出现开裂的情况，严重影响了用户的使用。动臂开裂的原因主要体现在设计和制造上。对于制造原因引起的动臂开裂，大多是由于焊接缺陷造成应力集中而引起的，因此，要提高挖掘机的可靠性，就必须要提高挖掘机的焊接质量。

1 挖掘机动臂焊接接头的类型

挖掘机动臂的结构中存在多种焊接接头，出现开裂的焊缝大多集中在对接接头、单边V形坡口的角焊缝等处。动臂单边V形坡口的角焊缝如图1所示。

随着工业技术的发展，目前大多采用焊接机器人利用单面焊双面成型技术对对接接头进行焊接，该技术可以有效控制此处的焊接缺陷，保证强度。但是，在挖掘机动臂中单边V形坡口角焊缝的实际焊接中，无论是利用焊接机器人进行焊接，还是利用人手工焊接，如果不注意控制，则都比较容易出现焊接缺陷。

2 常见的焊接缺陷

利用超声波探伤仪判定缺陷的位置，并进行剖切分析。常见的焊机缺陷一般有未焊透、裂纹、夹渣、咬边等。通过对试件进行剖切分析发现，80%以上的焊接缺陷是未焊透，并且未焊透的焊接缺陷在实际操作过程中最难解决。裂纹、夹渣、咬边等其他焊接缺陷可以通过调整焊接参数和焊接位置，并在焊接过程中观察、调整得到很好的解决。

3 解决未焊透的焊接工艺试验

通过对动臂的单边V形坡口角焊缝进行分析发现，组对间隙、定位焊、钝边、焊接参数不合适等都有可能引起未焊透问题，因此，在生产过程中必须对这些因素逐项控制，才能提高焊接质量，减少未焊透缺陷的产生。

3.1 未焊透相关因素的分析

通过制作焊接试件来分析组对间隙、定位焊、钝边、焊接参数等对未焊透的影响，分析后发现以下规律。

3.1.1 组对间隙

通过实验发现，无间隙会增加未焊透缺陷的产生；组对间隙过大（大于0.5 mm）会增加烧穿缺陷的产生；控制组对间隙可以在一定程度上避免未焊透缺陷的产生，但在实际生产中还是要尽量避免组对间隙的产生，如果存在间隙，应尽量使组对间隙≤0.5 mm。

3.1.2 定位焊

通过实验发现，当定位焊在焊缝背面时，有助于减少未焊透缺陷的产生；当定位焊在正面时，定位焊的质量直接决定了焊缝的质量，且当定位焊的焊缝尺寸较大时，未焊透的比例也会增加。在实际生产中，部分定位焊无法在焊缝背面施焊，而必须在焊缝上进行。试验发现，当定位焊长度为30～50 mm、焊脚尺寸为3～5 mm时，焊接质量最好。

3.1.3 钝边

通过试验发现，钝边越小，融合效果越好，但随着钝边的减小，同样会加大烧穿的风险，所以在实际生产中要合理控制钝边的大小。经过试验，确定钝边应控制在1.5～2.5 mm之间。

3.1.4 焊接参数

通过试验发现，焊接参数和焊接方法是影响焊接质量最大的因素，同时也是最难控制的因素，要在生产中反复摸索才能确定。

3.2 单边V形坡口角的焊缝

通过以上试验发现控制组对间隙、定位焊、钝边等只能在一定程度上减少未焊透缺陷的产生，并不能从根源上解决单边V形坡口角焊缝未焊透的问题。要想从根源上解决单边V形坡口角焊缝未焊透的问题，还要从焊接参数和焊接方法上考虑。

3.3 焊接参数和焊接方法

摘 要：通过对挖掘机动臂单边V形坡口焊接工艺的研究，解决了在焊接过程中单边V形坡口出现的未焊透、裂纹、夹渣等焊接缺陷，提高了动臂的整体可靠性。

关键词：挖掘机；单边V形坡口；对接接头；角焊缝

中图分类号：TU621 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）15-0070-02

近几年，随着我国经济的快速发展，大型基础设施项目的投资和建设也在增多，工程机械行业迎来了巨大的发展机遇，挖掘机更是以工程机械领头羊的姿态出现在大家面前。国内挖掘机制造业经历了近50年的发展历程，但普遍存在生产效率低、可靠性差的问题，特别是挖掘机的动臂、斗杆经常出现开裂的情况，严重影响了用户的使用。动臂开裂的原因主要体现在设计和制造上。对于制造原因引起的动臂开裂，大多是由于焊接缺陷造成应力集中而引起的，因此，要提高挖掘机的可靠性，就必须要提高挖掘机的焊接质量。

1 挖掘机动臂焊接接头的类型

挖掘机动臂的结构中存在多种焊接接头，出现开裂的焊缝大多集中在对接接头、单边V形坡口的角焊缝等处。动臂单边V形坡口的角焊缝如图1所示。

随着工业技术的发展，目前大多采用焊接机器人利用单面焊双面成型技术对对接接头进行焊接，该技术可以有效控制此处的焊接缺陷，保证强度。但是，在挖掘机动臂中单边V形坡口角焊缝的实际焊接中，无论是利用焊接机器人进行焊接，还是利用人手工焊接，如果不注意控制，则都比较容易出现焊接缺陷。

2 常见的焊接缺陷

利用超声波探伤仪判定缺陷的位置，并进行剖切分析。常见的焊机缺陷一般有未焊透、裂纹、夹渣、咬边等。通过对试件进行剖切分析发现，80%以上的焊接缺陷是未焊透，并且未焊透的焊接缺陷在实际操作过程中最难解决。裂纹、夹渣、咬边等其他焊接缺陷可以通过调整焊接参数和焊接位置，并在焊接过程中观察、调整得到很好的解决。

3 解决未焊透的焊接工艺试验

通过对动臂的单边V形坡口角焊缝进行分析发现，组对间隙、定位焊、钝边、焊接参数不合适等都有可能引起未焊透问题，因此，在生产过程中必须对这些因素逐项控制，才能提高焊接质量，减少未焊透缺陷的产生。

3.1 未焊透相关因素的分析

通过制作焊接试件来分析组对间隙、定位焊、钝边、焊接参数等对未焊透的影响，分析后发现以下规律。

3.1.1 组对间隙

通过实验发现，无间隙会增加未焊透缺陷的产生；组对间隙过大（大于0.5 mm）会增加烧穿缺陷的产生；控制组对间隙可以在一定程度上避免未焊透缺陷的产生，但在实际生产中还是要尽量避免组对间隙的产生，如果存在间隙，应尽量使组对间隙≤0.5 mm。

3.1.2 定位焊

通过实验发现，当定位焊在焊缝背面时，有助于减少未焊透缺陷的产生；当定位焊在正面时，定位焊的质量直接决定了焊缝的质量，且当定位焊的焊缝尺寸较大时，未焊透的比例也会增加。在实际生产中，部分定位焊无法在焊缝背面施焊，而必须在焊缝上进行。试验发现，当定位焊长度为30～50 mm、焊脚尺寸为3～5 mm时，焊接质量最好。

3.1.3 钝边

通过试验发现，钝边越小，融合效果越好，但随着钝边的减小，同样会加大烧穿的风险，所以在实际生产中要合理控制钝边的大小。经过试验，确定钝边应控制在1.5～2.5 mm之间。

3.1.4 焊接参数

通过试验发现，焊接参数和焊接方法是影响焊接质量最大的因素，同时也是最难控制的因素，要在生产中反复摸索才能确定。

3.2 单边V形坡口角的焊缝

通过以上试验发现控制组对间隙、定位焊、钝边等只能在一定程度上减少未焊透缺陷的产生，并不能从根源上解决单边V形坡口角焊缝未焊透的问题。要想从根源上解决单边V形坡口角焊缝未焊透的问题，还要从焊接参数和焊接方法上考虑。

3.3 焊接参数和焊接方法

摘 要：通过对挖掘机动臂单边V形坡口焊接工艺的研究，解决了在焊接过程中单边V形坡口出现的未焊透、裂纹、夹渣等焊接缺陷，提高了动臂的整体可靠性。

关键词：挖掘机；单边V形坡口；对接接头；角焊缝

中图分类号：TU621 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）15-0070-02

近几年，随着我国经济的快速发展，大型基础设施项目的投资和建设也在增多，工程机械行业迎来了巨大的发展机遇，挖掘机更是以工程机械领头羊的姿态出现在大家面前。国内挖掘机制造业经历了近50年的发展历程，但普遍存在生产效率低、可靠性差的问题，特别是挖掘机的动臂、斗杆经常出现开裂的情况，严重影响了用户的使用。动臂开裂的原因主要体现在设计和制造上。对于制造原因引起的动臂开裂，大多是由于焊接缺陷造成应力集中而引起的，因此，要提高挖掘机的可靠性，就必须要提高挖掘机的焊接质量。

1 挖掘机动臂焊接接头的类型

挖掘机动臂的结构中存在多种焊接接头，出现开裂的焊缝大多集中在对接接头、单边V形坡口的角焊缝等处。动臂单边V形坡口的角焊缝如图1所示。

随着工业技术的发展，目前大多采用焊接机器人利用单面焊双面成型技术对对接接头进行焊接，该技术可以有效控制此处的焊接缺陷，保证强度。但是，在挖掘机动臂中单边V形坡口角焊缝的实际焊接中，无论是利用焊接机器人进行焊接，还是利用人手工焊接，如果不注意控制，则都比较容易出现焊接缺陷。

2 常见的焊接缺陷

利用超声波探伤仪判定缺陷的位置，并进行剖切分析。常见的焊机缺陷一般有未焊透、裂纹、夹渣、咬边等。通过对试件进行剖切分析发现，80%以上的焊接缺陷是未焊透，并且未焊透的焊接缺陷在实际操作过程中最难解决。裂纹、夹渣、咬边等其他焊接缺陷可以通过调整焊接参数和焊接位置，并在焊接过程中观察、调整得到很好的解决。

3 解决未焊透的焊接工艺试验

通过对动臂的单边V形坡口角焊缝进行分析发现，组对间隙、定位焊、钝边、焊接参数不合适等都有可能引起未焊透问题，因此，在生产过程中必须对这些因素逐项控制，才能提高焊接质量，减少未焊透缺陷的产生。

3.1 未焊透相关因素的分析

通过制作焊接试件来分析组对间隙、定位焊、钝边、焊接参数等对未焊透的影响，分析后发现以下规律。

3.1.1 组对间隙

通过实验发现，无间隙会增加未焊透缺陷的产生；组对间隙过大（大于0.5 mm）会增加烧穿缺陷的产生；控制组对间隙可以在一定程度上避免未焊透缺陷的产生，但在实际生产中还是要尽量避免组对间隙的产生，如果存在间隙，应尽量使组对间隙≤0.5 mm。

3.1.2 定位焊

通过实验发现，当定位焊在焊缝背面时，有助于减少未焊透缺陷的产生；当定位焊在正面时，定位焊的质量直接决定了焊缝的质量，且当定位焊的焊缝尺寸较大时，未焊透的比例也会增加。在实际生产中，部分定位焊无法在焊缝背面施焊，而必须在焊缝上进行。试验发现，当定位焊长度为30～50 mm、焊脚尺寸为3～5 mm时，焊接质量最好。

3.1.3 钝边

通过试验发现，钝边越小，融合效果越好，但随着钝边的减小，同样会加大烧穿的风险，所以在实际生产中要合理控制钝边的大小。经过试验，确定钝边应控制在1.5～2.5 mm之间。

3.1.4 焊接参数

通过试验发现，焊接参数和焊接方法是影响焊接质量最大的因素，同时也是最难控制的因素，要在生产中反复摸索才能确定。

3.2 单边V形坡口角的焊缝

通过以上试验发现控制组对间隙、定位焊、钝边等只能在一定程度上减少未焊透缺陷的产生，并不能从根源上解决单边V形坡口角焊缝未焊透的问题。要想从根源上解决单边V形坡口角焊缝未焊透的问题，还要从焊接参数和焊接方法上考虑。

3.3 焊接参数和焊接方法