推土机电瓶罩焊接变形矫正工艺

马广臣，褚红林，陶薇薇，胡珍珍

山东沃林重工机械有限公司 山东济宁 272100

山推工程机械股份有限公司作为国内推土机的龙头企业，其推土机新产品的更新换代速度是非常快的， SD22PLUS机型便是其中最近推出的极具代表性的产品。这款机型的电瓶罩结构也与以往不同，采用了框架式结构，并在其一面覆盖焊接3mm薄钢板。因为薄钢板所处的位置正好是一级外观面，所以对其焊接变形的控制和改善尤为重要。

1 推土机电瓶罩概述

SD22PLUS机型电瓶罩为框架式结构，主要由6mm厚的钢板折弯成形后拼焊完成。框架组焊完成后，在一面焊接3mm薄钢板，且此钢板为一级外观面，外观质量要求极高。具体结构如图1、图2所示。

图1 电瓶罩框架结构

图2 电瓶罩整体结构

图2 中钢板厚度为3mm，其焊接要求为周圈三边全焊。如图2中红线直线标识位置即为焊缝位置，实线表示为正面焊接，虚线表示为背面焊接。焊缝采用二氧化碳气体保护焊，焊丝直径为1.2mm，具体要求如图3、图4所示。

图3 钢板正面的3mm角焊缝

图4 钢板背面的3mm角焊缝

2 电瓶罩焊接变形及原因分析

（1）焊接变形 电瓶罩的生产过程主要分为两部分：组焊框架（见图1）、组焊钢板（见图2）。其变形也主要分为两部分：框架的焊接变形、钢板焊接后的变形。由于框架的焊接量较小，且结构强度不高，在焊接时增加了工艺肋，不但可以基本满足尺寸要求，而且焊接后矫形容易，在此不再赘述。本文主要对钢板焊接后的变形进行讨论。钢板焊接后发生的变形主要为钢板发生凸凹变形，而且变形量较大，最大凸凹处已经达到11mm，严重超出了企业标准的相关要求，如图5所示。

图5 钢板焊接的凸凹变形及尺寸

（2）原因分析 众所周知，焊接变形之所以存在，最根本原因是焊缝及其周围金属的热胀冷缩。在受热时金属发生膨胀，因其周围金属的压缩而发生变形，在随后的冷却过程中发生收缩，又对其周围金属产生压缩作用，从而在冷却后，焊件会发生收缩变形，如图6、图7所示。当这种情况作用在平板的焊接结构上，特别是薄板的焊接结构上时，就容易发生失稳变形，即会产生波浪变形或凸凹变形，如图8所示[1]。

图6 焊接纵向收缩

图7 焊接横向收缩

图8 薄板焊接后发生波浪变形

对于电瓶罩产品，因其周圈三边焊接，在周圈框架的加强作用下，没有发生波浪变形，但是发生了收缩变形。在钢板周圈焊缝的共同作用下，周圈发生收缩，而中心因离焊缝比较远，未受到热影响，没有发生收缩，所以中心位置受到周圈收缩变形的影响，出现失稳现象而发生凸凹变形。特别是底部没有横梁的方向，收缩现象尤其严重。如果按图9方向对其剖切，其变形如图10所示，很明显，钢板变形前相对于框架的长度L1小于钢板变形后相对于框架的长度L2。即： L1＜L2。所以，对于变形后这个状态的电瓶罩来说，其钢板的面积S1要大于框架所围成图形的面积S2，即S1＞S2。

图9 剖切位置

图10 断面及其变形示意

3 电瓶罩焊接变形改善过程及生产效果

（1）焊接变形改进 根据前面分析，了解了推土机电瓶罩钢板变形的主要原因，在此基础上，制定了改善计划。

1）从源头抓起，降低焊接参数，减少变形。采用110～130A小电流的短路过渡焊接，并根据电弧电压、焊接电流的关系曲线（见图11），进行匹配电压，并根据电瓶罩的焊缝为外观焊缝，电压取上限为22～24V[2-3]。

2）焊后矫形。焊接后，将电瓶罩四个角固定在同一平面上，并夹紧。采用氧乙炔焰对中间偏下位置加热（见图12），加热温度为800～900℃，加热范围为直径160～180mm的圆形。加热后，等待1～2min，采用水冷。让钢板中间发生收缩，减小其面积，降低钢板的凸凹程度。

（2）生产效果 经过上述改善后，该钢板的平面度为1.5mm左右（见图13），满足了客户企业标准中对薄板焊接件平面度的精级要求（尺寸为200～400mm）。

图11 短路过渡焊接时适用的电流和电压范围

图12 固定点及加热位置

图13 改善后电瓶罩钢板的变形量