联接板组件焊接变形的研究

刘云峰 张玉娟 郑晓东

（1.中煤张家口煤矿机械有限责任公司，河北 张家口 075000；2.张家口职业技术学院，河北 张家口 075000）

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图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。

图1 联接板组件结构及焊道布置图

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：

图2 方案1 焊接示意图

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：

图3 方案2 焊接示意图

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：

图4 方案3 焊接示意图

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：

图5 方案4 焊接示意图

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。