挖掘机动臂焊接变形及其控制方法探析
焊接变形及控制措施的探讨
焊接变形及控制措施的探讨摘要：焊接作为一种制造加工方法与工艺，在各领域得到广泛的应用，但在焊接过程中，焊件往往会产生不同程度的变形，影响了产品质量和生产成本，因此，探讨焊接变形及一些有效的控制措施是非常必要的。
关键词：焊接；焊接变形；焊接变形控制措施焊接作为一种制造加工方法与工艺，在机械制造、航空航天、石油化工、船舶制造、海洋工程、大型建筑、国防装备、微电子、日用产品等各个领域得到了广泛的应用。
大到“西气东输”、港珠澳大桥、小到电子芯片制造、微纳连接，都离不开焊接。
但焊接时焊件容易变形，造成一定的危害，在生产过程中对控制焊接变形要有一定的措施。
一、焊接的物理本质焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到永久结合的一种方法。
二、焊接变形的产生的原因及分类在焊接过程中，焊件在高温下被迅速加热，并且热源是随着焊接的进行在不断地移动。
这种急剧变化的温度所造成的不均匀加热和冷却，再加上焊件本身的刚度，将导致焊件产生严重的应力和变形。
焊接变形包括：纵向收缩、横向收缩、回转变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪变形。
三、焊接变形的危害1、零件或部件的焊接残余变形，给装配带来困难，进而影响后续焊接的质量。
在生产中有时为了保证焊接后需要进行机械加工的工件尺寸，片面地多留余量，加大坯料尺寸，增加了材料消耗和机械加工工时。
2、过大的残余变形还要进行校正，增加结构的制造成本。
3、焊接变形还会降低焊接接头的性能和承载能力。
因此，实际生产中，必须设法控制焊接变形，使变形控制在技术要求所允许的范围之内。
四、焊接变形的控制焊接变形的控制要从焊接结构的设计阶段开始，进入生产阶段时，可采用焊前预防变形的措施，在焊接过程中采用“积极”的工艺措施来减小或消除发生的残余变形。
1、控制焊接变形的设计措施（1）选择合理的焊缝截面尺寸和坡口形式焊接变形与焊缝金属的多少有很大关系，在保证结构承载能力和焊接质量的前提下，根据板的厚度选取合理的最小焊缝截面尺寸。
挖掘装载机装载动臂焊接变形的控制与矫正
环 形 薄 壁零 件 车 削工 装设 计 可 拆 卸 四 导柱 脱 开 式 滚珠 钢 模 架 的设 计 与 制造 高 精度 定 位 胶 在 重 型机 床 中的 应 用
激 光 干 涉仪 测 量 数控 机 床 位 置 精度
端 面 密封 槽 深 测 量 方 法 改进
机床 进 给 系统 中振 动 与爬 行 故 障 的 区别 Ｘ ５ ３ Ａ铣 床 工作 台进 给 电路 故 障检 修 ５例 Ｄ０２
水 力 发 电机 组 转轮 异 形 圆 弧 曲面 铲磨 工 具
三峡 上冠 斜 向孔 加 工 工 艺
这里 要特 别说 明焊 接层 数 对 焊接 角 变形 的影 响 ，众 所周 知 ，对 于横 向和 纵 向变 形来 说 多层 多道 焊 所 引 起的焊 接变 形要 比单 层 单道 焊 小 的 多 ；但 焊接 层 数
定 位焊上 一根 支撑 杆 ，这 样 不 仅可 以减少 动 臂 板 的
角 变 形 ，还 可 防 止 扭 曲 变 形 的发 生 。
图 ６所示 。用 火焰在动 臂板 外侧 直线加 热矩 形 区域 ， 为防止动臂 板 旁弯 可 以用 两把 焊 炬从 中部 向两边 缘
加 热 ，加热 温度控 制 在 ６０ 左 右 ，温 度太 低 矫正 效 ８。 率 不高 ，太 高则 金属表 面质 量会受到破坏 。
有 时焊接变 形 总 是 不 能 避 免 ，这 就 需要 焊 后 矫 正 。
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罔 ５ 焊道对角焊缝的影响 数控 车 床 显 示器 维修 一 例
２ ．焊 接 残 余 变 形 的矫 正
在 动 臂 的 制 造 过 程 中 虽 然 采 取 了 各 种 措 施 ， 但
挖掘装载机挖臂焊接变形及其控制
挖掘装载机挖臂焊接变形及其控制摘要：本新型挖臂作为挖掘装载机的主要工作装置，在制造过程中更易出现焊接变形，从而对挖臂质量影响很大。
通过分析焊接变形产生的原因，简单阐述控制措施，依据实践制定预防和变形矫正方法，从一些关键工艺上控制新型挖臂的精确度。
关键词：挖臂；焊接变形；焊接顺序在现代工业社会飞速发展的今天，各种机械产品在不断的更新换代，工程机械产品作为工业建设的核心力量，更是加快其更新换代的步伐。
为满足市场的要求一种新型多功能挖掘装载机得到开发，同时其新结构形式的挖臂的出现，给挖臂的焊接提出了新的课题。
一、概况挖掘装载机作为一种多功能机械，其挖臂结构较传统挖掘机挖臂结构差异较大，在制造过程中易出现焊接变形，造成在装配过程中，装配困难，使用过程中，出现开裂现象。
通过一定的措施保障，消除和减少上述质量问题。
二、焊接变形原因浅析结构件焊接变形的原因：一方面是因为构件受热不均匀引起的温度应力变形，即不均匀的受热产生不均匀的膨胀导致的变形；另一方面由于受结构件本身的结构要求，造成结构件在构成时不能一直是箱型结构，会存在悬臂梁结构等，造成悬臂梁部分发生弯曲变形。
再一方面是残余应力变形，也就是当不均匀温度场所造成的内应力达到钢材的屈服极限，使局部区域产生塑性变形，当温度恢复至原始均匀状态后，就产生了新的内应力，伴随这种内应力而发生了形变。
对挖臂结构形式（简图如图1所示）进行分析：1、在挖臂左右侧板外侧有多个零部件（如图2所示），这些零部件在焊接的时候，容易出现局部变形，从而影响到下道工序的顺利进行；2、在挖臂下端D-E段为箱型结构形式，虽然此结构形式焊接变形较小，在焊接中得到普遍应用。
但是，由于挖臂下端为细长结构，由于焊缝长度较长，加上焊接过程中焊接顺序和方向的控制不好，也会使整个挖臂出现扭曲变形。
3、在挖臂的三个端点分别为：A、B和C三个关键的铰接孔，三铰接孔均处在悬臂位置，在焊接过程中容易出现变形（如图3所示），致使开当尺寸不易保证，造成后续镗孔加工的难度。
工程机械大型结构件焊接变形的原因及控制方法探讨_1
工程机械大型结构件焊接变形的原因及控制方法探讨发布时间：2022-09-08T05:44:29.709Z 来源：《工程建设标准化》2022年第37卷第9期作者：邓理才[导读] 在焊接过程中，由于温度场不均匀而引起的焊接工件形状和尺寸的变化称为焊接变形。
邓理才45011119900413****摘要：在焊接过程中，由于温度场不均匀而引起的焊接工件形状和尺寸的变化称为焊接变形。
随温度的变化称为焊接瞬时变形；焊件完全冷却到初始温度时的变化称为焊接残余变形。
本文中提到的工字钢和箱形梁，由于其优越的力学截面结构，在工程仪器中得到了广泛的应用，但这种焊接结构也是最容易产生焊接变形的。
本文以此类框架结构焊接为例，分析了焊接变形的原因、改善和控制方法。
关键词：工程机械；大型结构件；焊接变形；控制引言熔接过程中的不规则加热和冷却可能会导致熔接变形和剩馀应力，而过度变形可能会影响料件大小的精确度，甚至会导致组合错误，并大幅降低结构的负载能力。
因此，需要采取有效措施控制焊缝变形。
实际工程中用于减少焊缝变形的方法包括两大类:变形后修正方法和根据某些控制措施减少焊缝后变形的方法。
1.工程机械结构件焊接变形种类1.1收缩变形对于结构件的焊接施工来说，收缩变形是焊接变形的基础单元，结构件焊接施工后在焊缝的冷却过程本质上是液态向固态进行转化的一个过程，在此过程中会产生较大的焊接应力，焊缝本身也会出现体积缩小，导致焊接件外形尺寸会出现变小的现象。
简单结构件在进行焊接施工的过中经常会产生收缩变形，且大部分简单结构件的焊缝相对较少，焊缝方向基本保持一致，在焊缝冷却的过程中收缩方向也基本一致，在这种情况下，出现收缩变形会导致焊接件的外形尺寸产生较大变化。
1.2焊接工艺不合理结构件制作过程中一个重点和难点问题就是指定合理的焊接施工工艺，焊接工艺合理性不仅会对产品质量产生影响，而且也会对焊接施工效率造成影响。
结构件产生的很多焊接变形在很大程度上都与焊接工艺存在直接关联，例如，焊接工艺指定过程中的焊接设备选择、焊接参数指定、焊接顺序设计、选择焊接工装夹具等都是导致焊接变形的直接因素，因此，在针对大型结构件指定焊接工艺的过程中要对焊接施工工艺的选择进行充分考虑，对于焊接工艺设计人员来说，要想指定出合理的焊接施工工艺，不仅要具备丰富的理论知识，同时，还要具备丰富的焊接施工经验。
动臂焊接工艺分析
动臂焊接工艺分析以某品牌型号303.5的挖掘机动臂焊接变形为例进行分析，根本原因是角焊缝选择使用了二氧化碳气体保护焊，并且在焊接的过程中受焊接应力影响，使动臂两端发生变形且扭曲，导致动臂螺孔与插孔在平面中引发误差位移的情况。
在此基础上，动臂板的开档尺寸会出现位移，如果位移超出生产规范限定的范围，就会被认定成次品。
1.2 裂纹问题以某品牌型号305.5的挖掘机焊接变形问题进行分析，根本原因是挖掘机的焊缝数量较多，主要有前后侧板、上下盖板、盖板和侧板等焊接缝。
但因为箱型梁的断面封闭，所以刚性相对较大，焊缝也十分密集，在焊接后必然会形成温度不均匀分布的情况，使钢材焊接过程中残余应力较大而形成大量的裂纹。
2 动臂焊接工艺2.1 焊前准备（1）焊前将零部件的待焊区打磨、除锈，打磨的范围为距坡口两侧各50mm的区域。
（2）动臂组对：吊装动臂后座和前叉→装动臂下盖板→装动臂左右侧板→装中轴座→焊接动臂内部焊缝→装上盖板→装上耳板→点固焊动臂。
动臂组对采取液压组对工装进行，以确保组对尺寸正确，产品的一致性好，提高生产效率。
2.2 焊接工艺试验（1）焊接材料选取锦泰焊接材料有限公司生产的准1．2mm的ER70S－3型焊丝，焊接采用CO2气体保护焊，CO2气体纯度不得低于99．5％（体积法），其水含量不得大于0．005％（重力法）。
试验基材为14mm厚的Q345B钢板，其化学成分符合GB/T1591—2008《低合金高强度钢》中的有关规定。
（2）施焊设备采用松下公司生产的YD－500ER形CO2焊机，符合GB/T8118—1995《电弧焊机》的有关规定。
③焊接坡口采用Y形坡口，坡口处用直条切割机或半自动切割机切割，钢板表面和切口不允许存在裂纹、夹杂、分层、氧化皮、超过允许偏差的麻点、压痕和麻纹等。
2.3 试验结果（1）外观检查3个试件焊缝余高为1~2mm，焊缝及热影响区表面无裂纹、未熔合、夹渣、弧坑及气孔等缺陷，咬边深度最大0．3mm，符合DL/T868—2004《焊接工艺评定规程》中的相应要求。
挖掘机结构件焊接工艺性分析及焊接变形控制
目录绪论 (1)1挖掘机结构件的焊接工艺分析 (2)1-1挖掘机结构件用材料及其焊接性 (2)1-1-1焊接冷裂纹 (2)1-1-2冲击韧性 (3)1-2挖掘机结构件焊接材料、工艺方法及装备 (4)1-2-1焊接材料选择 (4)1-2-2工艺方法及装备 (4)2挖掘机结构件焊接变形控制 (5)2-1焊接变形的主要形式及产生原因 (5)2-2控制焊接变形的方法 (6)2-2-1反变形法 (7)2-2-2刚性固定法 (8)2-2-3制定合理的焊接顺序 (9)2-2-4多层多道焊接工艺次序和方向 (10)3结论 (11)参考文献 (12)摘要随着国家经济的繁荣及基础建设的飞速发展，挖掘机的应用及需求日益增长。
然而在挖掘机生产制造过程中的结构件焊接工艺成为挖掘机整机质量及性能的重要决定因素，焊接变形的控制对挖掘机结构件焊接工艺有着重要的意义。
本文主要从挖掘机结构件焊接工艺的几个重要方面如：结构母材的焊接性、焊接材料、焊接工艺及设备分析了挖掘机结构件的焊接工艺性，以及从反变形法、刚性固定法、焊接顺序及多层多道焊技术方面入手结合工作实际经验论证了控制挖掘机结构件焊接变形的主要措施。
实践证明，合理的焊接工艺及必要的焊接变形控制大大提高了挖掘机结构件质量，及挖掘机整机的可靠性及使用寿命。
关键词：挖掘机、焊接工艺、焊接变形、焊接性、反变形法、刚性固定法、焊接顺序、多层多道。
绪论工程机械行业是国民经济支柱产业之一，挖掘机行业是工程机械行业的主要组成部分，近年来国家经济的发展给挖掘机制造提供了很大的发展空间，产品的品种、产量均有大幅度提高。
挖掘机被广泛应用于公路、桥梁、建筑、养殖池等工程的施工。
挖掘机械一般由动力装置、传动装置、行走装置和工作装置组成。
挖掘机主要部件如上车平台、履带架、动臂、斗杆、铲斗均采用焊接结构。
随着钢铁工业的发展，先进焊接技术的应用日益广泛，焊接结构在挖掘机结构中占的比重越来越大，其中有板材的焊接件，也有铸造件、锻造件和板材的混合焊接件。
小型挖掘机整体式弯动臂焊接工艺的研究
Technology and Equipment 工2与細小型挖掘机整体式弯动臂焊接工艺的研究Research on welding technology of small excavator integral bending boom周红梅(泉州鑫豪工程机械科技有限公司，福建泉州362256)摘要：小型挖掘机整体式弯动臂的焊接变形不但影响结构的装配和外观，而且会严重彩响动臂的承 载能力，有可能造成动臂开焊等失效形式，造成质S事故。
本文针对某8吨级小型挖掘机动臂 开焊的失效形式，分析失效产生的主要原因，并从工艺角度拟定改进方法，选定合理焊接方 法、焊接参数及尺寸放样参数。
经验证，采用新工艺后不但提高结构强度，而且焊接变形减 少，满足了设计要求，具有重要的应用价值。
关键词：整体式弯动臂；故障分析；工艺放样；焊接工艺；参数研究中图分类号：TG44、TU621 文献标识码：A文章编号：1005-1937(2016)02-025-03整体式弯动臂是反於挖掘机动臂的主要形式，其优点是结构简单，质量轻而刚度大，是目前应用 最广泛的结构形式。
由于动臂弯曲处会存在不可避 免的焊接变形和应力集中，因而对焊接工艺要求较 高[1]。
某8吨级的小型挖掘机的整体式弯动臂的弯曲 处发生明显的应力集中，因而对其动臂的焊缝需要 做严格的焊接工艺参数研究，从技术工艺上改善其 质量，使之要求〇1整体式弯动臂的结构形式在结构上，整体式弯动臂为左、右对称的封闭 式中空箱型焊接结构，通常动臂与回转平台的铰接 部位略宽，以减轻该处的受力、增强其抗扭和抗弯 能力，左、右两块腹板的中间部分一般呈平行状态 布置，便于加工。
由动臂的有限元静强度分析[w]显 示，动臂与动臂油缸铰接点上方腹板与翼板的连接 部位应力最大，是强度薄弱部位，为了进一步改善 局部强度和刚度、减小应力集中，一般将上、下翼 板和左、右腹板取为不同厚度[1]。
图1为某8吨级小型 挖掘机整体式弯动臂雜。
防变形措施在挖掘机结构件焊接中的应用
防变形措施在挖掘机结构件焊接中的应用焊接技术是挖掘机生产过程中的重要制造技术，在提高生产效率、改善产品质量和降低成本等方面具有重要作用，焊接还广泛应用于挖掘机维修及再制造，能够在挖掘机全寿命周期创造价值。
部分企业曾因未掌握挖掘机可靠性焊接技术，关键结构件断裂率较高，动臂、斗杆多在工作1100~2700h开裂，断裂率甚至高达12%，制约了企业的发展，并影响了企业的形象。
近些年，国内各挖掘机结构件生产商着手进行关键结构件可靠性制造技术攻关，经过多年的试验研究，焊接技术水平获得较大提升，焊缝开裂等故障显著下降。
1挖掘机结构件焊接变形分析1.1挖掘机左右辅助平台结构及变形分析挖掘机主要结构件由工作装置、上车架和下车架等组成，其中上车架由中部平台及左右两侧辅助平台结构件组成，左辅助平台主要用来安装驾驶室与散热器；右辅助平台主要用来安装燃油箱、液压油箱以及工具箱等。
辅助平台为薄板非封闭框架式结构，绝大多数零件板厚为PL3.2～12mm，焊接过程中极易产生变形。
经样件焊接分析，辅助平台结构件发生变形类型主要为收缩变形和扭曲变形。
收缩变形主要发生在两侧板间上部，当两侧板周围进行焊缝焊接时，焊缝由液态转化为固态，这个过程中焊缝体积逐渐缩小，焊接件不断产生焊接应力，造成焊接件外形尺寸逐渐减小，即收缩变形，变形量约为6mm；扭曲变形主要发生在边梁上，边梁长度约为4000mm、最薄板厚为5mm，为减少热输入，通常设计为断续焊，但在焊接处，因受焊接应力影响，容易发生扭曲变形，即没有焊缝位置发生鼓包。
1.2挖掘机动臂焊缝失效形式及原因分析小型挖掘机动臂主要失效形式为中部弯曲部位焊缝开裂，主要现象为动臂中部侧板间对接焊缝开裂；中部侧板与中部封板的角接焊缝开裂。
其主要缺陷为对接焊缝开裂处主要缺陷为根部未焊透；角接焊缝处主要缺陷为H气孔和根部未焊透。
对接焊缝开裂产生原因有：侧板由于下料过程的误差和焊接时的收缩变形，使得侧板对接间隙过大，根部无法熔合；垫板平整度不合格，使得焊接作业时垫板未能贴合；此焊缝为Y型焊缝，焊接参数选择不合理导致根部未熔合。
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挖掘机动臂焊接变形及其控制方法探析
挖掘机动臂焊接变形及其控制方法探析
挖掘机动臂是挖掘机的重要组成部分，其负责承受挖掘机的工作负荷。
然而，在动臂的制造过程中，焊接变形是一个普遍存在的问题。
焊接
变形会导致动臂的尺寸和形状发生变化，从而影响挖掘机的工作效率
和精度。
因此，控制焊接变形是动臂制造过程中必须解决的问题。
焊接变形的原因主要有两个方面：一是热应力引起的变形，二是冷却
过程中的收缩变形。
在焊接过程中，热应力会使金属材料发生膨胀，
从而引起变形。
而在冷却过程中，焊接部位的温度会逐渐降低，金属
材料会发生收缩变形。
这两种变形都会导致动臂的尺寸和形状发生变化。
为了控制焊接变形，可以采用以下几种方法：
1. 优化焊接工艺
优化焊接工艺是控制焊接变形的重要手段。
通过调整焊接参数，如焊
接电流、电压、焊接速度等，可以减少热应力和收缩变形。
此外，采
用预热和后热处理等措施也可以有效地控制焊接变形。
2. 采用适当的夹具
在焊接过程中，采用适当的夹具可以减少热应力和收缩变形。
夹具可
以固定工件，防止其在焊接过程中发生变形。
此外，夹具还可以控制
焊接部位的温度分布，从而减少热应力。
3. 采用补偿焊接
补偿焊接是一种常用的控制焊接变形的方法。
在焊接过程中，通过在
受力部位进行补偿焊接，可以使变形量减小或者消除。
补偿焊接需要
根据具体情况进行设计和计算，以保证补偿效果的准确性和可靠性。
4. 采用数控焊接
数控焊接是一种高精度的焊接方法，可以实现对焊接过程的精确控制。
在数控焊接过程中，可以通过调整焊接参数和焊接路径，控制焊接变形。
此外，数控焊接还可以实现自动化生产，提高生产效率和质量。
总之，控制焊接变形是动臂制造过程中必须解决的问题。
通过优化焊
接工艺、采用适当的夹具、采用补偿焊接和采用数控焊接等方法，可
以有效地控制焊接变形，提高动臂的精度和工作效率。