推土機結構與焊接工藝特點

2022-07-07 05:36:02 字數 2291 閱讀 4096

高驅動大功率推土機構件承受過載更大的工作載荷與衝擊載荷,對構件的強度、剛度、尺寸精度穩定性要求嚴格。設計若採用板焊結構,構件要滿足過載與更大的工作載荷強度和剛度要求,板厚尺寸勢必會增大,使結構複雜、重量增加。還會由於焊接後存在殘餘應力引起的變形。

相比之下,鑄鋼件更具有強度高、剛度大、複雜結構鑄造加工容易的優勢。隨著鑄鋼件採用樹脂砂新材料、新工藝等先進技術,鑄鋼件毛坯的幾何形狀、尺寸精度、外觀表面質量足以適應構件的裝焊工藝要求。還顯著的減少了結構零件數量,簡化了裝焊工序,部分重要部件,呈現出以鑄代焊的趨勢。

見表一:

表一:普通推土機與高驅動大功率推土機結構形式比較:(以後橋箱、行走架為例)

2.2焊接結構簡單、裝焊生產工序短,工裝係數低。

見表二表二裝焊生產工位、工序與焊接工裝係數對照表

2.3焊縫形式的優化設計。

普通的推土機梁類焊接構件由於採用較多的板焊結構,焊縫形式以角焊縫為主,部分結構採用ⅰ型對接焊縫。角焊縫裝配前一般不進行坡口製備,故備料、焊接施工簡便。在矩形截面的梁類構件設計中較為常見。

角焊縫不足之處,一是焊接後產生的殘餘應力分布不均勻,降低了構件焊縫強度。二是角焊縫外觀形狀要求嚴格,焊趾與母材表面過渡良好。若焊縫餘高超標或有咬邊缺陷存在,角接頭的抗疲勞強度急劇降低。

尤其在工作裝置中的拱形架、頂推梁等構件承受較大衝擊、拉壓、扭轉交變載荷時,出現焊縫開裂而導致失效。

2.3.1高驅動推土機構件在焊縫形式設計優化

2.3.1.1提高焊縫承載強度與抗疲勞強度,採用焊接應力小的對接焊縫形式。

如拱形架、頂推梁等矩形截面梁構件。圖2所示對接焊縫形式優於角焊縫形式。

2.3.1.2焊縫位置避開高應力部位。

如圖3所示a后橋箱與機架梁連線焊縫為直線並在梁同一截平面上,焊縫位置處於高應力部位,設計不合理。圖b焊縫為c字形狀,並在梁截面上下方向與左右方向交錯,焊縫位置避開高應力部位,設計合理。

2.3.1.3採用型材,減少焊接量。

圖4為拱形架、頂推梁結構形式與焊縫形式。

a為板材切割下料後採用角焊縫形式。

b為板材切割下料後,採用單邊v型坡口對接焊縫形式。

c為板材切割下料後,採用加墊板單邊v型坡口對接焊縫形式。

d為採用帶凸台的軋制型材與切割下料板材,j型坡口對接焊縫形式。

可見d採用軋制型材結構形式為最優方案,焊縫強度高、工藝性好、生產效率高

2.4低合金調質高強度鋼的應用

低合金調質高強度鋼強度高、韌性好,作為一種綜合性能優異、經濟效益顯著的鋼種,其應用已涉及到國民經濟和國防建設的眾多領域。已引起國內外焊接界的高度重視。尤其在工程機械的主體結構製造的焊接應用越來越廣泛了。

隨著我國近幾年鋼鐵生產的快速發展,鞍鋼、武鋼、舞陽鋼廠等企業開發出用於工程機械、起重機械、壓力容器、煤礦機械、鐵路導軌等方面的高強度鋼。

高驅動大功率推土機採用低合金調質高強鋼主要為兩類:

⑴ 高強度高韌性鋼(抗拉強度r m≥600~800mpa)如hq685、hq70、hq80等,這類鋼要求在高強度的同時,具有高韌性,主要用於高強度、高韌性的焊接結構。如行走架等構件。

⑵ 高強度耐磨鋼(抗拉強度r m≥900-1100mpa)主要用於工程結構高強度耐磨、要求承受衝擊的部位。如鏟刀弧形板等構件

當屈服強度rel≤680 mpa低合金調質鋼,co2或ar+co2混合氣體保護焊是較適合的焊接方法。但是這類鋼焊接時應嚴格限制焊接熱輸入,控制焊接熱影響區冷卻時間(t8/5、t8/3)不能過長,因為在過低的冷卻速度下熱影響區可能出現上貝氏體、m-a組元等組織而導致脆化,冷卻時間過短出現淬硬組織導致焊接裂紋產生。

焊接時應嚴格限制焊接熱輸入。當鋼板厚度較薄、接頭拘束度較小,可以採用不預熱焊接工藝,為了限制過大的焊接熱輸入,不宜採用大直徑焊條或焊絲。應盡量採用窄道焊而不用橫向擺動的運條技術,這樣不僅使焊接熱影響區和焊縫金屬有較好的韌性,還可以減小焊接變形。

這類鋼為了防止冷裂紋產生焊前有時需要預熱。但是在冷速過於緩慢的預熱條件下焊接低合金調質高強度鋼,會增大熱影響區軟化和脆化傾向,降低焊接熱影響區韌性使haz軟化失強,而且焊接工藝複雜。若能實現不預熱條件下對低合金調質高強度鋼的焊接,對簡化焊接工藝和提高焊縫效能有重要意義。

高驅動大功率推土機採用低合金調質高強鋼焊接時的焊材選擇原則一是等強匹配,二是低強匹配。生產實踐證明,制定合理的焊接工藝規範、選擇適合的焊接材料,採用低強匹配焊接工藝設計、對提高焊縫金屬塑韌性,保證構件焊接質量,具有顯著的技術經濟效益。

2.5結束語

高驅動推土機採用新的設計結構形式,焊接結構趨向於高引數、大型化和過載、輕量化的方向發展。焊接構件設計不僅要保證產品更高的可靠性、實用性要求,還要具備良好的焊接工藝性和經濟性。高驅動大功率推土機採用鑄-板焊結構、焊縫優化設計、低合金調質高強鋼等技術,其焊接結構設計與焊接工藝特點顯現出新穎、先進的技術優勢。

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