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摘要：为解决箱体的焊接变形问题，通过原因分析，采取了一系列防止焊接变形措施，使产品质量及性能完全满足生产要求，在箱体的焊接变形控制方面积累了丰富的经验。
关键词：箱体；焊接变形
1 箱体的主要功能及性能要求
本文所述箱体指的是传动箱体。传动箱体的主要功能是包容和支承各传动件及其支承零件，还可以储存润滑剂，实现各种运动零件的润滑。这类箱体对密封性、强度和刚度要求非常高。传动箱体的应力情况十分复杂且分布不匀，对受力很大的箱体零件，满足强度是一个重要前提；但对于大多数箱体，评定其性能的主要指标是刚度，因为箱体的刚度不仅影响传动零件的正常工作，而且还影响部件的工作精度.
2 箱体变形原因及预防措施
影响焊接质量有很多因素，包括焊接方法、焊接材料、焊接参数及过程控制等。例如药芯焊材或实芯焊材的选用、焊接预热温度、焊接电流、层间温度等都可导致质量问题。结合生产实际，本文只介绍由于焊接热变形所带来的问题。
2.1 焊接变形分析
焊接过程是一种不均匀的加热和冷却，是容易造成构件产生内应力而引起变形的主要原因。焊接时，加热是通过移动的高温电弧热源进行的，因此焊缝和焊缝附近的金属温度很高，其余大部分金属不受热。受热金属膨胀，周围不受热金属不膨胀，相当于刚性固定。于是，受热金属的膨胀受到阻碍和抑制，产生了压缩塑性变形。而焊完冷却后，焊缝和焊缝附近的金属，因收缩而变短，却又受到周围为受热的金属的限制，就使焊件产生了内应力，以致产生变形。
焊接变形的原因包括：
（1）焊件的不均匀受热。焊件的焊接是一个局部的加热过程，焊件上温度分布不均匀，就会导致受热不均产生变形，其变形均为自由变形。
（2）焊缝金属的收缩。焊缝金属冷却时，当它由液态转化为固态时，其体积要收缩，由于焊缝金属与母材是紧密联系的，因此焊缝金属并不能自由收缩，这将引起整个焊接的变形。
（3）金属组织的变化。钢在加热及冷却过程中发生相变，可得到不同的组织，这些组织的比容也不一样，由此也会造成焊接应力与变形。
2.2反变形法
反变形法是根据预测的焊接变形大小和方向进行对装，焊接后焊接残余变形抵消了预变形量，使工件正好恢复到设计要求的几何形状尺寸。生产中，常用反变形法来预防焊接变形。在装配前估算出焊接变形的大小和方向，一般来说，当零件长宽比大于12且长度尺寸大于5m时，焊接收缩量按长度尺寸的1/1000～1.5/1000计算。在装配时给予构件一个相反方向的变形，使其与焊接变形相抵消。
2.3箱体焊接中反变形法的应用
箱体焊接时，首先进行结构分析，一般箱体结构多层重叠，焊缝覆盖部分多、焊接量大。以往通常是组立一层、焊接一层，然后修形一层，效率低。为了提高工作效率，控制焊接变形尤为重要。在组立前先计算构件焊接变形量的大小，组立时将两焊接件预先做反方向变形处理，焊接变形量要计算精确如图1。
（1）在左右侧板与前板和两底板焊接时，把左右侧板加横向支撑做刚性固定焊好后，再与前板和两底板焊接。避免焊后收口现象，给下一步的组立创造条件。如出现上部收口现象，所有要装配的单件都将难以保证尺寸精确，增加装配工作量。
（2）焊接焊缝2时，因为此处是个油箱，要求焊接强度同时又不得渗漏。焊接后修形又容易产生细微裂纹，温度过高，使精粒变粗，降低强度；温度低，又达不到修形目的，所以采用反变形法。一般10mm宽的焊缝每一米长收缩1mm；15mm宽的焊缝每一米长收缩1.25mm，横向收缩2.5mm。
（3）焊接图中焊缝3、4时，右侧板正常焊接后自然收缩变形如图中指示焊接变形1，为了消除变形，采用反变形法，使右侧板在焊接前向变形的相反方向弯曲，一般每一米弯曲3mm，焊接后变形可恢复到正确的几何尺寸上来。左侧板与右侧板按同样的方法处理。也可在箱体的外侧（右侧板外侧，即焊缝3、4的另一侧）采用线状加热，使其相反方向受变形，增加抗变形的能力。
（4）焊接焊缝5时，底板与左右侧板会因为焊缝收缩很难保持垂直，故底板外侧用2.5mm的薄铁板（图中垫板）垫上焊好，欲留焊接变形量，再焊接焊缝5，可保证焊后平整，保证垂直度。焊接反变形法在箱体上的运用，使箱体焊后直接转入下道工序，减少修形工作量，提高生产效率，缩短生产周期。
2.4选择合理的焊接工艺参数
产品焊接应根据产品的结构尺寸、形状、材料成分、接头形式及对焊接接头的质量要求，加之现场生产条件、技术水平等，选择最经济、最方便、高效率且能保证焊接质量的焊接方法。因CO2焊具有成本低、效率高、抗锈蚀能力强、焊接应力和变形小、抗氢气孔能力强等优点，因此，在制作吸水箱时选用CO2焊工艺。
2.5焊接变形的矫正
当吸水箱等薄板箱体采用各种措施对焊接变形进行控制后，变形仍超过技术要求范围时，需考虑对焊接变形进行矫正。本产品采用线状加热和三角形加热相结合的火焰矫正与千斤顶机械矫正相结合的工艺，使箱体的挠曲变形的矫正效果显著。
3箱体漏油问题
传动箱体又是个大型油箱，内部各分立油池油的型号不同，不能相互掺混，所以要求焊缝有良好的密封性。油渗漏到外表面更是非常普遍，虽不影响设备的正常运转，但是造成油的浪费及外观不洁等问题也急待解决。图2中，箱体中的油池分多个相互不连通，且相互重叠，焊缝纵横交错，经常出现各油池之间相互串油和漏油。经反复分析查找，有两个原因:3.1焊缝结构因素角焊缝和T型焊缝都容易造成微量的油路，焊缝溶透性不好，厚钢板熔接不够深，焊缝内形成潜伏性油道缺陷，以致渗漏油。一般把各油池之间的所有筋板、隔板、支撑板在焊口内开坡口，使焊缝溶深加大，截住焊口内通道；3.2焊接死点问题由于油池空间狭小，焊工操作不便，对于不便焊接的部件和位置，我将其分成几步，一段一段组立焊接，保证每条焊道都能方便的焊到、焊好，对形成死点的角改造形状，使钢板的直角切去圆R，如图2，这样方便焊接，不会形成焊接死点。从而解决了各油池之间串油、漏油的问题。
结论
通过对吸水箱焊接变形产生的原因分析，在产品焊接前考虑到各种影响因素，制定出以上合理的控制焊接变形的工艺措施，保证了产品质量符合图样及客户的要求，避免或降低了矫正成本，提高生产效率及经济效益。通过近6年上百台类似产品的制作无一例因焊接变形量超标而返修或报废现象。实践证明采用上述焊接工艺和控制变形措施对吸水箱、成形箱类薄板空腔箱体焊接变形的控制是有效的。
参考文献
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[3]王顺俊，朱昌宏.薄板箱体的焊接变形及其控制[J].焊接技术.2015(03).
论文作者:周国有
论文发表刊物:《防护工程》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/15
标签：箱体论文; 金属论文; 死点论文; 底板论文; 零件论文; 尺寸论文; 温度论文; 《防护工程》2017年第24期论文;