一、前言
煤矿井下用挖掘式装载机是现代煤矿设备中一个重要成员，与普通挖掘机相比煤矿井下用挖掘式装载机工作环境恶略，操作空间狭窄，环境适应力强，挖掘起重吨位大、起重伸展高度大、幅度大、转弯半径小并且能够载重行车，对地面的要求较低，因此被广泛地应用在各个矿山企业。
煤矿用挖掘式装载机臂架主要由弦杆、腹杆、耳等焊接而成，是重要的受力件，它的质量关系到整个装载机的性能和安全。由干臂架的弦杆、腹杆，多选用了焊接性较差的低合金高强钢板、焊缝又具有成形较难控制的圆弧相接的相贯线，因此，如何确保臂架等部件的焊接质量是矿用挖掘式装载机生产中首要攻克的难题。
二、煤矿用挖掘式装载机焊接中存在的主要问題
1.焊缝易产生裂纹和未融合，这在高强钢板焊接中极容易出现的更是绝不允许出现的，必须严格控制。矿用挖掘式装载机焊接中首先要解决的问题就是焊缝开裂和未融合。2.起弧和收弧处易产生焊接弧坑及弧坑裂纹。3.凸形焊道。4.焊道下垂。5.焊缝上端易形成咬边、下端易形成焊瘤。6.其它焊缝缺陷，如气孔、夹渣等。
三、矿用挖掘式装载机制作质量问题分析
挖掘式装载机在焊接过程中，由于焊接顺序不合理、工艺参数匹配性低、焊工操作不熟练等原因，会出现一些质量问题，为此，我们针对一些主要的质量问题进行原因分析。
1.焊缝根部未融合 根据焊接检测有关要求，对折弯板材与外部型材支之间15毫米V型焊缝背部进行渗透检测，检测发现焊缝根部出现线性显示，经分析可确定为焊缝根部未融合缺陷。未融合缺陷的原因主要有以下几点：（1）焊接时热输入量小，容易造成未融合、未焊透。（2）焊缝坡口母材表面或层间清理不干净。（3）焊前预热温度和工件的预热范围控制不当。（4）焊工操作方法不规范，焊接速度过快，焊枪角度指向不对。同时，工艺参数匹配性对焊缝的融合性也有影响，未融合属于面状缺陷，焊缝金属在未融合处形成明显的分界线，在交变载荷的工作状态下，极易造成应力高度集中而开裂，危害性很大，焊缝未融合是严重的焊接缺陷，焊接技术条件中不允许焊缝存在未融合。
2.焊接气孔 焊缝中的气孔可分为球形气孔、条形气孔、虫形气孔以及缩孔等，气孔可以是单个的或者链状成串沿焊缝长度分布，也可以是密集或弥散状分布，焊缝气孔产生的原因是多方面的，但氢是产生气孔的主要原因，焊接前焊接面坡口面清理不干净（如残留的油污、氧化膜和水分等），焊接电弧过长导致焊接面区域保护受到破坏，以及焊接填充材料和环境的温度过大都会诱发气孔的产生。
3.焊接变形 焊接顺序不合理，装配间隙过大使焊接填充量增加，从而造成焊接时的热输入量提高及焊接参数不匹配等，正常情况焊接变形都是有害的，其中工件尺寸与行位的变形，会影响到工件组装精度与使用性能，常见的处理方法是利用机械设备进行校正和火焰加热进行校正。
三、矿用挖掘式装载机焊接的注意事项
我公司现在主要生产ZWG-120/55L等系列煤矿用挖掘式装载机，生产能力强大，在矿用挖掘式装载机的研发和生产上具有非常丰富的经验。为了保证挖掘式装载机臂架的焊接质量，避免焊接缺陷的产生，我们除了通过焊接试验和焊接工艺评定来确定最合理的焊接工艺参数并严格实施，还坚持做到了以下容易忽略的几点，它们对挖掘式装载机焊接质量起着至关重要的作用。
1.定位焊和焊接前均需要预热
为了保证在一定的焊接参数条件下，焊缝及焊接接头的热循环曲线保持一定的形状，进而获得合格的焊缝，在焊接前，对焊接区域及母材进行预热，并控制合理的预热温度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆预热有以下三个方面的作用：（1）预热是降低焊后冷却速度的有效措施。（2）预热可以改善金属材料的焊接性。它既可延长奥氏体转变温度范围内的冷却时间，降低淬硬倾向，又可以延长焊接最高加热温度至100℃的冷却时间，有利于氢的逸出。在焊接电弧的高温作用下，焊接材料中的水分、焊件坡口上的油污、铁锈以及空气中的水分，都会分解出氢原子和氧离子，并大量溶入焊接熔池中。而在预热条件下焊接时，由于在冷裂纹敏感温度区间之上停留时间较长，大部分氢已在高温下从焊接区逸出，降至较低温度时，残留的扩散氢已不足以引起冷裂纹。（3）预热还可以减少焊接应力。
2.定位焊长度≥20－30mm
定位焊长度太短，其焊接熔池体积小、冷却快，很快由液态凝固，多余的氢来不及释放出去，结果就以过饱和状态存在于焊缝中易产生氢致裂纹。
3.定位焊前的清理和打磨
（1）数控切割机下料后的料口外侧和内侧的割渣一定要清理打磨干净，外侧用砂轮机，内侧可用手提式磨光机加小锥形砂轮头打磨，防止产生夹渣、未融合等焊缝缺陷。（2）对焊缝侧的母材手工气割修割后，一定要将割渣清理干净，并将切割面打磨光滑、平整，保证焊缝间隙均匀。（3）坡口面及坡口角度每侧10－15mm范围内、焊缝每侧10－15mm范围应清理干净，修磨至光亮。不得有毛瘤、割渣、铁锈、油污、氧化膜、油漆等异物。以防止气孔、裂纹、夹渣、未融合等焊接缺陷的产生。一般可用砂轮、钢丝刷、砂纸等进行清理修磨。
4.提高装配质量
（1）在焊前及焊接过程中严格把关，用机械或化学方法，彻底清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物和油污。严格按照焊接工艺规程要求，控制装配后的焊接间隙，保证焊前间隙为2-3毫米，焊缝坡口均匀一致，焊缝坡口保留1-2毫米的钝边，装配与焊缝坡口形式相同的引弧板、引出板，并指导焊工操作，可以保证焊接人员以相同的操作手法一次性顺利完成焊接，最大限度的降低起弧端、收弧端的焊接缺陷，改善焊缝成形质量。（2）避免出现过大错边或过大的装配间隙，以免造成未焊透、夹渣或焊缝成形不良缺陷。（3）尽量不要使用夹具进行强制装配，以免造成过大的装配应力和约束应力，这些都会增加产生冷裂纹的倾向。
5.避免定位焊焊缝缺陷
由于定位焊缝是正式焊缝的一部分，因此，定位焊焊丝应与正式焊接时的焊丝型号一样，同时，定位焊缝不得有裂纹、夹渣冷缩孔、未焊透等缺陷。定位焊缝存在缺陷时应铲除缺陷重新焊接，定位焊的位置应放在易于处理的位置上。
6.焊接操作要领
（1）焊枪的角度沿顶住铁水的方向，利用火焰吹力托住熔化金属，阻止熔化金属从熔池中流出；运丝采用斜圆圈摆动，上下稍停、中间较快，通过焊丝末端在高温区和低温区之间做均匀协调往复摆动，可调节熔池的热量，既能使焊缝金属熔透、熔匀，又避免了焊缝金属的过热和过烧，且熔池略带一些倾斜，使焊缝容易成型，并防止熔化金属堆积熔池下方，形成咬边及焊瘤等缺陷。（2）焊枪角度不宜过大，否则会造成凸形焊道和咬边。（3）焊接收弧时回烧一小段：焊接结束时，将焊矩火焰缓慢提起，使熔池逐渐减小，并回烧一小段，以防止收弧时产生弧坑、并造成弧坑裂纹。（4）焊接速度过慢会导致焊道表面凹凸不平，过快又会导致焊缝融合不良。因此，在保证焊縫融合良好的前提下尽量提高焊接速度。（5）焊接过程中尽量不要中途停止焊接，要连续焊完整条焊缝。（6）为防止焊接変形、减少焊接缺陷、便于焊工操作，每条对称焊缝均采用两位焊工对称焊接。由于起焊时，焊接温度低，需对起焊处的一定范围进行预热，因此建议将焊缝的起点与起点相接、终点与终点相接，且焊接后半圆时，起点和终点都要和前段焊缝搭接一段，以防止起焊点和收尾处产生缺陷，搭接长度一般为10～20mm。
7.焊缝探伤要求
（1）焊后48h后再进行焊缝的无损探伤：由于低合金高强度钢的焊缝接头具有延迟裂纹倾向，因此，规定在焊接工作全部结束48h后再进行焊缝的无损探伤。（2）100％表面无损探伤（着色探伤或磁粉探伤）：由于表面裂纹对结构的安全构成极大的威胁，故在低合金高强钢的焊缝及热影响区表面都应作表面着色探伤或磁粉探伤。
论文作者:马利波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/18
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