徐州世通重工机械制造有限责任公司 江苏省徐州市 221001
摘要：结合推土机等工程机械产品重点阐述了在焊接结构、焊接材料、焊切设备以及生产组织管理模式等方面的工艺研究成果以及应用推广。
关键词：工程机械；焊接结构；工艺技术
近年来，随着流体技术、智能控制等先进技术和制造工艺技术的快速发展，并应用在工程机械行业，工程机械产品逐步向专业化、多样化、轻型化、大型化、智能化的发展。工程机械产品的质量和核心技术取决于各系统的匹配性和大型结构件的制造水平，其关键大型结构件都由主机厂家自行制造，生产流程复杂，这其中更离不开焊接结构及焊接技术的发展，尤其是焊接材料、焊切设备和焊接技术三位一体的融合发展，本文将对焊接结构、焊接材料、焊切设备以及生产组织管理模式等方面的工艺研究成果进行探讨。
1焊接结构变革
随着工程机械行业市场化深入细化，产品功能性、工况针对性等方面要求越来越强，工程机械产品的焊接结构逐渐朝着轻量化、大型化方向发展，对焊接板材的耐用性、可靠性要求也越来越高，致使板材经历了“低碳钢→低合金钢→高强度钢”的发展过程，同时又要求节省能源和延长寿命，因此工程机械用钢一般具有如下特点。
（1）良好的可焊性工程机械关键结构件均采取焊接来实现，必须确焊接接头的质量，因此对用钢的焊接性能要求较高，这类钢中碳的质量分数一般不大于0.25%，碳当量相对较低，为≤0.5。同时针对一些耐用钢，要求其冷裂纹敏感系数Pcm≤0.32，所含合金元素种类较少，且含量较低，确保了其良好的焊接性能。
（2）良好的耐磨耐冲击性考虑工程机械工况比较特殊，频繁受到工况介质的冲击和摩擦，如推土机的岩石作业工况，结构件用钢必须确保能够承担足够的耐磨和低温冲击性能。通常该类钢一般加入Mo、V等两种或两种以上的合金元素，保证板材的性能要求。
（3）良好的耐疲劳性工程机械产品作业工况多为往复循环式，应具有较强的耐疲劳性及耐蚀性。近年来高强钢发展迅速，对屈服强度960MPa和1100MPa级别的高强钢需求趋势明显，并不断向更高强度、更高级别、更好综合性能发展。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如山推混凝土臂架泵车的臂架在满足高强要求的同时能够减轻自身重量，承载及机械性能又不会下降的板材，目前普遍采取90/100kg级高强度板材，该类钢材具有良好的低温冲击韧性，极佳的焊接性能和弯曲性能等。铲土运输机械前工作装置针对其产品施工工况特点，要求其具备高强、耐磨性能，如推土机铲刀弧形板、矿用车斗、挖机挖斗和装载机铲斗，其板材由原来的高强冷成型热轧钢材、HQ高强钢系列调整为综合性能更好的NM360/400/500等耐磨系列特制钢材，大大提升产品的可靠性和耐用性。但高强耐磨钢多年来被SSAB、WELDOX，日本JFE等公司垄断，近年来随着国内主要钢厂工艺水平提升较快，逐渐实现该系列板材的国产化，如宝钢、武钢、莱钢等已开发出NM600系列以下高强耐磨钢。
2焊接材料发展
随着焊接结构和材质的转变，尤其是近年来国家对环保要求加强，原焊接材料的高烟尘、高污染和焊材强度低等特点已无法满足焊接质量要求和环保要求。目前工程机械焊接材料由原来的低氢或钛钙型焊条提升为气保焊、氩弧焊的镀铜焊丝等；采取盘装和桶装包装形式，大大降低了原有害发尘量；提升焊接持续性和生产效率。镀铜焊丝为焊丝表面镀有铜粉以达到保护焊丝不被氧化目的的焊接材料，但其焊接过程中烟雾大、表面铜易脱落堵塞导电嘴等，使得作业环境差，焊接效果不佳。近年来，无镀铜焊丝开发应用效果较好，其属于一种环保产品，与镀铜焊丝相比省去了镀铜工序，减少了环境污染，在焊接过程中可以免受含铜烟雾的损害，同时烟雾少、飞溅小、焊接稳定性好等，更好地保护作业人员的身心健康，但在工程机械行业内应用范围还不多。公司通过大量的工艺试验，从无镀铜焊丝的制造过程、应用与特点、工艺稳定影响因素进行对比测试表明无镀铜焊丝具有优越的焊接稳定性，尤其是无镀铜焊丝应用提高了焊接送丝的稳定性。焊接质量和效率大幅提升，同时也进一步降低了焊接综合成本。
3焊切设备应用
板材切割下料是工程机械结构件焊接的初始工序，其下料质量和效率直接影响了后续的生产组织和产品质量。工程机械行业主流的板材下料设备，包括精细等离子切割、光纤激光切割、平板坡口切割、管相贯线切割、钻切复合一体机、型钢切割六大类，基本上淘汰了技术落后的机械剪板、机械锯切设备。其中三维成形件下料，激光切割技术也从最初的固体激光、CO2激光发展到光纤激光。目前应用情况为：60%主要用于10mm以下的薄板切割，30%用于16mm以下中厚板切割和10%用于20mm以上厚板的切割，可见目前国内中小功光纤激光器得到了普遍应用，发展前景看好，厚板切割是未来的发展方向。国家重大工程对焊接技术的要求推动传统焊接向自动化、智能化、柔性化以及“高精度控形”、“低损伤控性”的先进制造模式转变，促进了各种智能化焊接装备在工程机械企业的大量应用，特别是焊接机器人、智能化焊接电源、激光焊接装备、焊接专机等，提高了工程机械产品焊接质量和产品的可靠性。
4焊接技术创新
工程机械结构件一般为中厚板件，由于CO2气保焊工艺具有焊接效率高、焊接变形小、质量稳定、成本低等优点，近年来一直是企业焊接的首选，但随着熔化极气体保护焊设备功能的提高和焊接材料制造质量的提升，CO2气保焊焊缝成形较差，焊接飞溅大，熔敷率低，焊丝等辅料利用率较低等缺点逐渐体现出来，且焊后需要耗费大量的工时和人工来修磨焊渣焊豆，造成很大的成本浪费和环境污染。为提高产品质量，降低生产成本，我公司针对工程机械用中厚板件采取一种技术先进的HD-Pulse脉冲无飞溅技术高速焊接工艺，另外广泛采取Ar、O2、CO2等二元、三元混合保护气体，焊接质量高，焊接飞溅减少90%以上，基本实现了超低飞溅，同时力学性能提升10%以上，冲击性能提升138%，焊接效果较好，提高焊接熔敷率95%以上，降低焊丝等生产辅料15%以上，值得在工程机械企业中进行推广。
5管理模式转变
随着现代经济技术的飞速发展，各个企业的管理模式必须跟上时代的步伐，企业才能在激烈的竞争环境中得以站稳脚步。通过信息化焊接管理系统，可以实现生产管理、工艺管理、仓库管理、物料配送和品保管理等业务的动态管理和实时监控，实现对生产系统的柔性化，实时监控整个生产现场。
结束语：
随着高端装备制造业成为“中国制造2025”重点发展的十大支柱产业之一，工程机械行业也将会出现新的机遇期，未来企业生产将面临制造智能化、柔性化、自动化高度集成化的应用转型期，必将在焊接材料、焊接结构、焊切技术以及相关设备方面有更大的创新发展，更好地提高零部件和产品的工艺制造水平，进而提高工程机械产品的工况适应性、可靠性，同时促进工程机械制造企业朝着柔性化、自动化和智能化方向发展。
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论文作者:杨丹丹,黄忠,谢平光
论文发表刊物:《防护工程》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/19
标签：工程机械论文; 焊丝论文; 镀铜论文; 工况论文; 板材论文; 性能论文; 产品论文; 《防护工程》2018年第26期论文;