摘要：本文通过对纵向梁的特点进行了工艺分析，依据技术要求和焊接质量标准，根据生产制作经验，预见有可能出现的问题，通过对图纸要求的最大公差，组对偏差的分析计算，预留了焊接收缩量，通过对纵向梁焊接变形的分析，在自由状态下，采取将两个纵梁背对背刚性固定在一起的方法，从中间到两边的焊接顺序焊接，可以连续焊接，有利的控制了焊接变形，焊接质量好，提高了生产率达，到了技术要求，提升了工艺能力。
关键词：焊接 变形 控制 焊接性
前言：纵梁是整台设备关键部位，制造精度要求高，属于长、大钢结构，其钢板厚度较大，焊缝密集且位置对称、焊角大，在焊接过程，经常会出现一些难以预料的结构变形,达不到技术要求，严重影响到设备的结构强度和刚度、设计精度及安装工艺,同时也会给生产增加许多额外的工序,延长了生产周期,提高了生产成本,最后造成极大的浪费。也将影响到整车组装和行车安全。
一、结构特点及质量要求
纵梁材质345B，结构分左右，类似于工字梁，具有长、大结构、大厚度钢板（厚度为25mm），焊缝位置基本对称、K型V坡口，大焊角的特点，如下图1所示。焊接质量应符合JG/T50082.1-1996《J建筑机械与设备焊接通用技术条件》要求。
图1
二、焊接设备、焊接方法与焊接材料
焊接设备：松下YD500FR
焊接方法：气保焊（保护气体CO2 20％+Ar 80％）
焊接材料：焊丝采用ER50-6 φ1.2。
三、制作难度工艺分析及措施
1. 纵梁制作易出现的问题：在自由状态下焊接时，出现角变形，扭曲、旁弯、上拱、下挠，结构尺寸不合格的缺陷。另外纵梁1、2虽然合格达到技术标准，但是两根梁变形相对不一致，也将导致底盘组对困难。
1) 角变形产生的原因主要是：
a) 组对时，上下翼板与腹板不垂直，焊接时，不作检查，直接焊接，导致角变形存在，
b) 组对时，上下翼板与腹板强力组对，导致焊接时。内应力释放产生角变形。
c) 焊接时，不对称焊接，先焊的收缩量大，导致角变形，（向先焊接的位置收缩。（角度小）或者为了保证焊缝成型美观采用船型焊接焊接接，导致角变形。（船型焊接可以但是要分出焊接顺序，翻到次数多，焊接速度慢）
d) 焊接时，虽然对称焊接，但是两边焊接规范不一致，焊脚大小不一样，导致两边热输入不一致，产生角变形。（那边热量大向那边收缩）
e) 正常焊接时，会产生一定的角变形，一般上下翼板出现1-1.5mm左右。焊接电流过大时，产生角变形，一般上下翼板出现2-4mm左右，超过质量标准，质量标准规定不超过1.5mm。
2) 扭曲变形产生的原因：
a) 焊接时，不对称焊接，先焊的收缩量大，导致，收缩量不一致，导致扭曲。
b) 焊接时，焊接顺序不对，导致收缩量不一致，导致扭曲。
c) 焊接电流过大，导致焊接热量过大，使结构内应力失稳，导致扭曲。
d) 以上3种综合在一起导致的扭曲。
3) 旁弯产生的原因：
a) 组对时，腹板弯曲，没有调平，强制组对，导致焊接后，应力释放产生旁弯，
b) 焊接时，不对称焊接，先焊的收缩量大，导致，收缩量不一致，产生旁弯。
c) 焊接时，虽然对称焊接，但是两边焊接规范不一致，焊脚大小不一样，导致两边热输入不一致，产生旁弯。
4) 上拱、下挠产生的原因：
a) 组装时，腹板有立弯，组装时，没有调平，强制组对，产生上拱、下挠。
b) 角焊缝大小不一致，导致上拱、下挠。
c) 上，下翼板，焊接时，虽然对称焊接，但是两边焊接规范不一致，导致上拱、下挠。
5) 结构尺寸不合格产生的原因：
a) 主要是预留收缩量不合适，导致长度尺寸缩短达不到尺寸要求。
2. 纵梁制作采取的措施：
1) 腹板、上下翼板长度方向下料预留6mm。（按照经验1米收缩05-1mm，板料越厚收缩量越小，按此计算当收缩05时实际收缩3mm还剩3mm，左右符合长度加减3mm的要求按按此计算当收缩1时，实际收缩,6mm还剩0mm，左右，符合长度加减3mm的要求，，）实际长度5786mm
2) 组对时，必须按工序将组成相关配件调平，杜绝强力组对。
3) 将两个组对好的纵梁，背对背刚性固定段焊焊在一起，保证纵梁1和纵梁2上翼板和上翼板相接。如图2
4) 焊接层数采用2层4道焊接。
5) 焊接工艺参数如下表一
图2 图3
表一
6)采用两人从中心对称向两边焊接，焊接过程中，保证两人焊接速度一致。保证焊角一致，焊接前，进行试焊，便于调整两人的协调性，检查焊接能否达到要求。
7) 纵梁1和纵梁2上翼板和上翼板相接焊接完成后，冷却到室温，角磨机磨削段焊缝，拆开纵梁，再将将两个焊好一侧的纵梁下翼板和下翼板相接，背对背刚性固定段焊焊在一起。如图3
8) 重复上述的4/5/6，焊接完成，冷却至室温后，拆开，放置平台检测其结果为，角变形（上下翼板平面度）为0.5mm，＜1mm的质量有求。实际长度5788mm，收缩4mm符合5786±3mm技术要求，扭曲、旁弯、上拱、下挠，几乎不大于1mm。
9) 纵梁1、2，符合质量要求，并且两根梁，各个指标接近一致，为底盘组装和相关配件的组装，提供了有力的条件。
四、结论
对于类似于工梁，具有长、大结构、大厚度钢板（厚度为25mm以上），焊缝密集且对称、大焊角，内应力较大的工程机械的钢结构件，通过对纵向梁焊接变形的分析，采用将两个纵向梁背对背刚性固定控制变形的方法，采取合理的焊接工艺参数，从中间到两边的焊接顺序，控制了焊接变形，降低焊接内应力，达到了技术要求，钢结构纵向梁的成功焊接，提升了工艺能力，为类似钢结构的生产积累了一定的经验。
参考文献：
［1］中国机械工程学会焊接学会 编制《焊接手册》 机械工业出版社
［2］冷学顺、李庆仁 主编 《电焊工》 中国铁道出版社，1995年。
［3］张文钺 主编 《焊接冶金学》机械工业出版社，1997年。
［4］黄文哲 主编 《焊工手册》机械工业出版社，1991年。
［5］孙景荣 等编 《实用焊工手册》化学工业出版社，1997年。
论文作者:李继欣1,刘志彬2,赵伯明1
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/19
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