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铰接转向装置在铰接式压路机中所起的主要作用是连接前后机身及转向。某型号压路机采用的新型铰接转向装置关键零部件――铰接架的结构如图1所示,原工件毛坯采用ZG230-450材料铸造成形,由于铸造件外观较为粗糙,涂装效果及美观性差,铸件内部缺陷较多以及目前铸件价格较贵、供货周期难以保证等因素,决定将该工件改为钢板焊接件。

 1、焊接件的结构及工艺流程设计
  改进后的焊接结构如图2所示,主要由铰接梁1、方座2、座3、筋板4、限位块5等零件组成。针对焊接件与铸造件的加工制造特点的差异性,在不影响使用效果和工件强度、刚性的前提下,对原铸造结构铰接梁的一些基本结构进行了改进,减小了局部材料的尺寸,既有利于减少材料消耗、降低工件成本,也便于工件的加工。为提高焊接制作过程中各零件之间方便定位及控制尺寸精度,在该焊接件组成零件的结构设计上也采取一些措施,如方座2一侧设计有一段长度的圆柱定位面,座3上设有圆柱定位孔,上述定位面、孔在焊接前采用机加工的方法预先加工,按照销、孔定位的方式将两者装配在一起,再进行焊接,可有效提高两零件之间的定位效率和尺寸精度,并有效抑制焊接位移及减小焊接变形,从而提高工件的焊接效率和焊接质量。根据该工件结构和使用特点,宜采用焊接后再整体机加工的工艺方案。为减小焊接万余应力对工件加工精度和使用效果的影响,焊接后、机加工前,对整个组焊件进行去应力退火处理,有条件的企业也可采用振动时效的方法对焊接后工件进行去应力处理。
 2、铰接架焊接工艺
  众所周知,结构件焊接容易出现焊接变形、焊后残余应力及尺寸精度较难控制等缺陷,因此,要想确保该工件的加工质量和使用效果,采用适宜的焊接工艺方法及参数,有效控制焊接变形及焊接应力,是提高焊接质量的关键,该工件所有零件材料均为Q235A,碳当量较低,焊接性较好,焊接过程中开裂倾向较小,因此焊接过程的关键是控制各组成零件的尺寸精度,通过采用合理的焊接工艺参数以减小焊接变形及焊后残余应力。
  2.1焊前工艺准备
  为提高焊接过程中尺寸精度控制效果,该工件核心连接零件――方座2一侧圆柱定位面与座3上的连接孔先采用机加工方法成形,两者配合间隙小于0.1mm,经装配定位后再进行焊接,可以较好地控制两零件之间的尺寸位置精度,有效减小焊接变形。方座2上与2个铰接梁1相配合接触的两面也采用机加工成型,使其具有较好的尺寸精度和形状良好的配合面,以保证2个铰接梁1与其组焊时的相互尺寸精度。2个铰接梁1采用数控火焰切割工艺方法成形,这样既可获得较好的尺寸及形位精度,也可以降低机加工成本。由于各配合面均较为平直,与座3贴合焊接时零件接触面的贴合效果较好,可有效抵抗焊接应力引起的尺寸变形及零件形状变形,同时也减小了组焊时冷作工的劳动强度。组焊后方座2与座3的内孔留有5-8mm的加工余量,供焊后精加工使用。
  2.2母材清理
  为提高焊缝质量,焊接前进行除水、除油、除污处理,防止焊缝出现气孔、裂纹、熔滴飞溅和低温韧性下降等缺陷。具体方法是采用烘干除水,采用有机溶剂如乙醇或丙酮进行除油、除污处理;用砂布或砂轮机对焊接坡口(特别是边缘处)进行打磨除锈处理,直至出现金属光泽。
  2.3焊接工艺方法制定
  为加快冷却速度以细化晶粒,避免焊缝回火脆性,使焊缝具有良好的低温韧性,焊前不需进行预热处理,全部采用CO2气体保护焊。焊接材料采用直径为Φ1.2mm的H08Mn2SiA焊丝,焊丝使用前也必须进行相应的除水、除油、除污处理,焊丝头部采用砂纸打磨光滑。
  焊接顺序是:先将方座2定位部分装入座3定位孔中,点焊牢固,然后再以对称焊接方式焊1-2层。两铰接梁1立起,以方座2两面为基准,2铰接梁分别靠方座2一面,角尺校直,保证2铰接梁平行对正,位置调整正确后点焊牢固。最后进行筋4和限位块5的焊接。
  2.4焊接坡口设计
  从结构上可知,该工件所有零件均采用对接方式进行焊接,选择合适的焊接坡口能使焊件充分焊透,起到调节母材金属和填充金属比例的作用。考虑到加工方便性和工件的承载能力,该工件所有零件焊接坡口均采用45°V形结构,坡口高度8-10mm。
  2.5焊接工艺参数制定
  焊接时所有零件均用对称点焊的方式固定零件,然后采用对称焊接、分段施焊的工艺方法。为减小焊接变形,焊缝分2层,第1层采用小电流、慢焊速,以尽可能减小焊接变形;第2层可适当增大焊接参数和焊速,以提高焊接效率,焊接过程中采用锤击的方法消除焊接应力。

 2.6焊接设备
  采用松下KRII500半自动CO2气体保护焊机,该焊机具有电流、电压一体化控制功能,可以自动保证电流与电压之间的优化匹配,从而实现最佳焊接效果。
  2.7焊接时对气体的要求和保护措施
  气体不纯、含水量过高可压力过低将直接影响焊接质量,因此必须保证气体纯度。选用优等级工业纯CO2作为保护气体,纯度为99.9%,露点在劫难逃40℃以下,杂质总含量小于0.0

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