装载机挖掘机动臂焊接应力焊接变形控制研究及应用

发布时间：2020-06-20 23:42

【摘要】：本文以具体研究ZL50C装载机动臂组合、CLG200-3动臂箱体焊接生产现场和使用过程中产生局部裂纹和变形的机理,通过测试动臂组合和动臂箱体的焊接残余应力应变,分析动臂焊接变形及开裂产生的原因,制定生产现场控制焊接应力焊接变形的措施,并具体应用于生产现场以控制装载机ZL50C的动臂焊接变形达到产品的技术要求。本文通过理论分析,指出装载机和挖掘机产生焊接应力应变的本质,并且制定出控制装载机动臂组合焊后变形、挖掘机动臂箱体焊后焊接应力的总体方案措施,为控制装载机动臂组合焊接变形和挖掘机动臂焊接裂纹的焊接工艺奠定基础。生产现场对装载机ZL50C挖掘机CLG200-3动臂焊接残余应变应力进行测试,并且对所测试的装载机、挖掘机焊接应力的分布及应力变化趋势进行的分析,对生产现场控制装载机、挖掘机焊接应力变形工艺措施的具体制定有重要的指导意义。针对装载机动臂组合焊接生产中动臂板焊后所存在的角变形和扭曲变形,从理论和施焊现场工艺方面分析了动臂组合产生变形的原因,并通过对动臂组合焊接方法的正确选择、焊接顺序和焊接规范的优化设计,有效地解决了装载机动臂组合焊接变形的问题。根据生产现场对装载机动臂组合、挖掘机动臂箱体焊接应变应力的测试结果,本文得到一系列的结论,并且对装载机动臂组合的产品范例进行实验,实验结果表明:采用本文设计的分段退焊或分段对称焊的生产工艺可以明显减小装载机动臂组合的焊接变形,无须焊后校形即可达到产品设计的要求。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH243
【图文】：

测点分布,动臂,贴片,组合结构

（a）测试部位 (b) 贴片图图 3.1 ZL50C 动臂组合结构及残余应力确定的测试部位及贴片图Fig3.1 Testing positions and pasting pictures of active arm combination of loading machine ZL50C② 测点设计装载机 ZL50C 动臂组合焊接残余应力的测点分布及编号如图 3.2 所示。根据对装载机 ZL50C 动臂焊接残余应力的测试目的主要掌握焊接残余应力与焊接变形的关系。利用所测试的焊接残余应力结果分析装载机角变形、扭曲变形形成的原因。因此，在对装载机动臂角焊缝焊接残余应力的测点具体选点方面，由于生产现场动臂组合焊接构件摆放角度受到限制，未能对角焊缝本体进行布点。所以，测点布置就集中在角焊缝的热影响区及临近部位。关于测点的具体位置应该在保证钻孔操作的可行性、钻孔后与应变花中心点的同心度，以及应变花所贴位置尺寸的需求条件下，尽量将测点集中布置在角焊缝的热影响区临近部位，同时考虑到角环焊缝与动臂横梁椭圆筒对接焊缝交接部位、及角焊缝圆度 45o部位焊接残余应力分布规律与角焊缝直线段部位焊接残余应力分布的差异性，其测点设计分别

测点分布,组合焊接,动臂,测点分布

1—动臂横梁 1#~9#—测点编号 VH—焊接方向图 3.2 ZL50C 动臂组合焊接残余应力测点分布及编号Fig3.2 Welding residual stress distributing and testing number of active arm combination of loadinmachine ZL50C3.2.2 挖掘机 CLG200-3 动臂测点布置① 挖掘机动臂箱体测试部位选择确定挖掘机动臂箱体有前后侧板（材质 16Mn，厚度 δ=12mm)和上下盖板（材质16Mn，厚度 δ=14mm、16mm)组成。为适应动臂结构长度尺寸的需要，侧板接长由厚度 12mm 与 12 mm 的两块钢板对接，盖板接长由厚度为 16mm 的钢板与厚度为 14mm 的两块钢板对接。对接焊缝焊接方法为 MAG 焊打底，焊接完成。接长后的上下盖板和前后两侧腹板组装成箱体，箱体的 4 条外角焊缝由 MAG 焊(焊丝材料 08Mn2SiA，焊丝直径 Φ1.6mm)焊接，多层多道焊接完成。鉴于上述动臂箱体焊缝不止和焊接结构特点，在前侧板接长对接焊缝、下盖板接长对接焊缝、以及对接焊缝与角焊缝相交成 T 型焊缝区域，及其相临近的角焊缝部位，由于多次反复

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