摘要：通过研究工程车辆的调平系统中，部件档套的结构型式、焊缝内部质量，运用差异化的设计思路，优化了结构型式，简化了焊缝型式。经过应用，表明优化设计后的档套制造方便、质量得到了保障。
关键词：调平系统；焊接
在工程机械车辆中焊接结构件较多，大型结构件几乎皆为焊接结构。焊接的质量直接影响产品的质量、性能和可靠性。国内外众多工程车辆的制造商都将焊接结构的设计制造作为核心竞争焦点。通过不断的优化设计和提高焊接质量以及提高生产效率，以增强市场竞争能力。
一、我们公司生产的某产品平衡系统档套（见图1），作为设计关键件，其焊接质量直接决定着产品的安全。本文通过对档套结构改善前的焊接情况进行验证，提出了设计结构改善的方法，使档套的制造更加方便，且质量更容易得到保障。
图1
1.侧板 2.隔板
如图1所示，由序号1侧板两件、序号2隔板一件组成的焊接结构件。其焊缝要求为单边坡口焊接及角焊缝，坡口深度6mm，坡口角度45°，存在钝边。
档套的制造过程：先将序号1和序号2按图要求拼点，然后采用气体保护焊机以合理的焊接参数进行焊接。
1.1第一次验证，档套焊接后，以不破坏焊缝边缘的方式将序号1和序号2打开，观察焊缝根部的融合情况（见图2）。我们发现在坡口的根部，几乎没有融合，由此认定焊缝质量部合格。
图2
焊接参数如下：
1.2 为增加焊透性，我们经了第二次试验，我们将焊接电流加大至可焊范围的最大值，然后以同样的方式进行处理，观察内部融合情况（见图3）。我们依然可以发现，根部几乎没有融合现象，焊缝不合格。
图3
二、分析与结论
我们从档套的功能来分析，其只承受拉应力，不承受交变载荷。在本设计中，因为是单边V形焊，所以，坡口深度、坡口角度和根部间隙的相互关系上需要给予考虑：即坡口较深时，坡口角度需要适度放大，可以达到55°，根部间隙可以放大至2～4毫米。在本档套的设计中，因为板材厚度6毫米已经确定，焊接参数范围也可以确定，但是因为坡口较深，达到6毫米，以及坡口角度45°没有足够大，导致根部没有融合。
另一个重要原因，由于坡口根部距离档套最上端的距离比较大，为11毫米，在干伸长较长的情况下，焊接弧压减小，融化穿透力减小，也导致了焊缝根部难以融化。同时，干伸长不可过大，否则会导致焊丝融化过快和焊丝爆断，使焊接过程不稳定，也会影响焊接质量。
所以，即使将坡口角度适度增大的情况下，由于干伸长较长，坡口根部依然不能有效融合。
三、结构优化和验证
根据单套不承受交变载荷的使用工况，我们取消了坡口焊缝，直接采用了焊接质量最容易保证的角焊缝，同时为增加工件的抗拉强度，在侧板和筋板之间采用了榫卯结构，最后用塞焊的形式给予再次加强，如图4。
图4
1.侧板 2.隔板
如图4所示，在序号1侧板上适当位置加工出需要数量的榫槽，在隔板侧板相应的位置增加卯头，两者相配合，同时未开榫卯头的宽度用来控制宽度尺寸。侧板和隔板之间采用角焊缝和塞焊缝的连接方式。
加工验证中，采用激光精确下料，将榫卯结构气割出来。拼点时辅以工装，最后施以焊接。经过检验，内部焊缝质量完全合格（见图5）。同时对档套进行了压力测试，也完全合格，不再附图。
档套经过优化后，方便了加工过程，提高了制造效率。
图5
四、结语
通过对焊接缺陷的试验，分析和优化，获得了适宜制造的结构形式，在满足功能的前提下，方便了制造，提高了生产效率，同时榫卯结构为多品种、小批量生产提供了一种节省工装夹具的可行性结构设计方式。
参考文献：
[1] GB985.1-2008《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》；
[2]《焊接手册》（第2版）机械工业出版社 陈丙森 2001
论文作者:张言军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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