大吨位起重机履带梁焊接变形的控制

徐工生产的650t履带式起重机履带梁（见图1）为空间板焊接成封闭箱形与单腹板混合结构，与车架采用动力销轴连接，承受整机的自重和作业载荷，因此要求履带梁结构要具有足够的刚度和强度，主体结构采用Q550高强钢板制做。

　　经现场按比例多次跟踪测量，发现该机履带梁的焊接变形：挠曲变形量大于或等于8mm；翼板波浪变形量大于或等于10mm，大大超过技术要求。履带梁的上盖板、腹板、底板都采用Q550高强钢板，厚度分别为30、30和50mm，因其结构型式不规则和高强钢板的特殊性，利用机械和火焰加热的矫正法难以控制焊接变形量。采用断续跳跃对称焊和焊后反变形的方法，可以较好地解决变形问题。
　　（1）材料焊接性分析
　　Q550钢是常用高强度结构钢（屈服强度大于或等于530MPa），焊接时冷裂倾向比较大。所以，在低温或大刚性、大厚度条件下生产焊接结构件时，要采用较大的线能量并注意填满弧坑。同时应严格按照徐重机Q/XZJ13005-2006《高强钢焊接工艺规范》，焊前预热至100~150℃，以减少冷裂倾向。
　　（2）焊前准备
　　机械加工焊接坡口精度最高，但考虑经济性和公司的现状，采用火焰切割方法较为合适。焊前准备包括：
　　①坡口制备。如图2所示，搭接焊缝间隙一定要严格控制，间隙过宽易产生焊瘤，过窄易产生未焊透现象。

　　②焊前清理。采用机械方法将坡口附近10mm范围内的铁锈和油污打磨清理干净，露出金属光泽。焊丝表面也一定要清洁，不得有铁锈和油污。
　　③焊接应在焊接平台上进行，并用工装夹具进行刚性固定。
　　（3）焊接工艺参数
　　履带梁的实际焊接工艺参数如附表所示，实际焊接过程中焊接速度须控制在30~50cm/min。
　　（4）控制焊接变形的措施
　　①履带梁的拼焊及定位
　　焊前工件的装配及定位对焊后的结构变形有很大影响，组装履带梁时，要严格按照工艺要求拼置。定位焊缝应该对称点固，长度一般应控制在5~10mm，以保证有一定的强度。为了尽量减少组装误差，组装应该在焊接平台上进行，并用工装夹具进行刚性固定。施焊过程也须在焊接平台上进行，这样有利于工件的翻转，又能保持焊缝位置始终处于水平状态。
　　②选择合理的焊接顺序
焊接顺序对控制焊接变形非常重要，正确的焊接顺序能够大大地减少焊后的变形。点焊固定后焊件成型（见图3）。焊接时分层施焊，第一层和第二层的焊缝分两道焊完。对于相同板厚的焊接结构，采用多层焊接可以有效地提高焊缝金属的性能，因为每层焊缝变小可改善凝固结晶的条件，同时后一层焊缝对前一层的具有附加热处理的作用，从而可改变其固态相变的组织。　　

　　施焊第一层焊缝Ⅰ，从第一道焊缝中间向两边断续跳跃对称焊接，如图3所示，焊缝长约100~150mm，不允许产生连续焊缝（焊多长与留多长视情而定），然后翻转工件施焊对角线焊缝Ⅲ，焊接方法同焊缝I。用同样方法焊接焊缝Ⅱ、Ⅳ。第二道焊缝在第一道的未焊接处施焊，同样采用从中间向两边断续跳跃对称焊接，焊缝长约100~150mm。
　　第二层同样采用第一层的焊接方法，对角线断续跳跃对称焊接，从中间向两边焊接。
　　第三层属于盖面焊接，连续焊缝，焊接速度比前两次的慢，主要是对焊缝起到热处理的作用。
　　③运用反变形手段
　　采用反变形的方法控制焊接变形，即根据焊接收缩余量补偿的经验及试验数据，适当预留收缩量，具体为加上隔套后再做刚性固定，焊接冷却后取下隔套即可防止变形。
　　通过上述焊接工艺及反变形措施，变形量基本可以得到控制。若遇特殊情况，如果变形量超过允许范围不是很大，只要用丝杠夹具刚性固定、火焰加热进行矫正，即可达到设计要求。
　　生产实践表明，对于650t履带式起重机履带梁的焊接，采用断续跳跃对称焊和反变形的手段，可使焊接变形量控制在技术要求的范围内，很好地解决了焊接变形的问题，保证了产品质量，节省了生产成本。