半移置带式输送机关键部件焊接工艺研究

贾文，张耀民

（山西焦煤集团岚县正利煤业有限公司，山西 吕梁 033000）

摘要：焊接产品在我国制造业被广泛应用，焊接工艺逐渐成为焊接领域的热点问题。本文选取半移置带式输送机的滚筒、主滑撬为研究对象，对主滑撬的整体组焊、拼焊工序及焊接滚筒时的引弧板安装位置、开坡口等焊接工艺进行研究。结果表明：拼焊、整体组焊的焊接工序有效的提高了主滑撬的焊接质量，并能够解决主滑撬单独组焊变形问题；滚筒的焊接工艺解决了滚筒在焊接过程中焊缝出现咬边、产生气孔等问题,并且丰富了焊接工艺理论，为将来研究焊接工艺理论奠定了基础。 

关健词：半移置带式输送机；滚筒；主滑撬；焊接工艺

Research on welding technology of key parts of semi displacement belt conveyor

JIA Wen ,ZHANG Yaomin

(Shanxi Coking Coal Group Lanxian Zhengli Coal Industry Co., Ltd., Lvliang  033000,China)

Abstract：At present, welding products are widely used in China's manufacturing industry, welding process has gradually become a hot issue in the field of welding. In this paper, the cylinder and the main skid of the semi-displaced belt conveyor are selected as the research objects. The welding process of the main skid is studied, including the whole welding, tailor-welded procedure, the installation position of the arc plate and the groove opening. The results show that the welding process of tailor-welded and integral welding can effectively improve the welding quality of the main skid, and solve the deformation problem of the main skid welding alone; the welding process of the drum solves the problems of the weld seam undercutting and porosity in the welding process, and enriches the welding technology theory for future research. The process theory laid the foundation.

Keywords:Semi Displacement Belt Conveyor;Roller;Main Skid;Welding Technology

0引言

半移置式带式输送机是为配合露天矿移置带式输送机使用而设计的一种特殊带式输送机，而滚筒、主滑撬是半移置带式输送机的关键部件。大量工程实践表明，半移置带式输送机的工作效率与滚筒、主滑撬的质量有密切的联系。因此，有必要从焊接工艺入手，来提高滚筒、主滑撬的质量，进而提高半移置带式输送机的工作效率。

到目前为止，我国的焊接工艺有了一定的发展。周楠^[1]等研究发现爆炸焊可以使不锈钢与铝板间形成波形结合界面，界面处的显微硬度有所提高。杨硕^[2]等研究了接头熔合面积对其抗剪强度以及破坏模式的影响。研究结果表明：在施焊过程中，焊接接接头的最大承载能力受焊枪的偏移量影响。磁脉冲焊是利用大电流的脉冲放电现象，通电的工件在电磁场的作用下，会产生感应涡流并产生较强的强磁脉冲力，令工件形成高速的塑性流变，进而完成焊接^[3]。温昌金^[4]等通过研究发现，3003 铝合金与镀锌钢板可通过超声波点焊的方法获得有效连接。超声波焊施焊时，弹性碰撞的震动热量被转变为加热工件所需的热源，并保证基体不熔化的条件下对工件之间进行焊接连接，所以，超声波焊是一种固相焊接方法^[5]。爆炸焊是通过引燃炸药爆炸瞬间产生的能量使待焊金属表面以极高的速度倾斜碰撞，在表面形成一薄层的过渡区域,以此实现金属紧密结合的焊接工艺^[6]。喻磊^[7]等分析了机械设备加工过程中焊接工艺的一些缺陷,并提出了改进的方法,希望以此能够对工业生产中所遇到的焊接问题提供借鉴的方向,保证焊接工艺的正常实行。王纳^[8]等以50 mm厚的Q370q E正火钢板为研究对象,通过一系列埋弧焊接试验,分析了坡口形式和角度、焊接材料和热输入对焊缝和熔合线低温冲击韧性的影响。王丽敏^[9]等通过对不锈钢薄板制压力容器双面氩弧焊焊接工艺研究分析,确定合理的焊接工艺参数,提高焊接生产效率、减少焊接变形,保证产品质量。石新华^[10]等通过试验研究了时间模式和能量模式下振幅、焊接时间、焊接压力和焊接能量与峰值功率及焊接接头拉力的相互关系。张强^[11]等对半移置带式输送机的关键部件焊接工艺进行研究。陈艳红^[12]等通过对带式输送机铸焊滚筒焊接工艺进行分析研究,并通过应用滚筒^[13]自动焊接中心等工艺设备,制定出满足生产需求的焊接工艺规程。徐娟娟^[14]等归纳总结激光-MIG复合焊接中各工艺因素对焊缝成形的影响规律：激光功率对其成形的影响最大,随着激光功率的增加,焊缝熔深熔宽逐渐增加,基本呈线性关系；罗头平^[15]等介绍了真空焊接原理和真空焊接工艺设计,根据实验结果总结和分析了影响焊接质量的因素。 

虽然目前的焊接工艺不断的向前发展，但仍具有局限性，尤其在焊接滚筒、主滑撬的过程中，焊缝会频繁的出现气孔、咬边等问题，使产品不符合技术要求。本文以半移置带式输送机的滚筒、主滑撬为对象，进行焊接工艺研究，提出拼焊、整体组焊的工序，解决主滑撬单独组焊变形的问题，并提出滚筒的焊接工艺，解决滚筒焊缝出现咬边、产生气孔等问题,并且进一步完善焊接工艺理论。

1滚筒焊接工艺分析

1）下料

筒圈的下料工序在D.C-5000数控火焰切割机上进行，切割尺寸偏差要符合表1的要求，切割面的粗糙度控制在Ra25以上。

表1 切割的允许偏差参考 （单位：mm）

Table 1 allowable deviation of cutting reference

2）校正

校正后的钢板表面不应有凹面、损伤、变形等缺陷，划痕深度不得大于0.5mm，钢板校正后的允许偏差要符合表2的要求。

表2 钢板校正后允许偏差参考表（单位：mm）

Table 2 allowable deviation of steel plate after correction table

3）引弧板

在焊接的过程中，在焊缝的起点和终点处，常因不能熔透而出现凹型的焊口，为了避免发生受力后出现裂纹及应力集中现象，施焊时应在两端安装引弧板。

4）焊接坡口

筒圈纵焊缝焊接内外坡口根据QJ/XBMII07.46-2007《滚筒纵焊缝焊接坡口形式及尺寸标准》要求执行。在加工纵焊缝内坡口时，对于W11-25×2000三辊卷板机进行预弯的筒圈，首先在筒圈直径展开长度上留直边余量，并在直边余量（平板状态）处划出标记线，打上印记见图1。筒圈被预弯后，用CG1-30半自动气割机沿标记线割直边余量并纵焊缝内坡口。对于W11-50×3000四辊卷板机进行预弯的筒圈，在预弯后加工焊接内坡口。当内坡口加工完之后，要加工纵焊缝外坡口加工，当板厚小于等于28mm，用碳弧气刨加工外坡口；当板厚大于等于28mm,转加工车间加工外坡口。

图1 直边余量标记线简图

Fig. 1 Sketch of straight edge mark line

5）预弯

根据筒圈所用卷圆设备的不同分两种情况：

（1）筒圈毛坯板厚δ≤25，筒圈宽度B≤2000的板材在400T油压机上用预弯模进行预弯。

（2）筒圈毛坯板厚25＜δ≤50，筒圈宽度B≤3000的板材在W11-50×3000四辊卷板机上预弯。

6）卷圆

采用多次进给法卷圆，并控制卷圆进给次数，保证筒圈圆度误差≤3mm，筒圈端头对口处允许的错边量按照图2执行。

图2 筒圈端头对口错边量

Fig.2 Cylinder head end to side offset

7）点焊

筒圈卷圆找正后用CO₂气体保护焊进行点焊，点焊焊缝厚度应不小于3mm，点焊形式见3。

图3 点焊示意图

Fig.3 Schematic diagram of spot welding

8）筒圈焊接

当焊接筒圈时，采用多层多道焊的方法，见图4。每层焊道焊完后，应彻底清除氧化物、焊瘤等杂物。内纵缝焊接后，加工外坡口，再焊接外纵焊缝。最后，对焊缝进行检查，必须符合GB/T3323-2005中Ⅲ级要求。

图4 多层铜圈焊接

Fig.4 Multilayer copper ring welding

9）校圆

对筒圈上出现的椭圆、撅口等进行校圆,保证筒圈圆度误差≤3mm，筒圈焊缝处直径尺寸误差不大于2mm。校圆后仍不合格的筒圈，需制定专门的工艺方案后按工艺要求执行。

10）割引弧板

引弧板采用火焰切割去除掉，不得伤及母材并将割口处修磨。

11） 滚筒焊前准备

检查筒毂与筒圈的坡口是否合格，均以相应的样板进行核对；检验筒毂材质是否合格，若筒毂中碳、硫、磷等成分含量出现不合格情况时，须先采用相应临时工艺措施；清除坡口表面及周围20mm内的氧化皮，割渣、铁锈、油渍等杂物；筒毂与筒圈对接时要严格控制组对间隙，保持一致。

12）轮毂式滚筒筒毂与筒圈

当焊接轮毂式滚筒的筒毂与筒圈时，需采用点焊的形式，见图5。保持组对间隙、钝边一致，间隙不超过2.0mm，钝边误差不超过1.0mm；

图5点焊示意图

Fig.5 Schematic diagram of spot welding

13）幅板式滚筒筒毂与筒圈

当焊接幅板式滚筒的筒毂与筒圈时，需采取点焊的形式，见图6。运用专用MGZ1滚筒组焊胎具等工装组对接盘到筒圈的相应位置，筒毂到筒圈端部的尺寸要留出加工余量。

图6 点焊示意图

Fig.6 Schematic diagram of spot welding

14）焊接

当焊接幅板与筒圈时，可参照筒圈纵焊缝焊接的工艺参数及焊接要求；当焊接筒毂与筒圈时，可采用φ1.2或φ1.6两种焊丝焊接。具体工艺参数见表3和表4。

表3环焊缝焊接工艺参数表（φ1.6焊丝）

Table 3 Process parameters of girth weld

表4 环焊缝焊接工艺参数表（φ1.2焊丝）

Table 3 Welding parameters of girth weld

15）焊后检查及缺陷返修

焊接工作完成后，操作者应自检每层每道焊缝，并质检人员进行检测；如焊缝有裂纹、未焊透、夹渣等缺陷，按照Q/XBMJ 1301-2010《焊缝返修程序文件》相关要求执行，必须修补好后再进行下道工序；并按相应标准对焊缝表面检查表面，不允许有气孔、咬边、未焊满、裂纹等缺陷；滚筒焊接质量应符合GB/T3323-2005中Ⅲ级或GB/T1152中Ⅱ级要求。

2 主滑撬焊接工艺分析

1）下料

在下料前，须对板料表面进行预处理，下料时，根据标准GB/T1804-92《-般公差线形尺寸的未注公差》使板料达到GB1804-m；在下料后，须对零件边缘进行修磨和校正。

2）拼焊

（1）在拼焊较长的主立筋时，采用多层多道焊的焊接方式，见图2。为了提高焊缝质量，需采用CG1-30气割机根据标准GB985-88《气焊、手工电弧焊及气保焊焊缝口的基本形式与尺寸》表1序4的要求在所有接口处进行开坡口；同时，要增加引弧板。坡口及引弧板示意图见图1.焊接工作完成后，必须对焊缝进行检查，使焊缝应符合GB/T3323-2005中Ⅲ级要求。

图1 坡口及引弧板示意图

Fig.1 Schematic diagram of Y groove and arc striking plate

图2 焊接简图

Fig.2 Welding sketch

（2）在拼焊底板时，为了提高焊缝质量，需采用CG1-30气割机根据标准GB985-88《气焊、手工电弧焊及气保焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》表1序4的要求在拼接处焊缝进行开坡口,见图4。在整体组焊底层框架时，将坡口向外组对；底板的拼接焊缝焊接是在整体焊接时进行，先将底层框架的所有焊缝焊完后，再焊接底板的坡口焊缝；当框架整体焊完，用CO2气体保护焊进行点焊底板坡口反面焊缝，点焊形式及工艺参数见图3；全部焊接工作完成后，检查点焊缝是否有缺陷，如有缺陷须将其剔除，在原位置上重新点焊，直到所有点焊缝合格为止。

图3 点焊工艺参数示意图

Fig.3 Spot welding process parameters

图4 Y形坡口示意图

Fig.4 Schematic diagram of Y groove

3）整体组焊

整体组焊工序如下：

(1)底层框架整体组对：先将两底板按图5组对、点焊、调平；参照简图点焊10件工艺拉筋和心轴。

图5 组对简图

Fig.5 Schematic diagram

(2)底层框架焊接：

①先焊所有的底面角焊缝，焊接顺序是先焊小筋板，后焊主立筋，由内向外焊接，每道焊缝采用对称焊，较长焊缝采取分段焊，多个焊工施焊位置要考虑对称性，小筋板工艺倒角处不焊。

②当焊阴影部分的立角焊缝，见图6，焊接时采用由内向外，每道焊缝采用对称焊方法进行施焊，然后将工件分解成左右两半体再进行其余立角焊缝的焊接。

③将分解后的半体垂直摆放，焊接其余立角焊缝，焊接顺序是由内而外对称错开焊，先焊螺栓连接处的坡口焊缝，再焊接其它立角焊缝；然后翻转180°摆放，焊接另一面立角焊缝。

(3)组焊面板：将两半体重新紧固连接为一个整体，去除拉筋，再组焊面板；焊接顺序是由内而外，先把表面能够焊接的全部焊完，其余焊缝最后在焊接支座时，反转焊接。

图6 立角焊缝简图

Fig.6 Sketch of fillet weld

①组对支座时，注意保证几组孔的孔距尺寸，连接板要在同一平面上; 将所有的支座板点焊牢固，先焊所有的底角焊缝，再将工件分解成左右两半体；

②将分解的主滑撬半体横向垂直摆放，焊接顺序是由内而外，焊接立角焊缝；焊后旋转180°摆放，焊接另一面立角焊缝。注意：连接板与筋板连接的（少数较难焊接）部分焊缝，需立焊。

(4)将主滑撬半体翻转，即支座朝下、底板朝上放置，高度离地面一米左右，最后焊接底板的拼接坡口焊缝和支座板与各支撑板连接的焊缝。

(5)两半体在现场进行振动时效。

3总结

（1）提出了采用整体组焊、拼焊的方式焊接主滑撬，并说明了焊接工序，有效的提高了主滑撬的焊接质量，同时能够解决主滑撬单独组焊变形问题。

（2）给出了引弧板的焊接位置，加工坡口及卷圆的方法，介绍了筒圈、轮毂式滚筒筒毂与筒圈、幅板式滚筒筒毂与筒圈的焊接方法及注意事项，解决了滚筒焊缝出现咬边、产生气孔等问题,并且丰富了焊接工艺理论，为将来研究焊接工艺理论奠定了基础。 

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