液壓缸大長厚比閥座焊接工藝探討

精品文檔-下載后可編輯液壓缸大長厚比閥座焊接工藝探討摘要:通過分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法，對液壓缸大長厚比閥座的焊接工藝進(jìn)行了研究。分析表明:液壓缸閥座工作平面需要很高的平面度，而其與缸筒連接的焊縫為非對稱結(jié)構(gòu)，焊接后受熱收縮及協(xié)調(diào)變形的影響，閥座平面中間向上凸起，平面度大大超出設(shè)計要求。要確保精加工后的閥座焊接后平面度能滿足設(shè)計要求，必須采取合理的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計，焊接順序、以及控制熱輸入等工藝措施。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文擬定的工藝方案完全達(dá)到了設(shè)計要求，并已穩(wěn)定投入焊接生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞:長厚比;閥座;焊接;工藝;研究

1問題提出

閥座為焊接在油缸體上的帶孔長方體，用來安裝各種液壓控制閥并溝通主油路和控制回路。其與液壓閥相接的平面需要有要求很高的平面度和粗糙度來保證密封效果，確保動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動精度和負(fù)載穩(wěn)定性［1］。與功能復(fù)雜的液壓控制閥相連的閥座具有較大的平面和較小的厚度，通常長度大于厚度的3倍。閥座的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。由圖1可知，閥座平面度要求≤0．025mm，表面粗糙度≤1．6μm。傳統(tǒng)工藝為保證精度，先將銑床加工后的閥座焊接于缸體上，然后再采用專用工裝將缸體固定于工裝臺上，閥塊平面朝上，校平，用平面磨床磨削上平面至要求的精度［2］。閥座焊于缸體上后裝夾、校平困難，高精度平面只能單件生產(chǎn)，效率低下，不適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。先焊后磨的工藝在磨削過程中產(chǎn)生的粉末易殘留在油道中不利于產(chǎn)品清潔度，易引起堵塞油路、降低液壓閥的控制精度。通過分析后，提出閥座先批量磨削、清洗后再焊接的工藝，可以大大提高生產(chǎn)效率，降低碳排放。此工藝存在的最大難點(diǎn)為平面磨削閥座焊接后產(chǎn)生熱變形［3］，造成平面度超差。為此進(jìn)行了大量理論分析和工藝試驗(yàn)，驗(yàn)證了焊接條件下各因素對閥座平面度的影響，最終制定了合理的焊接工藝，閥座平面度達(dá)到了設(shè)計要求。

2焊接變形工藝試驗(yàn)

2.1閥座焊前準(zhǔn)備

閥座在焊接前批量磨削平面，隨機(jī)抽檢4件采用三坐標(biāo)檢測平面度，檢測結(jié)果見表1。從表中數(shù)據(jù)可以看出，閥座經(jīng)平面磨后平面度為0.0026～0．0107mm，遠(yuǎn)小于0．025mm，符合設(shè)計要求。

2.2焊接條件

(1)焊接試件材質(zhì)級規(guī)格見表2。(2)焊接方法選擇。閥座焊縫既要承受油壓的作用力，又要密封，根據(jù)各種焊接方法的特性確定選擇手工鎢極氬弧焊。(3)焊接材料選擇。選用EＲ50-6，φ3．2(GB/T8110)實(shí)芯焊絲。(4)保護(hù)氣體。氬氣99．99%以上，流量10～15L/min。(5)焊接順序。按照常規(guī)氬弧焊焊接工藝，焊接完缸底環(huán)焊縫后從閥座的一條短邊開始焊接，首尾相接連續(xù)焊接兩層。(6)焊接工藝規(guī)范及焊接參數(shù)表3。

2.3焊后閥座平面度檢測

隨機(jī)抽檢4件，檢測結(jié)果見圖2及表4。從以上檢測結(jié)果看，平面度分布范圍為0．0362～0．0743mm，均大于0．025mm，不滿足設(shè)計要求。

3閥座焊接變形理論分析

(1)焊縫在高度方向?yàn)榉菍ΨQ結(jié)構(gòu)，根據(jù)焊接變形理論，閥座焊接后變形方向如圖3所示。焊接參數(shù)不合適引起變形量變大。(2)焊接缸底焊縫后再焊接閥座，因缸底具有較高溫度，冷卻后閥座產(chǎn)生協(xié)調(diào)變形如圖4所示。(3)閥座與缸筒外圓接觸，若閥座圓弧過大，僅中間與缸筒接觸，兩端懸空，焊縫在冷卻過程中形成附加變形如圖5所示。

4變形影響因素重要程度驗(yàn)證試驗(yàn)

(1)針對以上分析的幾個造成變成超差的原因進(jìn)行分別試驗(yàn)，考查電流大小對變形量的影響，在焊接前準(zhǔn)備和焊接條件不變情況下，僅改變焊接電流，分為220A、240A進(jìn)行對比，6件缸體按照閥座鋼碼順序，做不同的工藝分組，見表5，焊前焊后閥座平面度檢測結(jié)果，見表6。(2)從1、2號閥座和3、4號閥座焊接變形量來看，降低焊接電流，閥座平面度變形量明顯減小，但比0.025mm大。從3、4號閥座和5、6號閥座來看無論是連續(xù)焊接還是斷續(xù)分散熱量焊接，變形量都很大，說明第一層焊后冷卻再焊第二層對變形量的影響不大［5］。(3)考查環(huán)焊縫焊接后，缸底冷卻收縮對閥座平面度的影響:將4件閥座分成兩組，1、2號閥座在焊接完缸底環(huán)焊縫后焊接閥座，3、4號閥座在缸底環(huán)焊縫焊接冷卻至室溫后再焊接閥座。焊接順序調(diào)整為，第一層先焊兩條短邊，再焊接兩條長邊，第二層從短邊開始順時針整圈焊完，焊前焊后閥座平面度檢測結(jié)果見表7。(4)環(huán)縫焊后接著焊閥座2件，閥座顏色較深，見圖6。(5)環(huán)縫冷卻后再焊閥座2件，閥座顏色淺，平面清潔無銹蝕，見圖7、圖8。缸底環(huán)焊縫冷卻收縮閥座平面協(xié)調(diào)變形數(shù)據(jù)見表7，從以上結(jié)果看，通過調(diào)整焊接順序后，對閥座平面影響最大的是缸底環(huán)焊縫冷卻收縮時產(chǎn)生的協(xié)調(diào)變形［6］。

5結(jié)論

介紹了液壓缸大長厚比閥座焊接工藝研究，通過理論分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證明，得到以下結(jié)論:(1)通過調(diào)整焊接順序后，在焊接電流為2