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液压工作原理

如何改进液压油缸焊接质量来减少裂纹和气孔的产生

添加时间:2019-12-18

    液压油缸作为装载机的重要组成元件,其质量水平直接影响装载机的工作效能和使用寿命。液压油缸缸筒与缸头、缸筒与油口的焊接部位是最容易产生漏油风险的部位,强化对液压油缸的焊接质量改进,能够有效提高液压油缸的生产效益,消除漏油隐患。


液压油缸


    一、漏油焊缝机理分析


    (一)焊接变形与开裂引起焊缝漏油


    液压油缸的焊缝漏油故障会对工程建设带来巨大的安全隐患,必须予以充重视,其中焊接变形与开裂引起焊缝漏是需要规范工作人员的操作行为,并落实对液压油缸的定期检查才能够有效避免的。


    焊接变形是指在焊接过程中,由于缸筒不同区域之间的温差过大,在预热和冷处理方面没有落实到位,从而导致缸筒受到较大的应力作用而产生变形,造成焊缝处出现裂纹。当缸筒出现严重变形时,焊接零部件的棱角会导致焊接部位的盈利高度集中,加剧焊缝变形甚至开裂,造成焊缝漏油以及缸筒内外泄油。


    二、液压油缸焊接质量改进——以M型号装载机动臂油缸为例


    (一)液压油缸概况


    M型号装载机动臂油缸的缸筒采用的是20#钢,缸头采用的是材质为ZG270-500的铸铁件,缸筒壁厚为19mm,在其连接处设计锁边焊缝,施工工艺为定位富氩焊焊接,氩(Ar)与二氧化碳(CO2)的成分比为4:1,利用自动焊接专机进行打底、填充和盖面处理,值得注意的是,在对焊缝进行焊接时,在打底环节时焊机没有摆动,在填充和盖面时进行了摆动。


    由于该型号液压油缸的焊缝坡口设计不合理,且在定位焊焊接的过程中,对坡口的尺寸缺乏有效控制,导致了缸头缸筒连接焊缝存在某些内部缺陷进,而在使用过程中焊缝内部开裂,造成油缸漏油。


    (二)分析及对策


    1.焊缝坡口设计


    M型号装载机动臂油缸的坡口角度为35°,加工宽度为5mm,受到空间限制,焊机在进行焊缝打底时没有进行摆动,导致电弧无法覆盖到油缸根部的两侧和坡口面,产生虚焊和坡口面为熔合的风险,另外,熔化极活性气体保护焊的熔深通常在2~3mm左右,油缸的焊缝钝边设计为7mm。


液压油缸焊接


    在具体的操作过程中,对钝边的焊接具有一定的难度,并且油缸在工作时,在液压的作用下会增加焊缝承受的交变载荷,在多种应随的共同作用下,钝边极易产生裂纹并进一步扩展。此外,从坡口设计上来看,坡口的有效截面积额为12mm,而缸筒的壁厚为19mm,两者之间的衔接性较小,会解决焊缝的薄弱性。


    2.焊接工艺


    在具体的焊接操作方面,对M型号装载机动臂油缸的缸头和缸筒的装配工艺采用的是间隙配合,其间隙大小为1~1.5mm,在进行定位富氩焊焊接时,并未对缸头和缸筒进行预热,均为常温操作,且缸头的铸铁件的刚度较强,从而在焊点部位产生明显的气孔、裂纹等缺陷。


    与此同时,在进行打底焊时,由于焊机不能摆动,焊点非常有可能没有完全熔透,而这些缺陷将会持续的保留在焊缝中,进行加大其他焊接缺陷的爆发几率,导致液压油缸焊缝的质量降低,承载力减弱,甚至造成焊缝漏油风险,使油缸失去其应有的工作效力。


    3.应对策略


    针对焊缝设计和焊接工艺的不合理现象,可以从两个方面进行改进。


    一方面,优化焊缝的坡口结构(图1),在保持坡口角度不变的前提下,将钝边缩小至2mm,使其能够与富氩焊的熔深与M型号装载机动臂油缸的装配向适应,并将钝边位置设计在坡口中心,以保障钝边都能够完全被熔透,降低因钝边残留而形成的油缸焊缝。与此同时,还要严格控制油缸根部宽度,并适当增加坡口深度,以扩大焊缝的有效工作截面,增加液压缸筒的疲劳载荷能力。


优化焊缝的坡口结构


    另一方面,要优化油缸的焊接工艺流程,为了消除定位焊的缺陷,可以取消缸头与缸筒的焊前定位焊,将间隙配合转换为过盈配合,并应用压装机进行液压油缸装配,在提高焊缝质量的同时,提高焊缝疲劳载荷的承受能力。


    三、结论


    综上所述,根据液压油缸焊接中普遍出现的问题,在具体的焊接过程中要保证焊缝根部的熔合和熔深,规避焊点缺陷,减少焊材消耗和残余应力,以有效条焊接效率,消除裂缝和气孔风险,促进生产质量和效率的提升,以增强经济效益和社会效益。


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