回油孔与回油路改进方案与工艺介绍

引言       美国GE公司生产的630E（GE766）电动自卸卡车，由于设计上的缺陷，导致了电动轮齿轮箱端回油孔与回油路出油口处出现了损坏与开裂现象，经观察发现，设备出厂时机座与齿轮箱之间齿轮油的循环系统连接部位，都是用的硬性材料钢管，直接焊接来完成的，见图1、图2。而卡车在行走时的颠簸、电机运行时的振动，都会带来强大的振动力，在振动力长时间的作用下，导致了油路钢管焊接部位出现了裂纹，最常见的是回油孔齿轮箱的钢板出现裂纹，最终导致了油路与回油孔漏油或渗油的现象，设备不能正常运行，严重影响了生产任务。                        图1 原始回油孔部位                             图2 原始回油路部位       1回油孔与回油路改进方案与工艺简介       1.1损坏原因与改进方案的制定：通过对设备运行状态、环境、材质、结构特征等进行分析，找出了出现裂纹的原因所在：因为油路与回油孔部位的连接方式，原始的设计是用硬性材料钢管，并用焊接方式直接进行了硬连接，在卡车行走时的颠簸力、电机运行时的振动力作用下，连接部位无法将这些振动力有效的缓解或释放，我们在这个关键点上做一个突破性改进，把硬性钢管材料改为软橡胶管材料，这样在卡车行走时的颠簸力、电机运行时带来的振动力，能够有效的在软连接部位得到缓解和释放，大幅度减少老化设备出现漏油或渗油现象的几率。 1.2改进工艺简介：将原始回油孔与回油路的钢管，从焊接部位利用气刨打开并取下（注意：由于齿轮箱钢板厚度为6mm，在切割取出时防止受热变形，不能用氧气切割，我们选用碳弧气刨的方法。），将新的厚壁钢管（软橡胶管连接接头），分别在齿轮箱端与机座端油路进出口处焊接牢固，最后用橡胶软管将齿轮箱与机座间的三个油路连接，软管两端利用锁紧环牢固锁紧，见图3、图4。       回油管改进示意图                     回油孔改进示意图                图3 改造为软连接后的回油路部位                  图4 改造为软连接后的回油孔部位

2特殊焊接工艺        2.1焊接准备        ①利用棒式沙轮机，对气刨打开的坡口表面形成的金属碳化层进行清理，将坡口处修整并将焊接坡口处周边进行抛光处理直至露出金属光泽，见图5。  

图5 焊接坡口部位

②焊接材料的选用：根据齿轮箱和回油管母材的化学成份、抗拉强度、机械性能等，选用与母材成份相等的碱性低氢钠型焊条E5015（J507），焊前要将焊条放入烘干箱进行烘干，烘干温度为350～400℃，烘干时间为1～2小时，烘干后将焊条放置保温桶待用。 ③焊前预热：在焊接前对焊接坡口及周边进行预热处理，预热温度70～100℃为宜。 2.2焊接工艺要求 ①焊接参数见附表。

                           附表 焊接参数

②焊接分布：焊接为3层3道，见图6。        ③焊接位置：骑座式水平全位置焊接，见图6。

                          图6 焊接层次与焊接角度

2.3焊接工艺步骤        焊接要点及注意事项:本实例为管（厚壁钢管）与板（齿轮箱母材钢板）的骑座式焊接,由于管与板的厚度差异，会导致散热不同、管与板的各自熔化与凝固不同，在焊接时既要保证焊透（即单面焊双面成形），还要保证焊脚高度。因其焊接位置的特殊、施焊空间受限制、焊接难度也极大，所以对焊接操作人员的技术要求比较高。        ①定位焊：焊件与母材焊接装配间隙为2.5～3mm，并在坡口内进行定位焊(将焊件与母材对接定位)，见图7、图8。焊点长度为5～10mm，焊点不能过厚，必须焊透（即:做到单面焊双面成形的焊接要求）保证无焊接缺陷，并将定位焊点两侧打磨修整出坡口便于接头。

图7 定位焊                               图8定位焊示意图

②打底焊：要保证焊透，防止焊穿和在背面形成焊瘤，焊接方法采用连弧法，在定位焊点相对称的位置起焊，在坡口内的孔板上起弧，进行预热，当孔板上形成熔池时，向管侧移动，待管与板间的熔池相熔后，压低电弧使管板坡口熔透并形成熔孔，然后开始用小锯齿的运条法进行焊接，焊接角度参考图6，焊接角度要保持不变，运条速度要均匀平稳，电弧在管与板侧时应稍作停顿，严格控制电弧长度，使电弧的三分之一在熔池前（使熔池将母材熔透），三分之二覆盖在熔池上（用来保护熔池），同时要注意熔池温度，控制好熔池的大小和形状，以免产生未焊透、内凹、焊瘤等缺陷。       ③收弧与起弧方法：当焊条即将熔完时，要向焊接的反方向回焊10～15mm，并逐渐拉长电弧至灭弧，以消除收弧时产生气孔的缺陷，接头采用热接法，即在熔池未冷却前由A点引弧，稍作上下摆动行至B点后压底电弧，见图9，当根部熔透后再转入正常焊接。

图9 接头方法

④接头的封闭：应先将焊缝始端修磨成斜坡形，待焊至斜坡前沿时，压低电弧稍作停留，然后恢复正常弧长，焊至与始焊缝重叠约10mm处，填满弧坑即可熄弧。       ⑤填充焊：层面焊接为两道焊，填充层的焊接关键是要保证焊接时与打底焊的层面熔合充分，保证焊道表面平整。        ⑥盖面焊：必须保证管子不咬边，焊脚对称，盖面层为三道焊，后道焊缝要覆盖前道焊缝的二分之一左右，应避免在焊道间形成沟槽和焊缝上凸，保证焊道表面要平整。 注：每个焊接层面完成后都要将熔渣清理干净，如有焊瘤等缺陷时，不要急于下一层面的焊接，要用角向磨光机将表面打磨平整后再进行下一步的施焊。        ⑦焊接完成后，使用角向磨光机将焊接后的余高打磨与母材平面相同，见图10。

图10 余高打磨

3结束语        经此焊接工艺改进修复的630E(GE766)电动自卸卡车电动轮回油孔与回油路，在实践中运行约15万小时，未出现裂纹等开裂的现象，其工艺简单、效果明显、实用性很强，值得广泛推广应用。

文章来源：weldinfo.net