APPLICATION&MAINTENANCE/应用与维修
工程机械结构件焊接坡口设置
与焊缝断裂原因分析王德军
工程机械工作装置结构件在工程机械作业时，承受拉、压、剪切、弯曲、扭转、交变冲击等多种形式的载荷。如果这些结构件材质和焊接存在缺陷或驾驶员操作不当，很可能引起其焊缝断裂。本文介绍结构件焊接坡口型式及存在的间题，通过坡口焊接试验分析焊缝断裂原因，并提出防止焊缝断裂的措施。
1.焊缝断裂种类及危害
结构件焊缝断裂主要分为2种，即疲劳断裂和突然断裂。由于结构件强度的差异和焊接质量的不同，在使用中其也可能出现疲劳断裂和突然断裂的复合断裂。结构件复合断裂一般股出现在使用 3000h左右，均是先出现疲劳裂纹，然后出现突然断裂。若结构件在没有显著塑
性变形的状况下突然断裂，不仅会导致
其失去作业能力，还会带来安全隐患。 2.结构件及焊接材料的选择
工程机械结构件材料一般选用 Q345B钢，焊接材料一般选用JM58牌号焊丝，二者化学成分如表1所示。JM58牌号焊丝属于国标ER50-G规格焊丝，该种焊丝适合于单道和多道焊缝，在短路及射流的过渡段飞溅小，大电流焊接时电弧稳定。
3.焊接坡口
（1）坡口型式及尺寸
结构件焊接坡口型式是根据GB/ T985.1-2008标准，并结合实际需要进行设计的，因此结构件最终采取的焊接坡
表1结构件与焊接材质的化学成分
名称结构件材质焊接材质
试件 2
试件 1 2 3
型号/牌号 Q3458 JM58
c ≤0.20 0.077
Mn 1.0 ~ 1.6 1.45
IS
化学成分
≤0.55 0.68
%
p
≤0.045 0.018
≤0.045 60°0
表2采用不同电流时试件的焊接工艺参数
焊接速度cm/min
焊接电流A 320~350 220 ~ 270
电弧电压V 32~35 22 ~ 27
25 ~ 40 28 ~ 40
Cu 0.16
热输入功kJ/mm 0.99 ~ 1.91 0.47 ~ 1.02
表3平对接坡口弯曲试验合格试件的焊接参数
焊接电流A 310~340 320~350 290 ~310
电弧电压V 31 ~34 32 ~35 29 ~31
1601工程机械与维修CM&M2014.02
焊接送度cm/min
25 ~ 40 28 ~ 43 22 ~41
热输入功kJ/mm
0.94 ~ 1.80 0.93 ~ 1.70 0.80 ~ 1.70
Ti
0.02 ~ 0.20 0.18
74 ~ 89 74 ~ 89 140 ~160 72~165
口型式与该标准是有区别的。比较有代表性的单面对接坡口有2种，本文分别叫做平对接坡口和T形对接坡口，如图1所示。
中型挖掘机结构件板厚r一般为10~ 20mm，其平对接焊缝多采用无钝边陡边坡口加垫板的结构，其坡口面角度β为 20°，坡口根部间障b为3~8mm，如图1a 所示。此结构如果采用水平焊接，其焊接工艺性较好。
结构件T形对接坡口采用小钝边（钝边c≤3mm）、单边V形坡口无垫板结构，坡口的根部间隙b为零，如图1b所示。
（2）不同坡口存在的问题
结构件在焊接坡口方面存在的问题，主要表现在以下3个方面：
采用有钝边无间隙坡口焊接时，母材会出现焊不透现象，结构强度不能达到最佳效果，焊接结构的稳定性不足。
采用无钝边无间隙坡口不适合机器人焊接，且焊接时母材会出现焊塌问题，焊塌部位易形成焊接缺陷。
采用有钝边有间隙坡口焊接时，工装复杂、不易设计，不适合批量生产，
不利于降低焊接成本。 4.坡口焊接试验
（1）平对接坡口
焊接平对接坡口试件时，若采用小电流进行焊接：焊接后其焊接线（焊缝）熔深较小。此时对该试件进行弯曲试验，可发现焊接线处出现明显的滑移裂纹。对于这种熔深小的焊接线，即使 UT探伤结果很好，在受到交变载荷的情