全球微速讯：液压缸大长厚比阀座焊接工艺探讨

摘要:通过分析与实验结合的方法，对液压缸大长厚比阀座的焊接工艺进行了研究。分析表明:液压缸阀座工作平面需要很高的平面度，而其与缸筒连接的焊缝为非对称结构，焊接后受热收缩及协调变形的影响，阀座平面中间向上凸起，平面度大大超出设计要求。要确保精加工后的阀座焊接后平面度能满足设计要求，必须采取合理的焊接结构设计，焊接顺序、以及控制热输入等工艺措施。实验结果表明，本文拟定的工艺方案完全达到了设计要求，并已稳定投入焊接生产。

关键词:长厚比;阀座;焊接;工艺;研究

(资料图)

1问题提出

阀座为焊接在油缸体上的带孔长方体，用来安装各种液压控制阀并沟通主油路和控制回路。其与液压阀相接的平面需要有要求很高的平面度和粗糙度来保证密封效果，确保动作执行机构的运动精度和负载稳定性［1］。与功能复杂的液压控制阀相连的阀座具有较大的平面和较小的厚度，通常长度大于厚度的3倍。阀座的典型结构如图1所示。由图1可知，阀座平面度要求≤0．025mm，表面粗糙度≤1．6μm。传统工艺为保证精度，先将铣床加工后的阀座焊接于缸体上，然后再采用专用工装将缸体固定于工装台上，阀块平面朝上，校平，用平面磨床磨削上平面至要求的精度［2］。阀座焊于缸体上后装夹、校平困难，高精度平面只能单件生产，效率低下，不适合大规模工业生产。先焊后磨的工艺在磨削过程中产生的粉末易残留在油道中不利于产品清洁度，易引起堵塞油路、降低液压阀的控制精度。通过分析后，提出阀座先批量磨削、清洗后再焊接的工艺，可以大大提高生产效率，降低碳排放。此工艺存在的最大难点为平面磨削阀座焊接后产生热变形［3］，造成平面度超差。为此进行了大量理论分析和工艺试验，验证了焊接条件下各因素对阀座平面度的影响，最终制定了合理的焊接工艺，阀座平面度达到了设计要求。

2焊接变形工艺试验

2.1阀座焊前准备

阀座在焊接前批量磨削平面，随机抽检4件采用三坐标检测平面度，检测结果见表1。从表中数据可以看出，阀座经平面磨后平面度为0.0026～0．0107mm，远小于0．025mm，符合设计要求。

2.2焊接条件

(1)焊接试件材质级规格见表2。(2)焊接方法选择。阀座焊缝既要承受油压的作用力，又要密封，根据各种焊接方法的特性确定选择手工钨极氩弧焊。(3)焊接材料选择。选用EＲ50-6，φ3．2(GB/T8110)实芯焊丝。(4)保护气体。氩气99．99%以上，流量10～15L/min。(5)焊接顺序。按照常规氩弧焊焊接工艺，焊接完缸底环焊缝后从阀座的一条短边开始焊接，首尾相接连续焊接两层。(6)焊接工艺规范及焊接参数表3。

2.3焊后阀座平面度检测

随机抽检4件，检测结果见图2及表4。从以上检测结果看，平面度分布范围为0．0362～0．0743mm，均大于0．025mm，不满足设计要求。

3阀座焊接变形理论分析

(1)焊缝在高度方向为非对称结构，根据焊接变形理论，阀座焊接后变形方向如图3所示。焊接参数不合适引起变形量变大。(2)焊接缸底焊缝后再焊接阀座，因缸底具有较高温度，冷却后阀座产生协调变形如图4所示。(3)阀座与缸筒外圆接触，若阀座圆弧过大，仅中间与缸筒接触，两端悬空，焊缝在冷却过程中形成附加变形如图5所示。

4变形影响因素重要程度验证试验

(1)针对以上分析的几个造成变成超差的原因进行分别试验，考查电流大小对变形量的影响，在焊接前准备和焊接条件不变情况下，仅改变焊接电流，分为220A、240A进行对比，6件缸体按照阀座钢码顺序，做不同的工艺分组，见表5，焊前焊后阀座平面度检测结果，见表6。(2)从1、2号阀座和3、4号阀座焊接变形量来看，降低焊接电流，阀座平面度变形量明显减小，但比0.025mm大。从3、4号阀座和5、6号阀座来看无论是连续焊接还是断续分散热量焊接，变形量都很大，说明第一层焊后冷却再焊第二层对变形量的影响不大［5］。(3)考查环焊缝焊接后，缸底冷却收缩对阀座平面度的影响:将4件阀座分成两组，1、2号阀座在焊接完缸底环焊缝后焊接阀座，3、4号阀座在缸底环焊缝焊接冷却至室温后再焊接阀座。焊接顺序调整为，第一层先焊两条短边，再焊接两条长边，第二层从短边开始顺时针整圈焊完，焊前焊后阀座平面度检测结果见表7。(4)环缝焊后接着焊阀座2件，阀座颜色较深，见图6。(5)环缝冷却后再焊阀座2件，阀座颜色浅，平面清洁无锈蚀，见图7、图8。缸底环焊缝冷却收缩阀座平面协调变形数据见表7，从以上结果看，通过调整焊接顺序后，对阀座平面影响最大的是缸底环焊缝冷却收缩时产生的协调变形［6］。

5结论

介绍了液压缸大长厚比阀座焊接工艺研究，通过理论分析及实验验证证明，得到以下结论:(1)通过调整焊接顺序后，在焊接电流为220A的情况下，缸底环缝焊接冷却后焊接阀座的平面度在0.0241～0．0248mm之间，满足设计要求;(2)经过再现性验证(缸底环缝焊接冷却后焊接阀座)，该种工艺方案是可行的。

作者：陈云周 吴俊逸 邓昊