1 故障現(xiàn)象

某型挖掘機(jī)投放市場(chǎng)一段時(shí)間后，部分挖掘機(jī)燃油箱安裝座端部出現(xiàn)焊縫開(kāi)裂故障,，造成燃油箱底部鋼板出現(xiàn)裂縫,，導(dǎo)致燃油箱漏油,。燃油箱底部鋼板開(kāi)裂位置如圖 1 所示。

2 故障排查 

燃油箱底座焊縫開(kāi)裂造成燃油箱底部鋼板開(kāi)裂并漏油,，主要有以下 2 方面原因：一是燃油箱底座焊縫存在焊接質(zhì)量問(wèn)題,，二是燃油箱底座結(jié)構(gòu)不合理,。為此我們進(jìn)行了以下排查,。

2.1 檢查燃油箱底座焊縫質(zhì)量

燃油箱底座由厚度為 4.5mm 的 Q235B 鋼板折彎成槽形，再將兩邊采用斷續(xù)焊的方法焊接在燃油箱底部,，焊縫為角焊縫,，焊腳尺寸為4mm。為了判斷焊接質(zhì)量是否符合技術(shù)要求,，我們分別對(duì)開(kāi)裂位置的焊縫進(jìn)行超聲波探傷和斷面剖切檢查,，經(jīng)過(guò)探傷和檢查焊縫質(zhì)量良好,，不存在焊接缺陷,。

2.2 檢查燃油箱底座受力情況

我們應(yīng)用 ANSYS 仿真軟件，對(duì)挖掘機(jī)工作時(shí)燃油箱底座受力情況進(jìn)行分析,。分析結(jié)果顯示,，挖掘機(jī)在進(jìn)行挖掘時(shí)燃油箱底座僅受到壓力,，焊縫受力較小,。挖掘機(jī)在進(jìn)行回轉(zhuǎn)時(shí)燃油箱底座受到較大的橫向載荷，焊縫受力較大,。尤其是燃油箱加滿燃油,、挖掘機(jī)做連續(xù)回轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，燃油箱與底座的焊縫會(huì)受到很大的橫向沖擊力及拉應(yīng)力,。

燃油箱通過(guò)底座固定在挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)上,，在挖掘機(jī)進(jìn)行回轉(zhuǎn)時(shí)，燃油箱和燃油產(chǎn)生的離心力以及燃油箱內(nèi)部燃油晃動(dòng)時(shí)的沖擊力,，都集中到底座上,，使燃油箱底座焊縫受力較大。特別是挖掘機(jī)做回轉(zhuǎn)動(dòng)作的啟動(dòng)和停止瞬間,，底座焊縫承受的沖擊力更大,。通過(guò)仿真分析發(fā)現(xiàn)，燃油箱底座受到的沖擊力并不是均勻分布到底座上,，而從底座中間至兩端逐漸增大,，最大的受力位置集中于底座的兩端，造成底座兩端的焊縫出現(xiàn)應(yīng)力集中,，挖掘機(jī)長(zhǎng)工作時(shí)間較長(zhǎng)后就會(huì)導(dǎo)致其焊縫開(kāi)裂,。

如果燃油箱底座焊縫開(kāi)裂初期不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著焊縫開(kāi)裂的延伸,，會(huì)造成燃油箱底板母材出現(xiàn)裂縫,，從而導(dǎo)致燃油的泄漏。由此可見(jiàn)，造成燃油箱漏油主要原因是燃油箱底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,，使其端部位置出現(xiàn)應(yīng)力集中,，從而引發(fā)該故障。

3 燃油箱修復(fù)方法

查明故障原因后,，我們迅速對(duì)所有已銷售該型挖掘機(jī)的燃油箱進(jìn)行了檢查,，并對(duì)出現(xiàn)裂縫的燃油箱進(jìn)行了修復(fù)，具體修復(fù)方法如下所述,。

3.1 修復(fù)裂縫

首先將燃油箱底座切割下來(lái)，找到燃油箱箱體發(fā)生裂縫的位置,，某個(gè)燃油箱底板裂縫如圖 2 所示,。

修復(fù)燃油箱底部裂縫的方法如下：

先使用磨光機(jī)沿裂縫磨出溝槽，再用焊機(jī)將溝槽填平,，最后將焊縫打磨平整,。由于燃油箱箱體板厚為 4.5mm，所磨溝槽過(guò)深容易切透,，過(guò)淺焊接不夠牢固,，所以磨削深度以3mm 為宜,。

3.2 增加 U 形板

為了解決燃油箱底座端部焊縫應(yīng)力集中問(wèn)題,，我們?cè)谌加拖涞鬃瞬垦a(bǔ)焊 1 塊 U 形板，U 形板周圈焊接在燃油箱底板上,，使燃油箱底座的受力由 2 個(gè)端部，轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚍植嫉饺加拖涞装迳?，達(dá)到增加受力面積的效果,。為了消除焊接收弧時(shí)造成的應(yīng)力集中,，燃油箱底座端部預(yù)留 5mm 不予焊接,。消除燃油箱底座應(yīng)力集中的方法如圖 3 所示。

4 燃油箱底座改進(jìn)方法

4.1 改進(jìn)結(jié)構(gòu)

為了避免以后制作的燃油箱底座再次出現(xiàn)開(kāi)裂故障,，需從減小應(yīng)力集中入手改進(jìn)其結(jié)構(gòu)。為此,，我們將燃油箱底座改進(jìn)為模具模壓成型的凹槽結(jié)構(gòu),，這樣就可以保證底座四周均可以焊接,，以增加焊縫長(zhǎng)度,，減小焊縫受力,，且能保證各條焊縫受力均勻，由此避免了底座端部焊縫出現(xiàn)應(yīng)力集中問(wèn)題,。

4.2 重新設(shè)計(jì)焊縫

為了加強(qiáng)燃油箱底座焊縫受力能力,，我們根據(jù)燃油箱箱體尺寸重新設(shè)計(jì)焊縫，使底座兩端焊縫與燃油箱箱體側(cè)面的焊縫連成一體,，這樣不僅可以有效消除焊縫應(yīng)力集中,，而且在挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)可使底座的受力均勻地傳遞到燃油箱側(cè)面。改進(jìn)后的燃油箱底座結(jié)構(gòu)及焊接方法如圖 4 所示,。

5 改進(jìn)效果

上述燃油箱修復(fù)方法和新燃油箱底座改進(jìn)方法實(shí)施后生產(chǎn)的該型號(hào)挖掘機(jī),，已有 1000 多臺(tái)的市場(chǎng)保有量，這些挖掘機(jī)有的工作時(shí)間已超過(guò) 8000h,，再?zèng)]有出現(xiàn)過(guò)燃油箱底座開(kāi)裂,、燃油箱漏油問(wèn)題。

作者：朱東烈 魏敬成 王成

來(lái)源：《工程機(jī)械與維修》2018年第4期