1.故障现象

　　随着自动化技术的发展，挖掘机斗杆逐步由机器人焊接代替手工焊接。某型号挖掘机斗杆在使用焊接机器人焊接(MAG焊)后，在斗杆II轴轴座环状焊缝出现裂纹，如图1所示。斗杆是挖掘机的关键结构件之一，在作业过程中承受交变载荷。本文分析斗杆II轴轴座环状焊缝裂纹产生的原因，并提出控制措施。

　　2.原因分析

　　焊缝裂纹可分为热裂纹和冷裂纹，其中热裂纹又分为结晶裂纹、高温液化裂纹和多边化裂纹;冷裂纹又分为延迟裂纹、淬硬脆化裂纹和低塑性脆化裂纹。斗杆II轴轴座环状焊缝裂纹的位置，处于轴座与斗杆板材接合部位，其中II轴轴座材质为35号锻钢，板材材质为Q345B钢板。焊接机器人焊后立即出现裂纹，初步判定是热裂纹中的一种。结晶裂纹是在焊缝液态金属结晶过程中，残余液态金属不能满足焊缝凝固和收缩需求而产生的裂纹。结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢和单相奥氏体钢的焊缝中，一般位于焊缝中心且沿焊缝中心纵向开裂。斗杆II轴轴座环状焊缝裂纹与结晶裂纹出现的位置及时间相符，由此可证明其为结晶裂纹。分析认为，产生结晶裂纹的因素主要有以下2个方面:一是金属材料中的金属元素及杂质增大脆性温度区，增大材料脆性敏感区;二是焊接工艺中存在的缺陷增大了焊缝应力、减小了液态金属的流动性和补充量。

　　3.母材化学元素的影响

　　由于焊缝中C、Mn、Si、S、P等化学元素对结晶裂纹影响较大，我们对II轴轴座和斗杆化学成分性能进行了分析。II轴轴座和斗杆的化学元素含量如表1和表2所示。

　　当焊缝中S、P含量过多时，会引起成分偏析，产生低熔点共晶，增加结晶裂纹倾向。当C含量过多时，会造成结晶温度区间增大，可导致脆性温度区间增大。Mn具有脱硫作用，当C含量小于0.16%时，随着锰硫比(Mn/S)的增大，结晶裂纹倾向减小;当C含量大于0.16%时，P对形成结晶裂纹的作用超过了S，增加Mn含量对结晶裂纹没有明显影响。Si含量较少时，有利于防止结晶裂纹的产生，但是当Si含量大于0.42%时，焊缝中会形成低熔点的硅酸盐，从而增加结晶裂纹倾向。从表1和表2可知，这2种钢材中的S、P元素含量在标准范围内，而Q345B材质中Si含量偏多，有可能增加结晶裂纹倾向。

　　通过对比斗杆其他位置焊缝，同样存在35号钢锻件与Q345B板材间的焊缝，但是并未出现焊缝裂纹，只有斗杆II轴轴座位置出现焊缝裂纹，由此可以推断，该焊缝裂纹与II轴轴座和斗杆的化学元素含量关联度不大。