摘 要：液压挖掘机结构型配重以其经济、环保等特性正逐渐取代整体铸造配重。结构型配重是指通过一定工艺手段成型壳体，在壳体内腔浇灌特定比例混合物，并且在工艺方案实施时加强过程管理控制，利用新型工艺方案加工而成配重。

关键词：结构型配重；浇灌；过程管理

0 引言

配重是液压挖掘机重件之一，随着社会进步，工业发展，越来越多公司对其制造提出了新的要求。现阶段液压挖掘机整体铸造配重已经不符合经济、环保等生产要素。伴随企业对生产成本的控制，结合国家对企业环保的要求，很多厂家已经采用结构型配重，降低成本。所谓结构型配重是指利用板材通过模具成型、焊接等手段成型配重壳体，在壳体内腔灌装混凝土、生产废钢等达到设计要求，从而合理利用废弃资源，降低能源消耗，控制生产成本，达到高效、经济、环保等生产要求。

配重外观因参与整机造型，故必须模具成型。铸造型配重存在以下几方面缺点：①铸造工艺繁琐，耗时较长。铸造时熔炼废弃钢材能源消耗较大，并且工艺方案对于铸造时产生的热量控制困难，冷却后精度亦不容易保证。②环保、经济性差。③设计改进对工艺方案影响巨大。

该优化方案利用模具成型外壳，通过焊接筋板加强刚度，然后添加背板，以形成相对封闭的仓。通过该思路，可以减少能源消耗，最大限度地降低设计变更带来的影响。由传统的热铸加工改为新型工艺（模具成型、焊接）加工。

1 结构型配重内腔浇灌工艺方案简述

1.1 浇灌总要求以液压挖掘机9.2吨重配重为例，根据设计，壳体内腔体积约为1.5m3，配重壳体成型总重0.65T。经理论计算，综合比重5.7T/m3。以常规生铁为例，其比重约为7-7.8T/m3，水泥比重3.6-4.2T/m3。参考发现，因其综合比重较大，故灌装技术方案难度较大，需要进行部分实验及详细理论计算核实最终浇灌工艺方案。

1.2 实测结构性型配重壳体内腔体积。因添加筋板等工艺手段，为保证强度与质量，壳体体积与理论计算值存在误差。所以有必要以排水法实测壳体。具体操作如下：垫高壳体，用木楔堵住底部八个排水孔，记录水表读数，然后通过塑料软管接通水表与壳体，进行灌水，待水灌满至壳体上部浇灌口读取水表读数，计算内腔体积。

1.3 确定浇灌混合物最终配比。考虑此次填充料重量与体积参数，决定采用钢丸（直径3mm）、水泥、及生铁块（体积要求≤0.001m3）进行浇灌。利用实验数据计算，浇灌混合物综合比重取5.7T/m3，最终配比方案如下（用W代替重量）：

W水：W水泥=1：2

W水泥混合物：W钢丸=1：3

根据上述实验数据，可以计算得到钢丸与水、水泥最终混合物（后面均以“特定混合物”代替）综合比重约为4.22-4.4T/m3，此处计算以最小值4.2 T/m3计算，生铁块比重取值7.5 T/m3计算：假设V1为特定混合物体积，V2为生铁块体积，则列方程式如下所示：

4.2V1+7.5V2=8.55

V1+V2=1.5

计算得到：V1=0.82m3；V2=0.68m3

则特定混合物重量为3.444T，生铁块重量为5.106T。以实验配比计算需要钢丸重量2.583T，水泥574kg（取50kg/包，即12包 ）。

1.4 浇灌工艺方案。①将配重水平放置（安装座朝下），分别从各填充孔添加混制好的水泥与钢珠混合物，约300kg，然后填入生铁块一层（间隙需要用小体积铁块尽量填实），再浇入混合物一层，震动泵震实，如此堆积（堆积时要尽量使两端重量均匀，保证配重中心线达到要求），直到填充至内腔配重安装孔上端面平行，要求称重达到1.83T（若重量低于预测值，则需要添加小块铁块增重），详细记录过程各数据，及时填写下述表1（配重浇灌过程控制卡一）、表2（配重浇灌过程控制卡二）。②在第一步基础上整齐摆放一层生铁块，间隙用小铁块填实，加入混合物（堆积时要尽量使两端重量均匀，保证配重中心线达到要求），震实至配重高度1/2处，称重要求达到3.97T（若重量低于预测值，则需要添加小块铁块增重），详细记录过程各数据，及时填写表1、2；如此重复，按照表1、2要求，详细记录各称量位置处重量，并及时调整填充方法，直至最终浇灌结束。③清理现场，整理记录数据。④待72h水泥凝结之后，去除填充口砂石，封堵填充口。再次称重，记录相关数据，待检查合格之后交库。

表1

[＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&][测量位置

755mm

606mm

457mm

308mm

159mm

5mm][理想重量

2.5T

1.5T

1.5T

1.36T

1.26T

1.06T][占比

27.2

16.4

16.4

14.8

13.7

11.5][體积m3

0.5

0.3

0.297

0.27

0.25

0.21][称量重量][填充料记录][备注][配重浇灌过程控制卡一][备注][①测量位置是指从浇灌口至浇灌平面距离；

②占比是指每层填充体积占总体积比例 ]

表2

[＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&][测量位置

755mm

606mm

457mm

308mm

159mm

5mm

备注][理想重量

2.5

4

5.5

6.86

8.12

9.2][称量记录][调整][调整方案][调整后变化][备注][配重浇灌过程控制卡二][测量位置是指从浇灌口至浇灌平面距离]

2 结构性配重加工工艺方案过程控制重点

① 在保证重量达到图纸要求时，要使构件重心处于合理位置，壳体两侧需均匀添加填充混合物。②因该配重综合比重较大，添加废铁体积不宜过大，并且每层与每层之间间隔要保证水泥浆填充。实验完毕需要做碰撞实验进行验证。③浇灌过程中要及时称重，并记录相关数据。与过程控制卡不符时，及时调整填充方案，保证质量合格。④在浇灌过程中，注意搅拌机、抱钳、起吊工作安全事宜。

3 结束语

该工艺方案难点之处在于浇灌过程控制及调整方案。因生铁块可以采用企业产生的废弃钢料代替，故其体积及外形难以控制，因而以过程控制卡完全制约实际填充流程，存在不确定因素。可以根据企业的实际情况制定相关标准如：废钢体积要求、浇灌层高度、水泥层厚度、搅拌混合物配比等，以更好的解决企业实际情况。

作者简介：杨彦明，男，1987年6月生，甘肃金昌人，甘肃农业大学工学院2006届毕业生，现就职于贵州詹阳动力重工有限公司产品开发部从事工艺技术工作。