工程機械用矩形管焊接工藝
- 2016-03-14 11:09:00
- 路橋集團柳州筑路機械廠 李馳 原創(chuàng)
- 8617
1 矩形管制造方案的確定
矩形梁是攤鋪機機架的主要構(gòu)件，其強度，剛度等機械性能都要求較高。圖1是HTH5000型攤鋪機機架使用的收縮梁我眨截面，長1932mm，材質(zhì)為16Mn。與之配套的內(nèi)管截面尺寸為310×206mm，長2432mm。由于內(nèi)管需在外管中自由伸縮，且設(shè)計要求內(nèi)外管的彎曲，扭曲及平行度等偏差不大于1.2mm，制作技術(shù)難度較大。為此，通過調(diào)查研究，最終確定采用對稱兩半折彎成槽形半殼，然后再焊接成型 的制造工藝。對稱的兩根槽形半梁用大型折彎壓制成型，按工藝要求加工對接焊坡口，預(yù)留間隙拼接，采用CO2氣體保護焊接施焊。
2.1 控制焊接變形
方形焊接構(gòu)件大長焊縫大截面熔敷必然造成較大的焊接變形，必須設(shè)法預(yù)防。
主要的變形形式是：橫向收縮變形，使矩形斷面尺寸受到影響，每邊約需縮進預(yù)留間隙90%左右；焊縫橫向收縮后，豎板兩端向內(nèi)彎曲，使構(gòu)件形成腰鼓狀；由于焊縫斷面大，輸入熱量多，必然引起較大的縱向電收縮，使構(gòu)件在長度方向形成撓曲變形；不合理焊接造成的扭曲變形。矯正十分因難，有時不得不害開重焊或造面整件報廢。即使變形得到糾正，也增加了構(gòu)件的附加應(yīng)力，對使用不利。
從焊接變形理論知道，影響焊接變形大小主要因素是：焊縫尺寸愈大，熔敷金屬愈多，變形愈大；焊縫尺寸相等時，焊縫線能量越大。造成的變形出越大；焊接大長焊縫時，分段比直通焊變形要??；焊縫布置不對稱或雖布置對稱但不對稱焊接，使焊縫部位偏離越嚴(yán)重，變形越大；構(gòu)件剛性越小，變形越大。
根據(jù)以上分析，在保證焊縫質(zhì)量的前提下，減少和控制變形的主要途徑是：設(shè)計合理的坡口尺寸，制訂最佳焊接規(guī)范。采取合理的焊接順序和回強工藝管理等。
2.2 焊接坡口設(shè)計
焊接接頭口設(shè)計在焊接工程中設(shè)計中是較薄弱的環(huán)節(jié)，主要是許多鋼結(jié)構(gòu)件的結(jié)法治坡口設(shè)計不是出自焊接工程技術(shù)人員之手，硬性套標(biāo)準(zhǔn)和工藝性能較差的坡口屢見不鮮。坡口形式對控制焊縫內(nèi)部質(zhì)量和焊接結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量有著很重要作用。坡口設(shè)計必須考母材的熔合比，施焊空間，焊接位置和綜合經(jīng)濟效益等問題。應(yīng)先按下式計算橫向收縮值ΔB。
ΔB=5.1Aω/t+1.27d
式中Aω——焊縫橫截面積，mm3 ,t——板厚，mm，d——焊縫根部間隙，mm。
找出ΔB與Aω的關(guān)系后，即可根據(jù)兩者關(guān)系列表分析，處理數(shù)據(jù)，進行優(yōu)化設(shè)計，最后確定矩形管對接焊縫破口形式（圖2）。
2.3 焊接規(guī)范
通過工藝試驗和工藝分析，確定矩形管對接焊縫采用雙層CO2氣體保護焊。焊接材料用H08Mn2SiA，φ1.2焊絲；保護氣體為純CO2氣體；第一層焊縫的焊接電流為200—250A，第二層為240—320A；焊接電壓為15—20L/min。工藝要求是：第一怪焊縫必須焊透，保證背面成型良好；焊接電流，電弧電壓，送絲速度，焊接速度等可根據(jù)設(shè)備型號調(diào)節(jié)。
2.4 焊接順序
焊接順序涉及結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形。為減少變形，矩形對接焊的焊接順序應(yīng)尊循以下原則：采取分層分段對稱跳焊，其產(chǎn)生的焊接變形比直通焊小。直通擺動焊時，焊接開始所形居的較窄的塑性變形區(qū)只出現(xiàn)一次，而且由于連續(xù)擺動焊接，熱量輸入多，受熱面積大，被壓縮造成的塑性變形區(qū)域大，因而次序卻后殖余變表出很大。分層分段跳焊時，每一層截面都很小，所需熱量就小，且每一層又分若干段進行跳焊，每焊一段其本上都是在冷鋼板上重新建立一次溫度場，每次都出現(xiàn)一個較窄的塑性變形區(qū)，因而其塑性變形區(qū)的平均寬度（即橫向收縮的尺寸）要比相應(yīng)分層直通焊小，縱向收縮也小，比起直通連續(xù)一次填滿的擺動焊接變形就更小。
根據(jù)上述分析，矩形管對接焊縫采取分段跳焊，可按圖3所示順序施焊。即先焊焊縫1，翻面焊焊縫2，焊2應(yīng)采用比焊1較大的焊接規(guī)范，以產(chǎn)生較大的反向力，使原變形得到矯正，接著采取同樣方法焊3和4，焊接規(guī)范要比焊1、2大一些。
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