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(chǎng) 李馳 原創(chuàng )
- 8183
1 矩形管制造方案的確定
矩形梁是攤鋪機機架的主要構件，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(cháng)1932mm，材質(zhì)為16Mn。與之配套的內管截面尺寸為310×206mm，長(cháng)2432mm。由于內管需在外管中自由伸縮，且設計要求內外管的彎曲，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(guò)調查研究，最終確定采用對稱(chēng)兩半折彎成槽形半殼，然后再焊接成型 的制造工藝。對稱(chēng)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
方形焊接構件大長(cháng)焊縫大截面熔敷必然造成較大的焊接變形，必須設法預防。
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(jìn)預留間隙90%左右；焊縫橫向收縮后，豎板兩端向內彎曲，使構件形成腰鼓狀；由于焊縫斷面大，輸入熱量多，必然引起較大的縱向電收縮，使構件在長(cháng)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(shí)不得不害開(kāi)重焊或造面整件報廢。即使變形得到糾正，也增加了構件的附加應力，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(shí)，焊縫線(xiàn)能量越大。造成的變形出越大；焊接大長(cháng)焊縫時(shí)，分段比直通焊變形要??；焊縫布置不對稱(chēng)或雖布置對稱(chēng)但不對稱(chēng)焊接，使焊縫部位偏離越嚴重，變形越大；構件剛性越小，變形越大。
根據以上分析，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：設計合理的坡口尺寸，制訂最佳焊接規范。采取合理的焊接順序和回強工藝管理等。
2.2 焊接坡口設計
焊接接頭口設計在焊接工程中設計中是較薄弱的環(huán)節，主要是許多鋼結構件的結法治坡口設計不是出自焊接工程技術(shù)人員之手，硬性套標準和工藝性能較差的坡口屢見(jiàn)不鮮。坡口形式對控制焊縫內部質(zhì)量和焊接結構制造質(zhì)量有著(zhù)很重要作用。坡口設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(wèn)題。應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，即可根據兩者關(guān)系列表分析，處理數據，進(jìn)行優(yōu)化設計，最后確定矩形管對接焊縫破口形式（圖2）。
2.3 焊接規范
通過(guò)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，焊接速度等可根據設備型號調節。
2.4 焊接順序
焊接順序涉及結構的應力和變形。為減少變形，矩形對接焊的焊接順序應尊循以下原則：采取分層分段對稱(chēng)跳焊，其產(chǎn)生的焊接變形比直通焊小。直通擺動(dòng)焊時(shí)，焊接開(kāi)始所形居的較窄的塑性變形區只出現一次，而且由于連續擺動(dòng)焊接，熱量輸入多，受熱面積大，被壓縮造成的塑性變形區域大，因而次序卻后殖余變表出很大。分層分段跳焊時(shí)，每一層截面都很小，所需熱量就小，且每一層又分若干段進(jìn)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(chǎng)，每次都出現一個(gè)較窄的塑性變形區，因而其塑性變形區的平均寬度（即橫向收縮的尺寸）要比相應分層直通焊小，縱向收縮也小，比起直通連續一次填滿(mǎn)的擺動(dòng)焊接變形就更小。
根據上述分析，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應采用比焊1較大的焊接規范，以產(chǎn)生較大的反向力，使原變形得到矯正，接著(zhù)采取同樣方法焊3和4，焊接規范要比焊1、2大一些。
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