行车梁的制作和焊接

汪广全

【摘 要】介绍50t行车梁制作和焊接梁的方法,通过减少材料切割变形,选择最佳焊接方法和工艺、焊接参数等来指导生产,确保50t行车梁钢结构焊接质量. 【期刊名称】《安徽冶金科技职业学院学报》 【年(卷),期】2011(021)004 【总页数】4页(P9-11,17)

【关键词】切割方法;行车梁;焊接参数 【作 者】汪广全

【作者单位】马钢姑山矿业有限责任公司 安徽马鞍山243181 【正文语种】中 文 【中图分类】TG457.11

白象山铁矿是马钢重要后备在建矿山,其主井井塔是具有徽派风格的标志性建筑,其主井井塔在+71 m处,安装一台50 t行车,行车的安装直接影响到装饰工期进度,而工字梁的制作和焊接又是其重中之重。该梁长9500 mm,高1050 mm,重达2.3 t,设计采用低合金钢Q235B级钢板。其力学性能见表1,化学成分见表2。

50t行车梁主要为4根带翼板的典型工字梁如图1,全梁结构主要为顶板、底板、腹板和翼板组成。具体切割材料尺寸如表3。

为保证焊接梁的质量。首先应从下料着手,减少板材的变形。钢板在切割机切割过程中,其割口附近的温度过高,导致钢板内外不均匀受热和冷却,引起板材的不同程度

弯曲或移位,称之为切割变形,严重情况下导致下料件报废。为此,采取适当的切割工艺能有效降低板材的变形。我们采取以下几种控制变形的方法:

正确选择切割参数(结合设备使用说明书)。数控火焰切割机的使用,除了对切割燃气、切割厚度以及切割速度的控制之外,在配件搭配上也应该有所选择,特别是针对不同厚度的切割材料,其割嘴的选择尤为重要,通常在50 mm以内的钢板用1#-4#割嘴,在生产实践,经过比较2#较适合用于20以内的钢板,3#用于30 mm钢板,既能保证切割质量,又能保证适当的速度。切割氧的压力不能过低,也不能过高。若切割氧压力过高,则切割缝过宽,切割速度降低,不仅浪费氧气,同时还会使切口表面粗糙,而且还将对割件产生强烈的冷却作用。若氧气压力过低,会使气割过程中的氧化反应减慢,切割的氧化物熔渣吹不掉,在割缝背面形成难以清除的熔渣粘结物,甚至不能将工件割穿。切割板材时选用规格参数见表4。

适当切割速度或提前预热。气割速度与工件的厚度有关,工件愈厚,气割速度愈慢,相反,气割速度应较快。气割时要求焊接火焰应有足够的温度,体积要小,焰芯要直,热量要集中。预热火焰的作用是把金属工件加热至金属在氧气中燃烧的温度,并始终保持这一温度,同时还使钢材表面的氧化皮剥离和熔化,便于切割氧流与金属接触,同样可以提高切割速度。

利用冷缩补偿原则,根据经验公式,切割变形后变形缩短补偿值一般为长宽各自方向的1-1.5‰,下料前加以补偿。

采用不同的切割方法。板厚10 mm和14 mm的薄板由于受热易变性,在开始切割零件时可不从钢板边缘切入,而采用穿孔办法是钢板边缘成封闭状态,且钢板边缘的割缝与钢板边缘有一定距离,这样可限制因变性而引起的零件尺寸偏差。30 mm的钢板因较厚,切割时相对不易变形,生产中则采用的是边缘切割。

通过以上技术措施,下料切割变形基本达到生产所需精度要求,生产效率也有了较大的提高。切割变形是可控的,满足生产需要。

根据现有条件,结合手工电弧焊和埋弧焊特点,决定采用二种弧焊相结合。埋弧焊焊接电流大,速度高,但只适用于平焊位置,且不能直接观察,电弧与坡口的相对位置,易焊偏。而手弧焊焊接速度慢,且能直接观察,电弧与坡口相对位置。故采用二种焊接方法,弥补各自不足。

手弧焊:焊条采用 E4303(J422)直径为Φ3.2 mm或Φ4 mm。 埋弧焊:焊条选用 H08A,Φ4.8 mm,焊剂选用H J430。

梁的顶板、底板与腹板主焊缝为一级焊缝,其余为二级焊缝,因而技术要求高,主焊缝需100%超声波探伤。

由于梁长度达到9500 mm,梁的腹板、顶板和底板需拼装焊接,形成整块顶板、底板和腹板,再进行梁的拼装焊接。

梁的坡口角度、间距、钝边、焊接填充量质量要求高,另外梁的长度较大,易变性,变形后难以校正,为了保证梁的质量要求,我们从焊接坡口角度、钝边间隙,焊接参数、焊接顺序和优良的焊接工艺来保证。

在胎架上定位拼接。首先把顶板放在胎架上用码板固定,先划顶板中心线,再划出腹板、翼板的装配线,顶板和腹板拼装好,手工点焊而后采用手弧焊打底,打底完成后焊缝清根打磨进行焊缝初检,符合质量要求后,再在胎架上拼接底板,再焊接腹板与底板,与顶板焊接工艺一样,接着焊接拼装翼板,同样需打底清根打磨,手弧焊初步结束。梁的雏形基本形成。

原则上先焊主要焊缝,后焊接次要焊缝,点焊和打底焊采用手弧焊,中焊和满足焊缝高度采用埋弧焊,焊缝高度≥8 mm,每层焊接完后均需清根打底,24小时后超声波探伤,符合要求后在弧焊。

为保证梁的焊接质量,根据设计结构要求,按《钢结构工程施工质量验收规范》G B50205-2001进行制作和验收。 (1)对接焊缝坡口

顶板和底板、腹板因钢板长度不足,均采用拼装焊成上、底板和腹板。通常Q235B钢板长度为9000 mm或6000 mm,故9500 mm长度需拼焊。拼焊时采用手工打底,清根打磨后采用埋弧焊。埋弧焊缝美观、平整度好,而且探伤合格率高,在实际生产中,其坡口采用双 Y型(见图2)。

a为手工打底焊,清根打磨后采用 b、c埋弧焊,符合焊缝技术要求即焊缝高度≥8 mm。

(2)顶板、底板、翼板与腹板焊接坡口采用带钝边双单边V型坡口如图3。 焊接首先用手弧焊a,清根打磨探伤后,符合要求再用埋弧焊b和c焊接完毕后均需清根打磨探伤,符合技术要求后方能进行下道工序。 3、焊接参数选择

手弧焊接电流是最主要的参数,焊接电流过大时易导致咬边、烧穿、气孔等缺陷,电流太小时易造成未透焊、气孔、夹渣等缺陷,选择电流的原则是满足焊接质量时,尽量选用较大电流,手弧焊接参数见表5。

埋弧焊的焊接工艺参数主要有:焊接电流、电弧电压和焊接速度等。在其他条件不变时,焊接电流与焊缝熔深几乎成正比,电流过大,焊缝形状系数下降,易形成烧穿,过小,易产生缺陷;在其他条件不变时,电弧电压增加,焊缝熔深和余高则有所减小,焊缝宽度显著增加;焊接速度对熔深和熔宽也有一定明显的影响。综合各种因素的影响,其焊接参数见表6。

针对Q235B板材,选择合理的切割方法、焊接坡口及焊接参数和焊接工艺,50t行车工字梁制作完全符合工程技术要求。

【相关文献】

[1] 编委会.焊接手册[M].北京:机械工业出版社,1992 [2] 编委会.焊接技术[M].北京:国防工业出版社,1978 [3] 编委会.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2004