工程機械采用大量矩形管鋼結構件。進口機一般選用軋製型的矩形管材,我國鋼材市場隻供應工字鋼、槽鋼、角鋼等型材,很難買到矩形管,特別是大截麵尺寸的矩形管。我廠在研製HTH5000型水泥混凝土滑模攤鋪機時,摸索出一套製造矩形管的經驗。
矩形管製造方案的確定
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麵,長1932mm,材質為 16Mn。與之配套的內管截麵尺寸為310×206mm,長2432mm。由於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於1.2mm,製zhi作zuo技ji術shu難nan度du較jiao大da。為wei此ci,通tong過guo調tiao查zha研yan究jiu,最zui終zhong確que定ding采cai用yong對dui稱cheng兩liang半ban折zhe彎wan成cheng槽cao形xing半ban殼ke,然ran後hou再zai焊han接jie成cheng型xing的de製zhi造zao工gong藝yi。對dui稱cheng的de兩liang根gen槽cao形xing半ban梁liang用yong大da型xing折zhe彎wan壓ya製zhi成cheng型xing,按an工gong藝yi要yao求qiu加jia工gong對dui接jie焊han坡po口kou,預yu留liu間jian隙xi拚pin接jie,采cai用yongCO2氣體保護焊接施焊。
2 焊接工藝
控製焊接變形
方形焊接構件大長焊縫大截麵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,使矩形斷麵尺寸受到影響,每邊約需縮進預留間隙90%左右;焊縫橫向收縮後,豎板兩端向內彎曲,使構件形成腰鼓狀;由於焊縫斷麵大,輸入熱量多,必然引起較大的縱向電收縮,使構件在長度方向形成撓曲變形;buhelihanjiezaochengdeniuqubianxing。jiaozhengshifenyinnan,youshibudebuhaikaizhonghanhuozaomianzhengjianbaofei。jishibianxingdedaojiuzheng,yezengjialegoujiandefujiayingli,duishiyongbuli。
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小;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,在保證焊縫質量的前提下,減少和控製變形的主要途徑是:設計合理的坡口尺寸,製訂最佳焊接規範。采取合理的焊接順序和回強工藝管理等。
焊接坡口設計
焊han接jie接jie頭tou口kou設she計ji在zai焊han接jie工gong程cheng中zhong設she計ji中zhong是shi較jiao薄bo弱ruo的de環huan節jie,主zhu要yao是shi許xu多duo鋼gang結jie構gou件jian的de結jie法fa治zhi坡po口kou設she計ji不bu是shi出chu自zi焊han接jie工gong程cheng技ji術shu人ren員yuan之zhi手shou,硬ying性xing套tao標biao準zhun和he工gong藝yi性xing能neng較jiao差cha的de坡po口kou屢lv見jian不bu鮮xian。坡po口kou形xing式shi對dui控kong製zhi焊han縫feng內nei部bu質zhi量liang和he焊han接jie結jie構gou製zhi造zao質zhi量liang有you著zhe很hen重zhong要yao作zuo用yong。坡po口kou設she計ji必bi須xu考kao母mu材cai的de熔rong合he比bi,施shi焊han空kong間jian,焊han接jie位wei置zhi和he綜zong合he經jing濟ji效xiao益yi等deng問wen題ti。應ying先xian按an下xia式shi計ji算suan橫heng向xiang收shou縮suo值zhiΔB。
ΔB=5.1Aω/t 1.27d
式中Aω——焊縫橫截麵積,mm³ ,t——板厚,mm,d——焊縫根部間隙,mm。
找出ΔB與Aω的關係後,即可根據兩者關係列表分析,處理數據,進行優化設計,最後確定矩形管對接焊縫破口形式(圖2)。

焊接規範
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,保證背麵成型良好;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。
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cai取qu分fen層ceng分fen段duan對dui稱cheng跳tiao焊han,其qi產chan生sheng的de焊han接jie變bian形xing比bi直zhi通tong焊han小xiao。直zhi通tong擺bai動dong焊han時shi,焊han接jie開kai始shi所suo形xing居ju的de較jiao窄zhai的de塑su性xing變bian形xing區qu隻zhi出chu現xian一yi次ci,而er且qie由you於yu連lian續xu擺bai動dong焊han接jie,熱re量liang輸shu入ru多duo,受shou熱re麵mian積ji大da,被bei壓ya縮suo造zao成cheng的de塑su性xing變bian形xing區qu域yu大da,因yin而er次ci序xu卻que後hou殖zhi餘yu變bian表biao出chu很hen大da。分fen層ceng分fen段duan跳tiao焊han時shi,每mei一yi層ceng截jie麵mian都dou很hen小xiao,所suo需xu熱re量liang就jiu小xiao,且qie每mei一yi層ceng又you分fen若ruo幹gan段duan進jin行xing跳tiao焊han,每mei焊han一yi段duan其qi本ben上shang都dou是shi在zai冷leng鋼gang板ban上shang重zhong新xin建jian立li一yi次ci溫wen度du場chang,每mei次ci都dou出chu現xian一yi個ge較jiao窄zhai的de塑su性xing變bian形xing區qu,因yin而er其qi塑su性xing變bian形xing區qu的de平ping均jun寬kuan度du(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的擺動焊接變形就更小。
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,翻麵焊焊縫2,焊2應采用比焊1較大的焊接規範,以產生較大的反向力,使原變形得到矯正,接著采取同樣方法焊3和4,焊接規範要比焊1、2大一些。
按照擬定工藝方案製造的矩形管,外形尺寸公差及各項技術指標達到設計要求,解決了HTH5000型水泥攤鋪機國產化製造的關鍵材料替代問題。
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