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机车工字型中梁组焊工装设计及焊接变形控制
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&&新西兰机车中梁为工字型梁,总长16400mm.对于中梁钢结构的组对和焊接,其难点在于上下盖板厚度不一,上盖板为20mm,下盖板为40mm,上下盖板焊后容易产生角变形,纵向焊后容易产生下挠度.通过对中梁焊接工艺和工装设计研究,采用工艺放量,反变形,设计和研究中梁组对工装、夹紧装置和焊接翻转工装,机械火焰矫正等方法,控制焊接变形,保证中梁尺寸精度和焊接质量.中梁组对胎
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卸船机焊接工艺及质量控制探讨
箱形结构是一种稳定性能好、结构承载性能高的钢架结构，在一些大型机械设备中经常用到的钢结构形式。在卸船机设备的制作和安装中，钢结构箱形梁结构具有十分重要作用，它的承载性好，便于对货物进行装载与卸载，具有抗扭刚度大，抵抗结构的正负弯矩等特征，在工作作业的过程中，动力特性好，而且收缩变形量小等特点，成为卸船机载设备中常用的设备之一。因此，为了有效的提高卸船机械设备的梁箱制作质量，就需要采用合理的焊接工艺，来优化设备的质量控制。
1箱形梁的结构及焊接方法的选定
箱形梁的结构稳定，承载的货物比较重，而且连接的部位比较多，外形的尺寸也比较大，要求的制作过程也比较复杂，需要采用优质的钢材作为原材料，对各个部分的焊接技术要求非常严格。在一些大型卸船机设备企业中采用材料为Q345C钢材作为箱形梁的材质，其他的设备均采用焊接件，其焊接工作量大，要求的标准也非常高，焊接质量需要安装标准来完成，焊接的技术标准与难点都非常大。在焊接的过程中，如果采用焊条电弧焊，热输入大，这样就容易造成钢材变形，焊接的接缝难以处理，而且焊接的过程难以控制，质量也很难保证，生产效率不高。因此，通过对CO2焊接、埋弧焊与焊条电弧焊等焊接技术工作进行实验与对比分析，综合各个焊接技术的优点，在焊接的过程中，对钢板的平行对接采用埋弧焊对焊接的焊缝进行处理，其余的焊接工艺都采用CO2焊接技术进行处理，使得产品在焊接的过程中，不会产生变形、焊缝难以处理的问题，这样不仅能够保证产品的焊接质量与技术，提高产品的生产效率，同时还能够降低焊接的成本。
2焊接坡口形式的处理
箱形梁箱体焊缝处理要满足承受压应力的要求，在卸船梁箱体焊接中，要综合分析箱体连接的胶轴板、拉杆处焊缝所承受的压力，根据各个接缝压应力的要求，结合图纸设计的要求，在焊缝处做坡口处理，方便在焊接的过程中，对各个焊缝有效的处理，使得部件之间的连接没有任何缺陷，这样才能有效的保证箱形梁本身承载能力达到要求，并能够承载外界的拉力载荷。在焊接时，由于各个受拉的接头之间为不等厚度的钢材对接，需要将钢板削成坡度，按照中心线对齐的方式进行焊接。例如按照JGJ81-2002的标准规定坡度≦1:2.5，AWS规定坡度蕊1:4，在焊接的过程中都要严格遵守标准的规定；TBJZ-85标准规定箱形梁箱体的受拉或拉压接头坡度≦1:8等等，因此对卸船机大梁的焊接采用AWS规定坡度进行焊接，以便于对各个焊缝进行处理，而且也能够保证对焊缝充分焊透，提高焊缝接头的施工质量，满足设计的压应力的要求。例如下图1，在对不同的钢板焊接时，采用全焊透的V形接口进行焊接，各个坡口的焊接形状与尺寸见图1，使得焊接稳定性良好。在焊接时，为了减小焊道过热，引起钢材变形，就需要对焊接过程进行处理，优化焊接的工艺与方法，提高焊接的质量，减少焊接过程中因为过热而产生的细化晶粒，保证在焊接的过程中不会出现其他杂质，在对焊接的坡口进行处理时，要采用小车火焰进行，保证切口平整、无氧化物等杂质，并对坡口周边的锈蚀、水分、油污、杂质能够进行处理，减少它们对气孔和冷裂纹焊接产生的影响。
3焊接参数与焊接顺序的处理
箱形梁在焊接时要求各个部位受热均匀，在焊接时要注意受热与冷却不均匀的情况，而造成焊接接头的结构部位薄弱，影响箱形梁的质量。同时，箱形梁结构复杂、长度大、焊接的工作量也比较大，在钢材焊接拼接的过程中，要求能够制定详细的焊接顺序，并遵照国家的标准进行焊接，如果焊接的参数设置与焊接顺序设置不能严格的安装施工标准与施工参数，就会造成箱体构建的整体或者局部产生变形，影响整个箱形梁的质量，例如角变形、挠曲变形等情况，还有可能产生构件收缩的情况，往往会造成接头的性能下降、箱形梁的构件尺寸差，使得矫正工作量大，而且还十分复杂，严重的还会使得整个箱形梁报废的情况，因此，在箱形梁焊接的过程中，一直要制定严格的焊接工艺与焊接参数来保证焊接的质量。例如，卸船机箱形梁T形接头及角接头焊缝的处理采用平焊的方法进行，立焊采用CO2焊处理，箱形梁的平板对接采用埋弧焊处理，根据不同的焊接型材，采用国家规定的标准与工艺参数进行焊接。在进行平板对接时，采用埋弧焊焊接技术，对各个接口的处理要求采用CO2焊封底，防止接口出现氧化的情况，然后再进行各个部件的正面埋弧焊焊接，在焊接完成后，再进行反面焊接，需要运用碳弧气清理各个焊接接口，运用碳弧气刨的刨槽要深浅均匀，为后续的焊接提供保证，一般为板厚的1/2～1/3，在刨槽时要防止出现渗碳层，需要对各个刨后结构采用砂轮打磨净，然后再进行焊接，这样就能够保证焊接的效果。箱形梁在装配时，要结合具体的施工工艺，将翼板放在平台上，根据施工设计的具体的要求，对腹板和隔板进行处理，画出位置线，并打上样冲眼，然后根据具体的工艺进行装配，在各个焊接位置进行处理之后，进行定位焊接，在焊接时需要在各个焊接处焊上临时支撑角钢，固定各个焊接点的间距，使之在焊接的过程中不会发生变化，然后再装配两腹板，使得腹板与翼板保持垂直，在一切准备妥当后，由2名焊工从箱梁中间向两端焊接箱形梁的内部焊缝，在焊接完成之后进行矫正，进行盖板点固焊，直到完成整个箱形梁的内、外部焊接工作，下图2是箱形梁的焊接顺序。在焊接时需要注意如下问题。（1）焊接前，清除坡口两侧个50mm的范围内的杂质，保证焊接时不会出现质量问题。（2）采用专业的焊接工具进行焊接，并按照施工的要求进行施工，保证箱梁焊缝质量与外观焊接质量。（3）焊接时，分别将焊枪倾向翼板侧与腹板侧进行焊接，保持在300度左右的夹角进行焊接，以满足施工规范要求。
4焊接的质量控制与检验
4.1焊接的质量控制（1）箱形梁上卜翼缘板、腹板下料时，要保证焊接时的收缩量（约为总长度的1/10000），使得焊接的总体保持一致。（2）上、下翼缘板与腹板拼缝至少错开300mm的缝隙，保证焊接的伸缩。（3）拼板应在水平胎架上进行，在矫正平之后，保证坡口的方向一致，并打磨平滑，使得焊接过程中不会出现杂质或者缺陷。（4）拼板缝位错量应控制在板材后的0.1，并能够保证焊接的焊缝与中心线一致。（5）为保证大梁拱度，腹板卜料采用数控机床，腹板与卜翼板接触处按拱度要求及大梁自重现象要切出相应弧度。（6）焊接前，将做好各种准备工作，要清除各个焊接坡口及焊缝周围油污、水分、锈迹、杂物等，保证焊接时不会出现气孔，CO2焊应采取防风措施，防止焊接过程出现气孔或者焊缝开裂的情况。在焊接时要注意观察，保证各个部位焊接均匀，而且不会出现焊缝断裂的情况。4.2焊接质量的检验。（1）焊缝检验。要求能够满足焊接工艺的基本要求与图纸设计的要求。（2）一、二级焊缝的检验。注意采用超声波或射线探伤进行内部缺陷的检验，分析是否存在气孔或者焊缝，在检验的过程中，应该符合国家的检验标准与规定进行检查。（3）修复检验。在检验出焊缝经探伤检验有缺陷时，要分析其中的原因，并制定修复的方案，然后进行及时修复。（4）测量标准统一。箱形梁拱度、旁弯尺寸要在焊接技术规定的温度、环境等问题进行测量。
在箱形梁体的焊接过程中，应该严格的按照焊接技术标准与制定的焊接工艺流程与相关的程序，加强焊接的质量控制，使得卸船机箱形梁在焊接及焊后检验都能够满足焊接的条件与要求，保证焊接的过程中不会出现大的偏差，将焊接中出现的误差降低到最小的范围内，并保证焊接卸船箱形梁的质量。
作者:冷海翔 单位:南京港港务工程公司
参考文献：
[1]孙关富,杨文柱等.钢结构工程焊接技术的重点、难点及控制措施[J].安装,2016(2).
[2]何利华.岸桥箱型梁制作工艺及质量控制[J].港口科技,2016(6).
[3]严德洪.钢箱梁制作工艺及现场拼接控制[J].加工制作,2014(2).
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