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悬臂吊的起重臂焊接变形原因

作者: 悬臂吊厂家 添加时间:2018-06-26 来源:悬臂吊

    悬臂吊的起重臂焊接变形原因分析
    一、焊接变形原因剖析
    由于焊接过程中对焊接工件进行了局部的不均匀加热,以及随后的不均匀冷却作用和机构本身或外加的刚性拘束作用,通过力、温度和组织等因素的变化,从而在焊接接头区产生不均匀的塑性变形,焊缝的纵向和横向收缩是引起各种复杂变形的根本原因。
    1、结构刚度的影响
    刚度就是结构抗拉伸和弯曲变形的能力,它主要取决于结构的截面形状及其尺寸大小。截面面积越大,结构的刚性越大,焊后拉伸变形就越小。如工字型截面和桁架的纵向变形,主要取决于横截面面积和弦杆截面的尺寸;工字型、丁字型或其它形状截面的弯曲变形,主要取决于截面的抗弯刚度。
    2、焊缝位置和数量的影响
    在钢结构刚性不大时,焊缝在结构中对称布置,施焊程序合理,则只产生线性缩短;当焊缝布置不对称时,则还会产生弯曲变形;当焊缝截面重心与接头截面重心在同一位置上时,只要施焊顺序合理,就只产生线性缩短;当焊缝截面重心偏离接头截面重心时,则还会产生角变形。
    3、焊接工艺的合理性
    焊接电流大,焊丝直径粗,焊接速度慢,都会造成焊接变形大;自动焊接的变形较小,当焊接厚钢板时,自动焊比手工焊的焊接变形稍大;多层焊时,第1层焊缝收缩量最大,第2、3层的收缩量则分别为第1层的20%和5% ~10%,层数越多焊接变形越大;断续焊缝比连续焊缝的收缩量小;对接焊缝的横向收缩比纵向收缩大2~4倍;焊接次序不当易产生较大的焊接变形。 所以在施工时要制定合理的施工工艺举措。
    二 、焊接变形的扼制
    1、矩形梁制造方案的确定
    矩形梁是悬臂吊起重臂的主要构件,其强度、刚度等机械性能都要求较高。图1是矩形梁的截面图,材质为16Mn.由于内管需在外管中自由伸缩,且预设要求内外管的弯曲、扭曲及平行度等偏差≤1.2m m ,制作技术难度较大。为此,采用对称两槽形半梁,然后再焊接成型的制造工艺。对称的两根槽形半梁用大型折弯机压制成型,按工艺要求加工对接焊坡口,预留间隙焊接,采用CO2气体保护焊施焊。
    2、矩形梁的焊接变形
    矩形焊接构件大,长焊缝,大截面熔敷必然造成较大的焊接变形,必须设法预防。横向收缩是主要的变形形式。横向收缩量沿焊缝长度方向分布不均匀,因一条焊缝是逐步形成的,先焊的焊缝冷却收缩对后焊的焊缝有一定的挤压作用,使后焊的焊缝横向收缩量更大。一般焊缝的横向收缩沿焊接方向是由小到大,逐渐增大到一定程度后便趋于稳定。所以,在焊前装配焊缝两端头取值时,后半部分应比前半部分大1~3mm.另外,横向收缩的大小还与装配后定位焊和装夹情况有关,定位焊缝越长,装夹的拘束程度越大,横向收缩变形量就越小。
    3、焊接工艺
    根据以上剖析,确定梁形管对接焊缝采用双层CO气体保护焊,在保证焊缝质量的前提下,减少和扼制变形的主要途径是:合理预设坡口尺寸,制订最佳焊接规范,采取合理的焊接顺序和加强工艺管理等。
    (1)表面清理
    焊前应将焊缝表面的油污、铁锈等杂质清理干净,防止焊接过程中产生气孔。
    (2) 焊接坡口预设
    坡口型式对扼制焊缝内部质量和焊接结构制造质量有着很重要作用。坡口预设必须考虑母材的熔合比、施焊空间、焊接位置和综合经济效益等问题。板厚为12mm,处理横向收缩数据进行优化预设,最后确定矩形梁对接焊缝坡口型式。
    (3)焊丝和焊剂的选择
    焊丝用H08Mn2SiA,直径为1.2m m ,采用HJ431焊剂。
    (4)焊接工艺参数的选择
    焊接电流、电弧电压、送丝速度和焊接速度是重要的焊接工艺参数,按附表选择。
    工艺要求是:第1层焊缝必须焊透,保证背面成形良好;焊接电流、电弧电压、送丝速度、焊接速度等可根据设施型号调节。
    (5)保护气体流量的确定
    气体保护焊时,保护效果不好将产生气孔,甚至破坏焊缝成形,气体流量为10~15L/min。
    4、焊接顺序
    焊接顺序涉及结构的应力和变形。为减少变形,矩形对接焊的焊接顺序应遵循以下原则:
    矩形梁对接焊缝采取对称断续焊,即先焊焊缝1,翻面焊焊缝2,焊缝2应采用比焊缝1较大的焊接规范,以产生较大的反向力,使原变形得到矫正,接着采取同样方法焊焊缝3和焊缝4,焊接规范要比焊缝1、焊缝2大一些,或2台焊机同时对称断续焊接焊缝1、焊缝2,接着同时对称断续焊接焊缝3、焊缝4.
    5、焊后矫正变形
    焊缝横向收缩后,使构件截面形成腰鼓状;焊缝纵向收缩,使构件在长度方向形成挠曲变形。焊后使用火焰加热矫正法对焊件进行局部加热,使焊件产生新的变形抵消焊接变形。
    按照以上工艺扼制举措制造的矩形梁,外形尺寸公差及各项技术指标都达到预设要求,解决了悬臂吊起重臂制造过程中焊接变形的问题。

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