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懸臂吊的起重臂焊接變形原因

作者: 懸臂吊廠家 添加時間:2018-06-26 來源:懸臂吊

    懸臂吊的起重臂焊接變形原因分析
    一、焊接變形原因剖析
    由于焊接過程中對焊接工件進行了局部的不均勻加熱,以及隨后的不均勻冷卻作用和機構本身或外加的剛性拘束作用,通過力、溫度和組織等因素的變化,從而在焊接接頭區產生不均勻的塑性變形,焊縫的縱向和橫向收縮是引起各種復雜變形的根本原因。
    1、結構剛度的影響
    剛度就是結構抗拉伸和彎曲變形的能力,它主要取決于結構的截面形狀及其尺寸大小。截面面積越大,結構的剛性越大,焊后拉伸變形就越小。如工字型截面和桁架的縱向變形,主要取決于橫截面面積和弦桿截面的尺寸;工字型、丁字型或其它形狀截面的彎曲變形,主要取決于截面的抗彎剛度。
    2、焊縫位置和數量的影響
    在鋼結構剛性不大時,焊縫在結構中對稱布置,施焊程序合理,則只產生線性縮短;當焊縫布置不對稱時,則還會產生彎曲變形;當焊縫截面重心與接頭截面重心在同一位置上時,只要施焊順序合理,就只產生線性縮短;當焊縫截面重心偏離接頭截面重心時,則還會產生角變形。
    3、焊接工藝的合理性
    焊接電流大,焊絲直徑粗,焊接速度慢,都會造成焊接變形大;自動焊接的變形較小,當焊接厚鋼板時,自動焊比手工焊的焊接變形稍大;多層焊時,第1層焊縫收縮量最大,第2、3層的收縮量則分別為第1層的20%和5% ~10%,層數越多焊接變形越大;斷續焊縫比連續焊縫的收縮量小;對接焊縫的橫向收縮比縱向收縮大2~4倍;焊接次序不當易產生較大的焊接變形。 所以在施工時要制定合理的施工工藝舉措。
    二 、焊接變形的扼制
    1、矩形梁制造方案的確定
    矩形梁是懸臂吊起重臂的主要構件,其強度、剛度等機械性能都要求較高。圖1是矩形梁的截面圖,材質為16Mn.由于內管需在外管中自由伸縮,且預設要求內外管的彎曲、扭曲及平行度等偏差≤1.2m m ,制作技術難度較大。為此,采用對稱兩槽形半梁,然后再焊接成型的制造工藝。對稱的兩根槽形半梁用大型折彎機壓制成型,按工藝要求加工對接焊坡口,預留間隙焊接,采用CO2氣體保護焊施焊。
    2、矩形梁的焊接變形
    矩形焊接構件大,長焊縫,大截面熔敷必然造成較大的焊接變形,必須設法預防。橫向收縮是主要的變形形式。橫向收縮量沿焊縫長度方向分布不均勻,因一條焊縫是逐步形成的,先焊的焊縫冷卻收縮對后焊的焊縫有一定的擠壓作用,使后焊的焊縫橫向收縮量更大。一般焊縫的橫向收縮沿焊接方向是由小到大,逐漸增大到一定程度后便趨于穩定。所以,在焊前裝配焊縫兩端頭取值時,后半部分應比前半部分大1~3mm.另外,橫向收縮的大小還與裝配后定位焊和裝夾情況有關,定位焊縫越長,裝夾的拘束程度越大,橫向收縮變形量就越小。
    3、焊接工藝
    根據以上剖析,確定梁形管對接焊縫采用雙層CO氣體保護焊,在保證焊縫質量的前提下,減少和扼制變形的主要途徑是:合理預設坡口尺寸,制訂最佳焊接規范,采取合理的焊接順序和加強工藝管理等。
    (1)表面清理
    焊前應將焊縫表面的油污、鐵銹等雜質清理干凈,防止焊接過程中產生氣孔。
    (2) 焊接坡口預設
    坡口型式對扼制焊縫內部質量和焊接結構制造質量有著很重要作用。坡口預設必須考慮母材的熔合比、施焊空間、焊接位置和綜合經濟效益等問題。板厚為12mm,處理橫向收縮數據進行優化預設,最后確定矩形梁對接焊縫坡口型式。
    (3)焊絲和焊劑的選擇
    焊絲用H08Mn2SiA,直徑為1.2m m ,采用HJ431焊劑。
    (4)焊接工藝參數的選擇
    焊接電流、電弧電壓、送絲速度和焊接速度是重要的焊接工藝參數,按附表選擇。
    工藝要求是:第1層焊縫必須焊透,保證背面成形良好;焊接電流、電弧電壓、送絲速度、焊接速度等可根據設施型號調節。
    (5)保護氣體流量的確定
    氣體保護焊時,保護效果不好將產生氣孔,甚至破壞焊縫成形,氣體流量為10~15L/min。
    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遵循以下原則:
    矩形梁對接焊縫采取對稱斷續焊,即先焊焊縫1,翻面焊焊縫2,焊縫2應采用比焊縫1較大的焊接規范,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焊縫3和焊縫4,焊接規范要比焊縫1、焊縫2大一些,或2臺焊機同時對稱斷續焊接焊縫1、焊縫2,接著同時對稱斷續焊接焊縫3、焊縫4.
    5、焊后矯正變形
    焊縫橫向收縮后,使構件截面形成腰鼓狀;焊縫縱向收縮,使構件在長度方向形成撓曲變形。焊后使用火焰加熱矯正法對焊件進行局部加熱,使焊件產生新的變形抵消焊接變形。
    按照以上工藝扼制舉措制造的矩形梁,外形尺寸公差及各項技術指標都達到預設要求,解決了懸臂吊起重臂制造過程中焊接變形的問題。

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