大型平台的焊接工艺

大型平台的焊接工艺
1 引言
我公司为某单位制造的挖掘机行走架拼点装置的主体焊接平台，结构如图1所示，该结构件净重6 658.38kg，平台幅面为4 000mm × 3 800mm，是历年来所做平台中较大的一个，结构较为典型，具有一定的代表性。

根据图纸要求首先要解决以下两个问题：（1）购进的钢板平直度达不到图纸要求，如何矫形？（2）由于平台外形尺寸超宽，平台面板需要拼接且焊缝较多，如何控制平台的焊接变形，保证机加工余量，工艺上应采取什么措施？本文论述了该平台采用火焰矫正及其施焊的工艺过程。

通过工艺实践，达到了图纸要求，解决了这一问题。

2 工艺方案
2．1 钢板的矫正
矫正钢板变形的方法主要有以下两种：（1）机械矫正法：利用外力使工件（如结构件或板材等）产生与原来变形方向相反的塑性变形，使两者互相抵消。

这种
方法需要使用大型设备（如压力机、滚板机等），其矫正效果明显，但我厂没有这种矫形设备，因而不能采用。

（2）火焰加热矫正法：利用氧—乙炔火焰，对工件进行局部加热，使之产生塑性变形，冷却时产生新的收缩变形来达矫正变形之目的。

火焰加热法采用一般的气焊及平台等工具，不需要专门的设备，方法简便，易于实施。

根据我厂的实际情况采用了火焰加热矫正法。

火焰矫正的效果好坏，关键在于正确选择加热位置和火焰热量，加热位置错了，会得到相反的结果。

一般情况下，火焰热量越大，可以矫正的变形量也越大。

火焰采用中性焰，加热温度对于低碳钢和普通低合金钢以600 ～800℃为宜。

对于塑性较好的钢材，火焰矫正的同时，还可以用水强制冷却，效果会更好；但有淬硬倾向的钢材则不宜用水冷却。

而在本次生产中矫正方法则有些变化。

现详述如下：
2.1.1 器具
（1）长钢板尺一把。

（2）割枪（重型）一把，采用大号嘴子。

（3）铸梁平台一个（6m×2m）。

（4）等边角钢（L50 × 50），长约2m一段。

2.1.2 操作过程
（1）首先用大钢板尺找出钢板平直度情况并做出标记。

（2）将待矫形钢板放在铸梁平台上，在一端垫上等边角钢，要求等边角钢放置时与端头一边平行，如图2所示。

（3）用火焰对鼓包处加热，加热过程中要不断地用钢板尺检测。

注意：加热时，先调大弯（即变形大的地方）再调小弯，直至钢板平直情况达到满意为止。

2.1.3 原理
当钢材加热温度达到550 ～600℃时，便达到了“屈服”状态，即在钢板处于图2状态时，钢板上局部高点（鼓包处）在受热（红透）情况下该处刚性减小，直至“屈服”，在自身重力作用下，该处就会逐渐下凹。

受热处在降温过程中，当温度降至550～600℃以下时，产生收缩变形。

在实际操作过程中未用水强制冷却,因为担心冷却速度过快可能出现反变形过大、控制变形困难的问题。

2．2 施焊工艺
对于引言中所提到的第二个问题，则需要制定合理的施焊工艺。

这也是整个结构件控制焊接变形最关键的工序。

在制定焊接工艺之前，先分析一下结构。

由图1可见，该结构由大面板、工字钢框架和垫板组成。

由于工字钢框架与大面板之间的焊缝为断续焊缝，变形很小；另外工字钢框架与垫板之间焊缝很短，也非常分散，所以对焊接变形的影响也很小。

由此可知，只要控制了工字钢框架及大面板自身的焊接变形，也就控制了整个结构的变形，故制定如下生产工艺：先分别组焊工字钢框架及大面板，然后再将二者组装。

这种工艺方案易于控制大面板及框架的焊接变形，再者也便于施焊。

2.2.1 组焊工字框架
（1）定位焊先拼点各工字钢成框架，拼点时应从两边同时向内依次拼点，之后拼点垫板。

（2）焊接烧焊之前，将该框架四周及中心部位与“地面”点固（注：此地面乃钢轨面）。

焊接过程：（a)焊平面焊缝：平面焊缝包括工字钢之间的对接焊缝及垫板与工字钢之间的角焊缝。

焊接时由两名焊工同时烧焊，要求两人一人一格，分散烧焊，不要集中在一起。

焊条选用E4303，直径φ４ｍｍ?熏焊接电流为2００～2４０Ａ。

（ｂ）焊立焊缝：立焊缝指工字钢之间垂直于地面的焊缝，焊条选用Ｅ４３０３，直径φ４ｍｍ，焊接电流为１８０～2１０Ａ，其余要求同(ａ)。

(ｃ)磨开焊点，翻转１８０°后将该框架四周及中心部位再与“地面”点固，然后重复(ａ)、(ｂ)过程。

2．2．2 组对大面板
(１)开坡口用半自动小车气割坡口如图３所示。

之后，清理坡口附近气割熔渣等残留物。

(2)组对将两板带大坡口一侧朝上放置，组对，并通过测量对角线来控制形状。

待形状达到满意后，点固，然后拼点加强筋如图４所示。

(３)焊接①焊前准备工作?押对于焊接部位?熏焊前要清理水、锈、油污，以利于获得高质量的焊缝。

②烧焊：（ａ）采用手工电弧焊打底，焊条牌号选用Ｅ４３０３，直径φ３．2ｍｍ，焊接电流为１6０～22０Ａ。

（ｂ）采用二氧化碳气体保护焊填坡口，视变形情况焊2～３遍，注意控制层间温度。

焊条选用直径为φ１．2ｍｍ的Ｈ０８Ｍｎ2ＳｉＡ。

由于该焊缝过长（Ｌ＝４０００ｍｍ），故采取分中对称焊或跳焊法，以防止热量过于集中，减少焊接变形。

焊接工艺参数见表１。

（ｃ）翻转１８０°，焊接过程同（ａ）、（ｂ），直至填满坡口。

之后，
用手砂轮打磨焊口附近的焊瘤，要求平整。

2.2.3 组装
将焊接好的工字钢框架与大面板组对起来，如图1所示。

采用手工电弧焊，焊条牌号选用E4303，直径φ5ｍｍ?熏焊接电流为26０～３００Ａ。

采用断续焊，焊脚高８ｍｍ，每段焊缝长１5０ｍｍ?熏间距１5０ｍｍ。

施焊完毕待工件降至室温后，翻转１８０°；并用手砂轮磨开立筋与大面板之间的焊缝，拆下加强筋。

３检测结果
３．１检测方法
采用吊线法进行检测。

在待检测方向上用一细钢丝，两端各垫一试棒，并用
重物绷紧，如图5吊线示意图所示。

在吊线平面图6中标记（１）、（2）、（3）等各点位置处，用150mm钢板尺测量平板上表面到细钢丝之间的距离Ｈ。

读数时要求平视，以减少视差。

3.2 检测结果
检测结果列于表2，
标记位置参见图6。

4 结论
该平台经火焰矫正变形及在本焊接工艺的指导下，焊后大面平直度误差为3.5mm，达到质量要求，解决了生产中的实际问题，是一个值得推荐的工艺方法。