8000t壓力機(jī)大鋼結(jié)構(gòu)件制做技術(shù)

劉文濤

中冶恒通冷軋技術(shù)有限公司重型機(jī)械制造分公司質(zhì)量部，河北唐山 063611

1 項(xiàng)目概況

天津市天鍛壓力機(jī)有限公司委托我公司制做8000t 模鍛壓力機(jī)的工件，是我公司迄今完成的單項(xiàng)設(shè)備噸位最大、技術(shù)挑戰(zhàn)最難的項(xiàng)目之一。項(xiàng)目主要分為三大部分，共4 件：上橫梁、下橫梁各一件，支柱兩件。重量分別為：150.7t、166.52t、162.37t。所用材質(zhì)Q235B，板材厚度規(guī)格分別為：δ60mm、δ80 mm、δ100 mm、δ130 mm、δ150 mm、δ200mm。坡口形式根據(jù)組焊順序要求分單面坡口和雙面坡口，坡口角度為:30°～35°,鈍邊不大于5mm，最長(zhǎng)焊縫為5 800mm。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工藝和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)都屬于比較高的難題。因這樣重要的大工件，常規(guī)都采用中碳鋼鑄造件，而客戶的設(shè)計(jì)部門要求采用鋼結(jié)構(gòu)焊接件取代鑄造件，目的是在確保機(jī)械性能的前提下，縮短制造周期、降低生產(chǎn)成本。故我們組織技術(shù)骨干力量經(jīng)過(guò)周密的研討，作出大膽的嘗試，制定出一套較為科學(xué)的技術(shù)工藝措施。下面以THP67-8000A 下橫梁為例，說(shuō)明其工藝技術(shù)。

2 制做工藝措施

分析圖紙尋找出制做難點(diǎn)，并列出解決方案。通過(guò)對(duì)組成的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，排列出了技術(shù)要求和制做的難點(diǎn)。

1）難點(diǎn)一：4個(gè)大面板的形狀、位置精度要求高。平面度0.1mm～0.2mm，平行度為0.25mm。組焊后務(wù)必要保證這幾個(gè)大面板平面度在2mm 范圍內(nèi)，確保在加工后面板的厚度均勻，承載的機(jī)械壓力均等。如圖1：

圖1

2）由于上、下面板板幅大，需要拼接后方能達(dá)到用料尺寸要求，所以拼板技術(shù)直接影響著產(chǎn)品的整體質(zhì)量。也是制做難點(diǎn)之一。上面板由2 塊δ150 板拼成。為使拼板符合GB11345-89Ⅱ級(jí)焊縫要求，δ150 板須開(kāi)雙面破口對(duì)接，一律采用自動(dòng)埋弧焊，焊前預(yù)熱90℃以上，焊材用H08A，焊劑為HJ430。盡可能地將坡口處的鈍邊焊透，為防第一道焊漏，施焊前在鋼板間隙處背面墊焊劑墊。正面焊完后，在背面用氣刨清根再焊，確保熔合好、成形好，消除焊接缺陷。這樣才能100%滿足超聲波無(wú)損探傷要求，整條焊縫焊完后，用砂輪打磨光滑勻順。為了減小扭轉(zhuǎn)變形程度，拼板焊接必須在平臺(tái)上進(jìn)行，平臺(tái)要通過(guò)水準(zhǔn)儀找平。否則不能進(jìn)行。如圖2：

上面板拼板圖 焊縫示意圖

圖2

3）考慮到焊縫的收縮量，下料時(shí)要根據(jù)焊接量的大小，焊接的相對(duì)位置。對(duì)下料板材要留出適當(dāng)?shù)暮附邮湛s量。根據(jù)情況按1‰～2‰預(yù)留。保證焊接后尺寸合格，并有均勻的機(jī)加工余量。需加工工件表面的板材，單面預(yù)留加工量為5mm～10mm。需加工周邊及孔的內(nèi)外圓的板材,加工余量預(yù)留10mm～15mm。

4）下料時(shí)按單件圖準(zhǔn)確畫線切割，分兩部分進(jìn)行。一是較簡(jiǎn)單的直線單件，先進(jìn)行放線，然后用半自動(dòng)下料機(jī)切割，注意直線跑車，不能跑斜；二是幾何形狀較復(fù)雜、孔洞較多的單件。用數(shù)控切割機(jī)下料，這樣能使較復(fù)雜單件的尺寸、形狀、外觀達(dá)到最佳狀態(tài)。

5）焊接坡口切割后，除凈氧化皮可見(jiàn)金屬本色光澤，對(duì)邊緣毛刺、熔渣及凹凸處，進(jìn)行修補(bǔ)打磨。氣割弧坑深度缺陷按1：1修磨過(guò)渡，深度大于2mm的坑要補(bǔ)焊修磨平整，有利于現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)時(shí)的順利導(dǎo)入。

6）各單件下料后上6 300kN 壓力機(jī)進(jìn)行校直調(diào)平，調(diào)平完要測(cè)量對(duì)角線長(zhǎng)度，確保板料外形方正，否則組裝時(shí)將影響相鄰各個(gè)單件之間的組裝間隙以及垂直度要求。單件需要焊前加工的部分轉(zhuǎn)到機(jī)床加工完成。

7）組對(duì)時(shí)按反組法進(jìn)行。以工件上面板的底面為基準(zhǔn)，按長(zhǎng)寬尺寸，分布走向劃出十字線，以十字交叉點(diǎn)為對(duì)稱中心進(jìn)行放線。放線時(shí)要考慮加工余量和焊接收縮量。在線的頭、尾、中心交叉點(diǎn)等主要位置打上樣沖眼，然后按照先里后外，先下后上的順序進(jìn)行分序組對(duì)。合理選擇裝配焊接順序。確保每條焊縫的焊接質(zhì)量。板面對(duì)接時(shí)板兩側(cè)偏差要均勻一致。定位焊焊縫的長(zhǎng)度為10mm～30mm，高度要低于施焊焊縫尺寸。定位焊點(diǎn)之間的間距視現(xiàn)場(chǎng)情況而定。但必須要保證在焊接過(guò)程中定位牢固，不開(kāi)裂。定位焊采用與正式焊接相同的焊材。

8）按圖紙要求預(yù)留焊接工藝孔及熱處理放氣孔。內(nèi)部筋板需倒角（具體倒角大小按板厚裝配現(xiàn)場(chǎng)確定），以保證長(zhǎng)焊縫過(guò)筋板處能過(guò)焊。也為機(jī)加工的冷卻液暢通流出做出保障。

3 焊接

230A～290A 之間，電壓在24V-28V，CO2 氣體流量為15-20L/min，運(yùn)條盡可能平直，前后晃動(dòng)盡量減小。

1）根據(jù)此工件材質(zhì)和焊口形式，選用高效的CO2氣體保護(hù)焊，充分發(fā)揮其焊接變形小的特點(diǎn)，同時(shí)能穩(wěn)定焊接質(zhì)量，減少了人工技能差別的影響。CO2純度含量大于99.9%，水蒸氣與乙醇總含量（V/V）不得高于0.005%，并不得檢出液體水。焊材選用GBER50-6 ，φ1.2（天津大橋牌）焊絲，使焊縫與母材達(dá)到強(qiáng)度匹配，這是防止母材產(chǎn)生層狀撕裂的重要措施之一，藥芯焊絲開(kāi)盤后應(yīng)連續(xù)使用，避免受潮。設(shè)備為松下KRⅡ500 型焊機(jī)，開(kāi)焊前對(duì)全部持證上崗的焊工作技術(shù)交底和系統(tǒng)培訓(xùn)。

2）焊前預(yù)熱的是目的是改善鋼的焊接性能，防止變形，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的形狀。焊前預(yù)熱在施焊焊縫坡口兩側(cè)各100mm 范圍內(nèi)均勻進(jìn)行。由于材料為Q235B,所以采用火焰加熱的方法預(yù)熱，使之不低于90℃，配備電子測(cè)溫儀，當(dāng)監(jiān)測(cè)溫度超出預(yù)定值時(shí)，質(zhì)量監(jiān)理須及時(shí)要求施焊人員進(jìn)行加熱，以達(dá)到規(guī)定溫度。測(cè)溫點(diǎn)位于焊縫兩側(cè)，并離焊縫中心75cm 處左右。測(cè)溫點(diǎn)在每一個(gè)焊接面應(yīng)不少于3 處，溫度必須控制在90℃～250℃之間;焊工在作業(yè)時(shí)需隨時(shí)監(jiān)測(cè)溫度，控制層間溫度略高于預(yù)熱溫度。各工位焊縫應(yīng)連續(xù)焊接完成，不得無(wú)故停焊，層間溫度過(guò)低或過(guò)高時(shí)，應(yīng)立即采取補(bǔ)熱、停焊的方法，待層間溫度達(dá)到施焊條件后再進(jìn)行焊縫焊接。

3）焊接工序：先整體打底焊進(jìn)行加固，然后再先焊次要的焊縫（內(nèi)腔各筋板之間的網(wǎng)絡(luò)立縫），再焊主要焊縫；進(jìn)行多層多道分序焊接，每完成一層的焊接要清理熔渣及金屬飛濺，清除焊接缺陷，保證焊縫焊透，熔合好，成形好，外觀均勻。焊接順序如圖3，對(duì)于長(zhǎng)焊縫的焊接應(yīng)采用從中間向兩端分段退焊的焊接工藝，并保證焊接過(guò)程中的對(duì)稱性，盡可能地通過(guò)焊接工藝來(lái)減小焊接殘余應(yīng)力的峰值和焊接扭轉(zhuǎn)的產(chǎn)生。如果焊縫過(guò)長(zhǎng)不能連續(xù)完成的，接頭要相互錯(cuò)開(kāi)，采用間隔對(duì)稱法整體焊接，這樣可以控制焊接變形。焊縫要飽滿，過(guò)渡要圓滑。所采用的焊機(jī)電流在

圖3

4）根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，詳細(xì)的排列出裝焊順序，使焊接與組裝過(guò)程穿插進(jìn)行，確保所有焊縫焊接質(zhì)量。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)制做工藝的嚴(yán)格實(shí)施，成功的完成了這項(xiàng)艱巨的任務(wù)。實(shí)踐證明技術(shù)工藝科學(xué)合理。經(jīng)客戶監(jiān)理全過(guò)程監(jiān)控，質(zhì)量部門驗(yàn)收，產(chǎn)品符合JB/T8609-1997《鍛壓機(jī)械焊接件技術(shù)條件》質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。按照相似的工藝方案，對(duì)上橫梁、支柱的制作也順利完成?？傮w受到了用戶的好評(píng)。為我公司贏得了榮譽(yù)，增強(qiáng)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

[1]王國(guó)凡.鋼結(jié)構(gòu)焊接制造[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2]焦馥杰.焊接結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)[M].上海:上?？萍嘉墨I(xiàn)出版社.

[3]江茜.鋼結(jié)構(gòu)工程施工禁忌手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[4]趙金城.高溫下鋼材力學(xué)性能的研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2000.