鋼機(jī)柜焊接加工的工藝分析與對(duì)策

陶本雄 賀曉江 屈柯斌

【摘 要】鋼機(jī)柜進(jìn)行焊接加工時(shí)，變形是不可避免的。本文主要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)焊接機(jī)柜的實(shí)踐，總結(jié)出加工工藝心得，為以后焊接鋼機(jī)柜加工積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān) 鍵 詞】鋼機(jī)柜；焊接變形；加工；強(qiáng)度

【中圖分類號(hào)】 P755.1【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0226-01

在我公司的眾多產(chǎn)品中，鋼機(jī)柜是其中應(yīng)用普遍、加工難度較大的一種類型，對(duì)加工者的技術(shù)水平要求相對(duì)較高。鋼結(jié)構(gòu)機(jī)柜大多采用焊裝結(jié)構(gòu)。一般機(jī)柜的尺寸精度、形位公差要求嚴(yán)格；機(jī)柜整體牢固可靠，設(shè)備安裝方便，配合電氣設(shè)計(jì)安裝需要符合總體設(shè)計(jì)要求；電磁屏蔽性好，“三防”及抗振性能優(yōu)良。為了保證設(shè)計(jì)要求，焊裝結(jié)構(gòu)機(jī)柜就要在焊接坡口設(shè)計(jì)、焊接方法的選擇、焊接工藝、矯正變形等方面入手，找到最佳的加工工藝方案。以下以我公司某種鋼結(jié)構(gòu)機(jī)柜為例做一淺析。

1 工藝方法分析

有焊接就可能產(chǎn)生變形，本機(jī)柜框架是焊接裝配結(jié)構(gòu)。為了防止焊接中產(chǎn)生的位移變形，在加工工藝上通過預(yù)先制作專用定位工裝來保證重要尺寸精度。這樣在焊接過程中就能夠確保設(shè)計(jì)尺寸精度要求。如果這些重要部位尺寸精度，由于焊接產(chǎn)生變形而達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，那么和機(jī)柜配套設(shè)計(jì)的零件及插箱將不能順利安裝。在焊接方式上為了盡量減小焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力變形，機(jī)柜采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接，通過實(shí)際加工驗(yàn)證效果很好。二氧化碳焊焊接鋼機(jī)柜優(yōu)點(diǎn)如下：

1） 電弧的穿透力強(qiáng)，厚板焊接時(shí)坡口的鈍邊可設(shè)計(jì)得稍大一些；

2） 焊接電流密度大，焊絲熔化率高，焊后一般不需清渣；

3） 二氧化碳?xì)怏w價(jià)格便宜，二氧化碳保護(hù)焊比普通電弧焊的生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)率比普通的電弧焊高1～3倍；

4） 電弧熱量集中，受熱面積小，焊接速度快，對(duì)薄壁構(gòu)件焊接質(zhì)量高，焊接變形小，同等條件下可代替氣焊。

5）設(shè)備操作簡(jiǎn)單，焊縫成型好，焊接質(zhì)量高，變形量相對(duì)較小。

焊接次序則考慮到由于所焊接部位的間隙不同，應(yīng)先焊接間隙小的部位，再焊接間隙大的部位，這樣有利于減少焊接造成的構(gòu)件變形。多層焊的每道焊完后，必須將焊渣、飛濺及焊疤清除干凈，并經(jīng)確認(rèn)無裂紋缺陷后，再焊下一道。對(duì)鋼機(jī)柜構(gòu)件采取焊接施工時(shí)，引弧應(yīng)在墊板、幫條形成焊縫的部位進(jìn)行，禁止燒傷主筋。在焊接鋼機(jī)柜過程中應(yīng)即時(shí)清除焊渣、飛濺，確保焊縫表面光滑且焊縫余高平緩過渡、弧坑應(yīng)填滿。焊接關(guān)鍵是要選用合適的電流、應(yīng)當(dāng)防止電流過大、電弧拉得過長、控制好焊槍的角度和運(yùn)弧的方法。

2 工藝方案及優(yōu)化處理

2.1基本要求和加工難點(diǎn)

（1） 機(jī)柜外形尺寸約1700X1100X600，上下一般分為三到五層，大多由30～60余個(gè)零部件組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；

（2） 尺寸精度、形位要求、強(qiáng)度要求、美觀要求均較高；

（3） 機(jī)柜各種類型孔多達(dá)數(shù)百個(gè)，形狀各異；

（4） 加工的難點(diǎn)主要為：變形大、矯正困難、空間關(guān)聯(lián)尺寸的精度要求難以保證。

2.2加工方法分析

通過大量的生產(chǎn)實(shí)踐，我對(duì)鋼機(jī)柜加工方法總結(jié)了以下幾點(diǎn)：

（1）首先仔細(xì)消化圖紙，與設(shè)計(jì)師詳細(xì)溝通，對(duì)機(jī)柜結(jié)構(gòu)做到心中有數(shù)。

（2）其次規(guī)劃好裝配順序，一般為零件—組件—部件—總成，這樣就化解了加工難度，將復(fù)雜的機(jī)柜整件分解為相對(duì)容易能保證精度的小部件、組件。

（3）將難度最大的地方、最易出現(xiàn)問題的部分提前采取預(yù)防、避免的措施，比如采用自制工裝、夾具、定位樣板、心軸、鉆孔樣板等，利用這些工具保證精度要求。

（4）裝配過程中焊接變形問題是解決的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

2.3裝配過程中焊接變形問題優(yōu)化處理

（1）只要條件允許，把機(jī)柜分成若干個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的部件，單獨(dú)進(jìn)行焊接，將變形在部件中消除，然后再總裝成整件。

（2）選擇合理的裝配焊接順序

在焊縫較多的組裝條件下，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件形狀和焊縫的布置，采取先焊收縮量較大的焊縫，后焊收縮量較小的焊縫；先焊拘束度較大而不能自由收縮的焊縫，后焊拘束度較小而能自由收縮焊縫的原則。比如：主梁的焊接裝配，對(duì)于焊縫非對(duì)稱布置的結(jié)構(gòu)，裝配焊接時(shí)應(yīng)先焊焊縫少的一側(cè)。

（3）采用反變形法來減小焊接變形：這是生產(chǎn)中經(jīng)常使用的行之有效

（5）采用熱平衡法：焊接時(shí)，在與焊縫對(duì)稱的位置，用氣體火焰與焊接同步加熱，使加熱區(qū)和焊縫產(chǎn)生同樣的膨脹變形，焊后其一致收縮，則可以防止彎曲變形。

2.4焊接變形矯正方法

在機(jī)柜的生產(chǎn)過程中，雖然采取各種措施，但焊接變形總是不能避免。因此，焊接后通常需要采取辦法對(duì)焊接變形進(jìn)行矯正。其方法都是設(shè)法獲得新的變形去抵消或減少原有的變形，從而使零件獲得矯正。具體方法有：

（1）手工矯正法：對(duì)于單一的彎曲、或波浪變形，通常采用錘子等工具錘擊焊件的變形處進(jìn)行矯正；扭曲變形通常采用兩人或多人抬高機(jī)柜反方向鐓擊來消除。

（2）機(jī)械矯正法：利用三點(diǎn)彎曲使焊件產(chǎn)生一個(gè)與焊接變形方向相反的變形，來矯正焊接變形。比如千斤頂、拉緊器、壓力機(jī)等將焊件頂直或壓平。一般適用于塑性比較好的材料及開敞式的、內(nèi)部空間的柜體。對(duì)于薄板結(jié)構(gòu)的變形可以采用滾壓焊縫或逐點(diǎn)擠壓焊縫的方法（多見于底板、頂板、壁板的斷續(xù)焊和點(diǎn)焊）。

（3）火焰加熱矯正法：焊接時(shí)，利用氣體火焰加熱構(gòu)件的伸長部分，使其在較高溫度下發(fā)生壓縮塑性變形，冷卻后收縮而變短，使構(gòu)件的變形得到矯正。需要注意的是，加熱溫度不宜過高，否則會(huì)使金屬表面質(zhì)量受到損壞。一般情況下，加熱溫度為650℃～800℃。

3 結(jié)論

實(shí)踐證明，通過采取有效的焊接工藝方法和控制焊接變形的措施，焊后采用適當(dāng)?shù)淖冃纬C正方法，就能確保鋼機(jī)柜焊接質(zhì)量和加工精度，為順利實(shí)現(xiàn)后續(xù)加工及滿足裝配質(zhì)量提供了必要的條件；同時(shí)可以簡(jiǎn)化校正工序，降低操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。在鋼機(jī)柜焊接加工方面積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，提高了我公司市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，為進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]《焊接技術(shù)與高招》機(jī)械工業(yè)出版社，朱穎主編，2011年版

[2]《焊接變形的控制與矯正》機(jī)械工業(yè)出版社，付榮柏主編，2006年版

[3] 《焊接結(jié)構(gòu)》機(jī)械工業(yè)出版社，田錫唐主編，1992年版