關(guān)于對(duì)T型鋼開(kāi)過(guò)渡坡口的工藝研究

王 麗

大連華銳重工起重機(jī)有限公司

關(guān)于對(duì)T型鋼開(kāi)過(guò)渡坡口的工藝研究

王 麗

大連華銳重工起重機(jī)有限公司

一、概述

本研究是對(duì)起重機(jī)主要結(jié)構(gòu)關(guān)鍵零部件制造工藝的研究，以實(shí)現(xiàn)提升產(chǎn)品焊接質(zhì)量，提升表面質(zhì)量，節(jié)能降耗，并實(shí)現(xiàn)零部件自動(dòng)化切割。

現(xiàn)起重機(jī)偏軌箱型主梁的T型鋼與主腹板對(duì)接，常規(guī)生產(chǎn)過(guò)程為：T型鋼不開(kāi)坡口，主腹板開(kāi)45°單邊坡口，焊接時(shí)采用埋弧焊并對(duì)T型鋼與主腹板厚度差處焊接包邊(件圖1)。此種焊接方法厚薄板厚度差較大時(shí)焊接應(yīng)力集中大、焊接量大、焊接變形大、焊縫成型質(zhì)量低，因此，提出對(duì)T型鋼開(kāi)過(guò)渡斜梢坡口進(jìn)行技術(shù)提升(見(jiàn)圖2)。

圖1 現(xiàn)T型鋼與主腹板焊接

圖2 預(yù)想T型鋼與主腹板焊接

二、前期準(zhǔn)備工作

2.1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

2.1.1 ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：承受動(dòng)載，當(dāng)板厚＞3mm時(shí)，加工過(guò)渡斜面為1：4。

2.1.2 AWS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：不等厚度零件對(duì)接接頭并承受周期拉伸應(yīng)力者必須對(duì)其中一個(gè)零件表面作成不大于1：2.5的斜坡，以形成光滑過(guò)渡。這種過(guò)渡可以通過(guò)將焊縫表面作成斜坡、將較厚件切成斜面或這兩種方法的組合來(lái)完成。

2.1.3 國(guó)標(biāo)GB/T3811-2008中規(guī)定：主要承載結(jié)構(gòu)中不等板厚或板寬的對(duì)接，均應(yīng)從一側(cè)或兩側(cè)制成不大于1：4的過(guò)渡斜度。

2.2 統(tǒng)計(jì)T型鋼使用種類，以便于選擇切割設(shè)備

2.2.1 我廠所有T型鋼種類如下：(下列列出H型鋼規(guī)格，T型鋼為H型鋼切開(kāi)使用)(以使用量為序)

①HW400×400×13×21、

②HW414×405×18×28、

③HM588×300×12×20

④HW428×407×20×35、

⑤HM594×302×14×23、

⑥HW350×350×12×19

⑦HN692×300×13×20

單邊翼緣板寬度分別為：(200、207、294、214、297、175、346)mm

腹板高度分別為：(179、174.5、130、168.5、128、156、130)mm

腹板厚度分別：(12、13、14、18、20)mm

2.2.2 T型鋼切割過(guò)渡坡口受T型鋼翼緣板及腹板的尺寸限制，傳統(tǒng)卡道車切割方法無(wú)法擺放切割；而底吸式及側(cè)吸式的運(yùn)行小車小車外形尺寸大，無(wú)法涵蓋上述所有T型鋼的尺寸范圍，因此設(shè)計(jì)專用切割小車，即切割小車騎于T型鋼腹板上運(yùn)行并切割。

2.3 T型鋼開(kāi)過(guò)渡坡口與目前制造優(yōu)劣對(duì)比

表1

T型鋼規(guī)格HW414×405×18×28、T型鋼腹板厚度18mm，主梁腹板厚度12mm，主梁長(zhǎng)度25m，以制造單根主梁計(jì)算：（見(jiàn)表1）

2.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)思想

2.4.1 預(yù)實(shí)現(xiàn)對(duì)T型鋼立板開(kāi)坡口，T型鋼需將預(yù)切割邊朝上進(jìn)行擺放。

2.4.2 設(shè)計(jì)切割小車，功能是將切割小車固定在T型鋼板立板上，小車可在T型的鋼板立板上行走，割炬可調(diào)整至切割T型鋼立板坡口位置(小車先在立板上運(yùn)行，小車運(yùn)行的后端對(duì)立板切割坡口)。

三、試驗(yàn)內(nèi)容

(1)利用卡道車切割過(guò)渡坡口，以試驗(yàn)過(guò)渡坡口的成型性。

(2)研制專用切割小車，專用切割小車切割試驗(yàn)。

(3)專用切割小車切割后T型鋼變形測(cè)量與分析。

四、試驗(yàn)過(guò)程

4.1 過(guò)渡坡口成型性試驗(yàn)

4.1.1 利用卡道車切割，T型鋼底朝下擺放

將T型鋼按圖3擺放，氣割小車垂直切割，此切割方法割炬角度調(diào)整方便，切割過(guò)程可控，割后割口均勻。缺點(diǎn)是切割行程太短，僅是氣割小車軌道的行程；切割小車需要墊起，操作不便，靈活性差。

圖3 T型鋼底部朝下擺放切割

4.1.3 卡道車氣割試驗(yàn)結(jié)果

卡道車切割T型鋼過(guò)度坡口，可形成均勻的過(guò)渡斜梢，切割邊尺寸及角度可控性好，操作視野較好。由于此次試驗(yàn)僅對(duì)氣割割口成型進(jìn)行試驗(yàn)因此此種切割的工藝方法可行，但需研制專用設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化切割。

4.2 研制專用切割小車

為規(guī)避上述切割缺點(diǎn)，研制專用切割小車，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化切割，以提高生產(chǎn)效率，提高切割質(zhì)量，提出專用切割小車技術(shù)要求，與小車上產(chǎn)廠家進(jìn)行交流

1、T型鋼需底部朝下進(jìn)行切割

2、小車運(yùn)行方式為騎在T型鋼腹板上

3、預(yù)切割過(guò)渡坡口的T型鋼腹板，厚度范圍為10mm~30mm；小車固定騎在立板上可調(diào)范圍為10mm~30mm，且對(duì)于此厚度范圍的立板，小車均能緊固固定。

4、預(yù)切割坡口的立板，高度范圍為150mm~350mm，小車設(shè)計(jì)制造時(shí)需滿足此高度范圍的運(yùn)行及切割要求。

5、切割小車夾具，所夾割炬的直徑為φ30mm，因此夾具需可調(diào)，范圍為φ30＋2mm；所夾割炬長(zhǎng)度為75mm。

4.3 專用切割小車切割試驗(yàn)

1、T型鋼選取規(guī)格為HW414×405×18×28-6000，H型鋼破開(kāi)后接長(zhǎng)。

2、將接長(zhǎng)后的T型鋼底面朝下擺放在地面上，預(yù)將T型鋼18mm厚的腹板切割至12mm的過(guò)渡坡口，過(guò)渡距離30mm。

3、T型鋼為H型鋼割開(kāi)，由于小車騎在T型鋼腹板隨行運(yùn)行，為保證切割質(zhì)量，需將小車此運(yùn)行面打磨平順，不得有突然的凸起。

4、將T型鋼腹板接長(zhǎng)接口焊縫磨平。

5、專用切割小車騎在T型鋼腹板上，試運(yùn)行，運(yùn)行速度：600mm/min，切割角度約為22度。

6、切割后表面成型均勻，切割質(zhì)量高，自動(dòng)化程度高(見(jiàn)圖4)。

圖4 專用小車切割后

4.4 切割后T型鋼變形測(cè)量與分析

1、T型鋼規(guī)格HW414×405×18×28，總長(zhǎng)12米，預(yù)氣割腹板厚度18mm，切割至12mm，過(guò)渡長(zhǎng)度30mm。

2、旁彎測(cè)量

切割前測(cè)量：旁彎變形為0；切割后測(cè)量：旁彎變形為4mm。

本次切割T型鋼為12米長(zhǎng)，切割后旁彎變形為4mm，而我廠通用T型鋼長(zhǎng)度為20~40余米不等。切割后雖產(chǎn)生形變，但由于長(zhǎng)度大，而T型鋼剛性弱，且旁彎變形小，此旁彎變形對(duì)T型鋼拼接組裝不產(chǎn)生影響。

3、拱度測(cè)量

切割前測(cè)量：拱度向背彎10mm。(由于H型鋼受軋制內(nèi)應(yīng)力影響，H型鋼從中間破開(kāi)后，T型鋼成自由狀態(tài)，因此會(huì)向背部發(fā)生彎曲變形)。

切割后測(cè)量：拱度向內(nèi)彎12mm。(T型鋼腹板切割受熱產(chǎn)生內(nèi)彎)。

我廠T型鋼與主梁腹板對(duì)接，起重機(jī)腹板預(yù)置下料拱度，T型鋼切割過(guò)渡坡口后產(chǎn)生內(nèi)彎，正好與起重機(jī)腹板的下料拱度彎曲方向一致，更易于T型鋼與腹板的組裝拼接。

4、經(jīng)檢測(cè)，T型鋼開(kāi)過(guò)渡坡口后產(chǎn)生的形變不僅不影響后期與主梁腹板的組裝拼接，而且更有益于拼接。

五、結(jié)論

5.1 利用專用切割小車對(duì)T型鋼開(kāi)過(guò)渡坡口工藝可行。

5.2 T型鋼開(kāi)過(guò)渡坡口后產(chǎn)生的旁彎形變小，不影響與主梁腹板的組裝；產(chǎn)生拱度內(nèi)彎變形，更有益于與主梁腹板拼接。

5.3 T型鋼開(kāi)過(guò)渡坡口后，焊接量減少50%，節(jié)約焊材，節(jié)約焊接工時(shí)；焊后變形減少50%，節(jié)約火焰矯正工時(shí)；節(jié)約氧-乙炔氣體；焊后應(yīng)力集中小，成型美觀。