高精度薄板起重機箱型梁制造工藝研究

劉剛++趙宏明

摘 要：起重機是應(yīng)用于起重行業(yè)的典型設(shè)備，工業(yè)發(fā)展使起重機逐步向著輕型化發(fā)展，同時對起重機生產(chǎn)制造的質(zhì)量和精度要求也越來越高，本文以歐式起重機為例，著重對高精度薄板主梁制造工藝進行介紹和分析，希望為相關(guān)設(shè)計人員提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：歐式起重機 主梁 制造工藝

中圖分類號：TH21 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（c）-0097-03

Abstract： Crane is a typical equipment used in hoisting crane industry， along with the development of the industry gradually toward light development， quality and precision requirements at the same time of crane manufacturing is also more and more high， the European crane as an example， focusing on the high precision plate girder manufacturing process were introduced and analyzed.

Key Words：European style crane； Girder； Manufacturing technology

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國工業(yè)進入騰飛的新階段。近些年來，工業(yè)上對起重機的需求越發(fā)多樣化，逐步向著輕型化、精益化發(fā)展并且得到了廣泛使用。沈冶機械公司作為國內(nèi)大型起重設(shè)備及電解鋁設(shè)備的專業(yè)制造廠家，有著生產(chǎn)大型機械設(shè)備的設(shè)計、焊接、加工能力。歐式起重機是典型的橋式起重機設(shè)備，它的設(shè)計與生產(chǎn)基于歐洲各國先進的設(shè)計理念以及生產(chǎn)制造工藝，其優(yōu)點是提高了產(chǎn)品的性能，結(jié)構(gòu)上更加輕盈精煉，運行也更為穩(wěn)定，操作使用方便?；跉W式起重機的各項優(yōu)點，這就要求對歐式起重機生產(chǎn)制造質(zhì)量和精度具有嚴格的要求。本文以沈冶機械公司為出口伊朗南方鋁業(yè)項目生產(chǎn)制造的歐式起重機為例，從起重機主梁制造工藝入手分析，以有效的工藝設(shè)計作為技術(shù)保障，使歐式起重機的產(chǎn)品質(zhì)量得到保證（圖1）[1]。

1 主梁制造工藝方案分析及實施

主梁作為起重機的主要部件，其焊接質(zhì)量的好壞直接影響整個起重機運行及整體質(zhì)量。本項目歐式起重機在結(jié)構(gòu)設(shè)計上具有如下特點。

（1）主梁部件鋼板較薄（t≤6mm），主梁寬度尺寸窄（300～450mm），結(jié)構(gòu)容易變形，下料前需要進行板材校型；焊接時還應(yīng)防止焊接變形，必須確定合適的焊接工藝參數(shù)。

（2）主梁及橋架的制造幾何參數(shù)精度要求高，因此零部件下料必須保證質(zhì)量，且結(jié)構(gòu)體成型時應(yīng)重點防止主梁變形。

1.1 工藝分析一（鋼板預(yù)處理、下料）

由于本項目主梁部件鋼板較?。╰≤6mm），使用除銹、校型一體化鋼材預(yù)處理線在鋼板下料前需要對鋼板原材料進行除銹、鋼板整體進行校型和消應(yīng)力處理。既可以消除鋼板表面的銹蝕、氧化皮等雜質(zhì)，還能夠?qū)︿摪灞砻孀冃芜M行校正并可以使鋼板的內(nèi)應(yīng)力得到釋放（圖2）。

鋼板下料使用德國進口的ESAB數(shù)控精細等離子切割機，采取數(shù)控編程，雙邊雙槍同時切割，提高了下料切割精度，減少下料尺寸誤差，下料后鋼板切割邊緣齊整，氧化皮少且可自動脫落，下料可杜絕受熱引起的鋼板變形，而且鋼板下料的整體效率得到提高（見圖3）。

1.2 工藝分析二（焊接工藝的確定）

從保證焊接質(zhì)量，提高焊接制造效率及降低主梁焊接變形量方面考慮，焊接工藝是影響主梁焊接質(zhì)量的重要因素。針對薄板的焊接成形技術(shù)進行焊接試驗，焊接采取CO2氣體保護焊，對接焊縫采用小電流，控制熱輸入，防止焊接變形的產(chǎn)生。

主梁縱縫角焊縫是主梁最重要的焊縫，為了保證焊接質(zhì)量和焊縫的外觀成型，主梁縱縫角焊縫焊接使用自動焊接小車完成。使用自動焊接小車焊接代替人工焊接，不但可以使焊槍焊接時速度勻速，焊槍擺動穩(wěn)定，而且焊縫質(zhì)量穩(wěn)定，焊接缺陷產(chǎn)生幾率低，焊縫成型好，焊接效率高，同時也減少了人工勞動強度（如圖4）。

在主梁的焊接制造過程中盡可能地選用對稱的構(gòu)件截面和焊縫位置，這種焊縫位置對稱于截面重心，焊后能使彎曲變形控制在較小的范圍；盡可能地減少結(jié)構(gòu)上的焊縫數(shù)量和焊縫的填充金屬量；而且必須有利于減少應(yīng)力集中。應(yīng)力集中不僅是降低材料塑性和引起結(jié)構(gòu)脆斷的主要原因，而且對結(jié)構(gòu)強度有很壞的影響。為了減少應(yīng)力集中，應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)表面平滑，截面改變的地方應(yīng)平緩和有合理的接頭形式；在不影響結(jié)構(gòu)的強度與剛度的前提下，盡可能的減小焊縫截面尺寸或把連續(xù)角焊縫設(shè)計成斷續(xù)角焊縫，減小了焊縫截面尺寸和長度，能減少塑性變形區(qū)的范圍，使焊接應(yīng)力與變形減少。

1.3 工藝分析三（結(jié)構(gòu)變形控制）

（1）采用反變形法。根據(jù)生產(chǎn)中發(fā)生變形的規(guī)律，預(yù)先把焊件人為地制成一個變形，為使這個變形與焊后發(fā)生的變形方向相反而數(shù)值相等，以達到防止產(chǎn)生殘余變形的方法。至于反變形值，應(yīng)根據(jù)材料性質(zhì)、厚度、坡口型式與大小、焊接方法等來確定。

（2）焊后處理。構(gòu)件發(fā)生焊接變形，可用火焰矯正法和機械矯正法進行矯正。火焰矯正法是利用火焰局部加熱時產(chǎn)生壓縮塑性變形，使較長的金屬在冷卻后收縮，來達到矯正變形的目的。矯正的工具，是氣焊焊矩。機械矯正是利用外力使構(gòu)件產(chǎn)生與焊接變形方向相反的塑性變形，也可用錘擊來延展焊縫金屬及其周圍壓縮塑性變形區(qū)域的金屬，達到消除焊接變形的目的。

（3）采用對稱焊接和非對稱焊接。焊接結(jié)構(gòu)中很多焊縫以中性軸對稱的，為了防止對稱焊縫的變形，采用對稱焊抵消焊接變形的方法進行焊接。在實踐中，非對稱焊縫的結(jié)構(gòu)十分常見，對此，應(yīng)先焊焊縫少的一側(cè)，后焊焊縫多的一側(cè)。使多焊縫的一側(cè)所造成的變形，抵消前一側(cè)的變形，達到總體變形減小。具體方法可根據(jù)變形經(jīng)驗法，確定變形量的大小和方向來解決。

（4）選擇主梁結(jié)構(gòu)體組焊裝配順序。編制細化工藝方案，制定合理的組焊裝配順序，可以從一定程度上避免結(jié)構(gòu)體焊接變形的產(chǎn)生。主梁結(jié)構(gòu)體整體組焊方案采取倒裝法，即在安裝平臺上先鋪設(shè)上蓋板，然后以上蓋板為基礎(chǔ)組焊腹板，最后組焊下蓋板，完成整體主梁結(jié)構(gòu)體組焊（如圖5所示）。

2 結(jié)語

本文通過對歐式起重機主梁特殊結(jié)構(gòu)的制造工藝進行分析，所采用的工藝方法在主梁組焊制造過程中得到了實踐應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)的起重機主梁制造工藝方案束縛，對實現(xiàn)主梁制造的系列化、提高起重機制造品質(zhì)、促進起重機生產(chǎn)的技術(shù)進步有著積極的作用，嚴格規(guī)范裝焊工藝，采用合理的組裝順序和制造工藝，為歐式起重機主梁的制造提供了有益的參考，取得如下成果。

（1）新設(shè)備經(jīng)實踐操作證明，采用機械操作替代人工操作，顯著降低了人工的勞動難度和勞動強度，大幅提高了生產(chǎn)效率。

（2）新思維、新工藝方法的運用，使得主梁制造質(zhì)量和工作效率均得以大幅度提高，目前該工藝方法已廣泛應(yīng)用于該公司歐式起重機主梁的焊接生產(chǎn)中，產(chǎn)品各項指標(biāo)均達到設(shè)計要求，質(zhì)量全部合格，應(yīng)用效果顯著，目前部分產(chǎn)品已經(jīng)制造完成發(fā)至用戶現(xiàn)場（圖6）。

參考文獻

[1] 李家森，劉紅楓.歐式天車主梁焊接工藝分析[J].金屬加工：熱加工，2014（14）：57-58.