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
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
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)。
(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。
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。
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。