減少薄板箱體柱變形的一種制備工藝

1、減少薄板箱體柱變形的一種制備工藝1. 前言 近年來，多層鋼結構住宅以及商貿大樓在我國應用越來越廣 泛，箱型截面比普通結構框架顯示出了較好的性價比。 箱形柱斷 面尺寸大由腹板與翼板的截面構成一個“回”子型， 箱體內部有 工藝隔板及內隔板，構造較為復雜，箱型柱為全焊接結構，焊接 量大，特別是內隔板的四周有四條二氧化碳氣保焊焊縫以及 2 道 電渣焊焊縫，焊接后容易產生應力集中，產生箱體柱的變形。在 制備過程中箱體柱的彎曲、 扭曲等變形都有嚴格的要求， 焊接變 形難以控制，是該箱形柱制作的主要難點，一旦變形量超標，矯 正較為困難 1 。薄板相對于厚板更容易產生變形，因此，箱體 柱薄板變形是制備過程之中

2、遇到的問題， 本公司簽訂了中國移動 鶴壁移動分公司項目，此項目的箱體柱 f 腹板、翼板的板厚度 T 為10mm板材較薄，容易產生變形。2. 箱體柱組裝 我們改進了箱體柱的通用工藝，對箱體柱主體四個板對接， 焊縫不需要打破口， 接頭形式為交接接頭如圖 1 所示，焊接后焊 縫形式如圖 2 所示，這種工藝可以減少箱體柱的變形。圖 1 腹板與翼板的組立形式圖 2 腹板與翼板的角焊縫形箱體柱的變形主要是受熱造成的， 在加熱而后冷卻過程中微 觀的鐵、 碳原子重新分布而組成不同的結構， 晶粒大小不同于了 與先前的材料， 導致宏觀性能表現(xiàn)出不同的差異， 材料收縮或者 膨脹。因此，鋼材在在瞬間加熱與冷卻過程之中

3、容易造成箱體柱 的變形。 箱體柱的制作通則工藝， 箱體柱主體焊縫坡口加工采用半自動火焰切割機進行，當箱型柱面板厚度T小于20mnfl寸，其坡口形式如圖 3 所示，焊接后焊后形式如圖4 所示：圖 3 腹板與翼板的坡口形式圖 4 腹板與翼板的對接焊縫 腹板沒有打坡口，節(jié)約了箱體柱的制備成本 ; 打破口的工時 約站整個箱體柱的制備工時 10%，因此節(jié)約工費 10%。采用角焊縫，節(jié)約了原材料成本 ; 節(jié)約材料成本 K%， K=2t/ (H+L),如下圖5的陰影面積。圖 5 節(jié)約材料圖示3. 箱體柱組裝工藝3.1 隔板組裝 在裝配胎架上把劃好線的下翼板置于組立機平臺上， 把已裝 配好的各隔板定位在下翼板

4、上，如圖 6 所示。圖 6 隔板組裝示意3.2 腹板組裝采用組裝平臺和自制龍門架人工裝配兩側腹板， 使隔板對準腹板上所劃的位置，組裝 U型箱體，如下圖7所示：然后，對腹板與隔板及腹板與翼板之間的焊縫進行定位焊， 對隔板與腹板和 下翼緣之間的焊縫采用 C02氣體保護焊進行全熔透焊接。圖 7 U 型箱體組裝圖3.3 上翼板組裝將隔板焊接完成并檢驗合格的 U 型箱體再次吊至組裝平臺， 裝配上翼板， 如圖 8 所示，腹板與翼板之間垂直度不得大于 1?L， 腹板與翼板對接的縫隙小于 1mm可以保證腹板與翼板完全熔透， 且不容易焊穿，造成在箱體柱內部形成焊瘤。圖 8 上翼板安裝示意圖4. 箱體柱焊接箱體柱

5、板厚為10mm二氧化碳氣保焊焊接熔深為 2-3mm焊 后效果如圖 9 所示，圓弧過度造型美觀， 圓弧過渡還可以起到減 小應力集中， 加強箱體柱的強度的作用。 利用探傷儀對焊接后的 交接焊縫進行探傷，探傷結果如圖 10 所示，在紫色線下面的區(qū) 域內有一個小波峰， 峰值在焊縫質量評定線的下方， 表明了焊縫 內沒有夾渣與氣孔，焊接熔深顯示為為 9.8mm采用優(yōu)化后的箱 體柱制備工藝可以保證了焊接強度。焊接的熱效應導致焊接內產生焊接內應力， 不同的焊接工藝 在焊接部位產生不同形狀的溫度場 2 。所有的熔化焊都經(jīng)過熱 源的加熱， 使焊接接頭處母材及填充材料熔化， 隨后又冷卻結晶 形成焊縫。焊接加熱和冷卻

6、過程是極不均勻而且遠離平衡狀態(tài) 的，因而形成復雜的瞬態(tài)溫度場和應力應變場。 由于在加熱和冷 卻過程中材料受約束而產生塑性變形，焊后結構中圖9 焊縫效果圖圖10 焊縫探傷圖將留存下永久性的非協(xié)調應變， 從而產生相當大的殘余應力 和變形。在不同的溫度，不同的位置及不同的時刻，將產生不同 的熱變形，延伸或收縮，由此導致產生塑性變形及內應力。箱型 柱的拼裝方法、 焊接順序和方向等因素都會使箱型柱產生彎、 扭、 渡浪和收縮等變形。 單邊埋弧焊時由于板的縱向收縮不均勻， 會 引起撓曲變形，在焊接時，雙面同時使焊，此種工藝腹板翼板同 時收縮，受力均勻 3 。因此，要在無專用工裝情況下全面達到 鋼柱的技術要求， 必須確定合理的拼裝方式， 編排正確的施焊順 序和方向，采用合理的焊接工藝，最大限度地控制焊接變形。5. 結論： （1）焊縫不需要打破口，采用角焊