特種設(shè)備金屬材料焊接技術(shù) 課件 第12-14章 起重機械焊接-場（廠）內(nèi)專用機動車輛結(jié)構(gòu)焊接

特種設(shè)備金屬材料焊接技術(shù)第十二章起重機械焊接第一節(jié)基本要求一、材料的選擇1）直接承受動載荷且需要計算疲勞的結(jié)構(gòu)。2）雖可以不計算疲勞但工作環(huán)境溫度低于-20°C的直接承受動載荷的結(jié)構(gòu)以及受拉、受彎的重要承載結(jié)構(gòu)。3）工作環(huán)境溫度等于或低于-30°的所有承載結(jié)構(gòu)。二、設(shè)計一般原則第一節(jié)基本要求第二節(jié)焊接工藝基本流程一、焊接前的準備1.材料要求2.材料預(yù)處理3.下料（1）劃線按構(gòu)件設(shè)計圖樣的圖形與尺寸1:1劃在待下料的鋼材上，以便按劃線圖形進行下料加工。（2）放樣根據(jù)構(gòu)件的圖樣，按1:1的比例（或一定的比例）在放樣臺（或平臺）上畫出其所需要的圖形。（3）切割鋼材切割下料一般有剪切、沖裁、火焰切割、激光切割、等離子切割等方法。4.裝配（1）定位定位就是確定零件在空間的位置或零件間的相對位置。第二節(jié)焊接工藝基本流程（2）夾緊夾緊就是借助夾具等外力，將定位后的零件固定。（3）測量測量是指在裝配過程中，對零件間的相對位置和各部件尺寸進行一系列的技術(shù)測量，從而鑒定定位的正確性，以便調(diào)整。二、裝配的定位焊1）組裝好的焊件首先應(yīng)符合施工圖規(guī)定的尺寸和公差要求，同時應(yīng)考慮焊接收縮量，使焊件焊后的外形尺寸控制在容許的誤差范圍之內(nèi)。2）接頭的裝配間隙和坡口尺寸應(yīng)符合焊接工藝規(guī)程的規(guī)定，同時應(yīng)保證在整個焊接過程中，接頭的裝配間隙保持在容許的誤差范圍之內(nèi)。第二節(jié)焊接工藝基本流程3）接頭裝配定位后錯邊量應(yīng)符合相應(yīng)制造技術(shù)規(guī)程或產(chǎn)品制造技術(shù)的規(guī)定。4）碳鋼焊件的定位焊焊縫，原則上不容許在焊縫坡口內(nèi)，應(yīng)采用定位板點固在坡口的兩側(cè)。三、典型裝配焊接工藝流程1.箱形梁的裝配焊接工藝流程第二節(jié)焊接工藝基本流程2.工字梁的裝配焊接工藝流程第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接一、蓋板和腹板裝配焊接1.蓋板和腹板的拼接要求第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接2.蓋板和腹板對接焊縫焊接（1）板件拼接間隙和定位焊要求板件拼接間隙大時，焊接時易產(chǎn)生燒穿、焊縫成形不佳的缺陷，同時焊接變形較大。（2）引孤板和引出板采用埋弧自動焊和CO2氣體保護自動焊時，兩端應(yīng)加引弧板和引出板，以保證焊縫焊接質(zhì)量。（3）對接焊縫的焊接主梁的蓋板和腹板對接焊，焊接方法一般采用焊條電弧焊、埋弧自動焊、CO2氣體保護焊等，采用雙面焊或單面煤兩面成形。二、箱形主梁半成品組裝與焊接1.以上蓋板為基準的平臺組裝1）用永磁吊具將上蓋板鋪放在平臺上。2）在腹板或蓋板上組裝定位焊角鋼或扁鋼。第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接3）為防止主梁扭曲，要控制筋板與腹板的接合邊與上蓋板的垂直度不超出允許值（可采用直角彎尺測量），然后將筋板與上蓋板定位焊并焊接。4）對要求II形梁外彎的5~50t通用橋式起重機主梁，上蓋板與筋板焊縫的焊接方向應(yīng)由內(nèi)側(cè)向外側(cè)。5）組裝腹板。第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接2.以腹板為基準的平臺組裝第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接3.II形梁內(nèi)壁焊縫的焊接（1）焊接次序應(yīng)根據(jù)主梁的技術(shù)要求采取不同的焊接順序：5~50t通用橋式起重機要求主梁向走臺側(cè)彎曲，即外彎/水=0~L/2000，焊接I形梁內(nèi)壁焊縫時，針對焊接次序?qū)澢冃蔚挠绊懀紤]要使II形梁外彎，應(yīng)先焊接II形梁內(nèi)腹板焊縫，后焊接外腹板焊縫。（2）焊接方法焊接梁內(nèi)壁焊縫，國外只有少數(shù)先進的企業(yè)采用機器人焊接，目前國內(nèi)外大多數(shù)企業(yè)還是由工人手工焊接。4.II形梁內(nèi)壁的焊接質(zhì)量三、箱形主梁整體裝配焊接1.II形梁組裝定位焊下蓋板2.焊接箱形梁的四條縱向角焊縫第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接（1）焊接方法的選擇目前我國起重機制造專業(yè)廠采用的焊接方法有以下幾種。1）船形位置埋弧自動焊。第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接2）固定氣體保護焊機焊接。3）移動氣體保護焊機焊接。第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接4）移動埋弧焊機焊接。（2）焊接次序根據(jù)焊接次序?qū)澢冃蔚挠绊?，對拱度偏小的主梁?yīng)先焊接下蓋板與腹板的焊縫，拱度偏大的主梁應(yīng)先焊接上蓋板與腹板的焊縫。第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接四、橋架的裝配焊接1.橋架裝配焊接的工藝選擇（1）作業(yè)場地的選擇只要有溫差存在，主梁就會有拱（翹）度的變化或水平彎曲（旁彎）的變化，相應(yīng)引起小車軌道高低差和小車軌距的變化，給橋架制造的工藝參數(shù)控制帶來不利影響。（2）墊架位置選擇由于自重對主梁拱度有影響，主梁墊架位置應(yīng)選擇在主梁的跨端或接近于跨端的位置。（3）橋架組裝基準選擇使橋架安裝車輪后能正常運行，四組彎板應(yīng)在同一平面內(nèi)。（4）焊接變形控制方法為減小橋架整體焊接變形，第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接在橋架組裝前應(yīng)焊完所有部件本身的焊縫，不要等到整體組裝后再補焊，這是因為部件焊接變形容易控制，又便于翻身和盡量取平焊位置施工，提高了焊縫質(zhì)量。2.橋架裝配焊接的工藝特點（1）主梁、端梁組裝焊接1）將已經(jīng)過單根主梁階段驗收的兩根主梁擺放在墊架上，在主梁的上蓋板中心線處找出兩主梁的跨度中心和跨端基準點，按技術(shù)要求調(diào)整各部位尺寸。2）端梁與主梁煤接時將使端梁兩端向內(nèi)彎而使橋架跨度縮短，故橋架組裝時應(yīng)預(yù)先使端梁兩端外彎，且跨度要有加大量。3）為減小焊接變形和焊接應(yīng)力，應(yīng)先焊上蓋板焊縫，再焊下蓋板焊縫，然后焊連接板焊縫；先焊外側(cè)焊縫，后焊肉側(cè)焊縫。第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接第三節(jié)橋式起重機的裝配焊接（2）組裝焊接走臺1）檢測調(diào)整兩主梁的水平彎曲，偏軌箱形梁或桁架還要在離主梁兩端各1/3處上、下定位焊拉筋。2）為減小橋架的整體變形，走臺的斜撐與連接板要按圖樣尺寸預(yù)先裝配焊接成組件，再進行橋架組裝焊接。3）按圖樣尺寸劃走臺的定位線。4）裝配橫向水平角鋼。5）走臺的裝配與焊接。①走臺板應(yīng)在接寬的縱向焊縫完成后在平板矯正機上矯平，然后組裝定位焊在走臺上。②整個走臺處于定位焊連接狀態(tài)，水平剛性較小。③為減小焊接走臺主梁下?lián)?，?yīng)先焊接走臺下部焊縫，后焊接走臺上部焊縫。（3）組裝焊接軌道壓板對5~30t通用橋式起重機正軌箱形主梁，在煤接軌道壓板前主梁上拱度??<1.5L/1000時，應(yīng)在主梁跨中用千斤頂頂起來焊接。第四節(jié)門式起重機的裝配焊接第四節(jié)門式起重機的裝配焊接一、橋架的裝配焊接1.門式起重機橋架裝配特點（1）分段制造主梁的預(yù)裝門式起重機的主梁多分段制造，應(yīng)在廠內(nèi)先行研配預(yù)裝。（2）主梁跨端法蘭座（支腿連接座）的組裝主梁跨端法蘭座（主梁下面與支腿連接的框架和法蘭座板）如圖12-17所示。第四節(jié)門式起重機的裝配焊接2.單主梁門式起重機橋架工藝要點（1）水平反滾輪軌道組裝焊接1）上水平反滾輪軌道組裝焊接。2）下水平反滾輪軌道組裝焊接。第四節(jié)門式起重機的裝配焊接3）將主梁吊放到自動埋弧焊胎架上焊接四條縱向角焊縫及上、下水平軌道的內(nèi)側(cè)焊縫。4）下蓋板小筋板組裝焊接。將主梁翻身使上蓋板朝下，如圖12-20所示，組裝定位焊下蓋板上的小筋板，然后焊接小筋板焊縫，焊工應(yīng)均布焊接。（2）豎直反滾輪軌道組裝焊接1）組裝焊接工字鋼和補強板（反滾輪軌道組合件），首先將工字鋼和補強板在頂壓機上矯直，并將補強板裝配定位焊在工字鋼上。第四節(jié)門式起重機的裝配焊接2）在焊完補強板全部焊縫（包括縱向四條長焊縫）后，將主梁倒置，跨端法蘭座板墊成水平，用水平儀在副腹板上劃出豎直反滾輪軌道座板及走臺角鋼位置線。（3）組裝焊接支腿連接座框板將主梁倒置，墊架在支腿中心位置。（4）走臺的組裝焊接門式起重機的走臺與橋式起重機的走臺組裝焊接方法基本相同。（5）組裝焊接小車軌道定位焊軌道壓板，然后沿梁長均布分別焊接軌道壓板。（6）組裝焊接跨端法蘭座板方法略。第四節(jié)門式起重機的裝配焊接3.雙主梁門式起重機橋架工藝要點（1）主梁跨端支腿連接座框板組裝焊接單根主梁制造后要根據(jù)圖樣尺寸確定支腿連接座的中心，在下蓋板上劃出框板位置線，組裝焊接框板。（2）橋架的組裝雙梁門式起重機主端梁組裝焊接方法與橋式起重機基本相同。第四節(jié)門式起重機的裝配焊接二、支腿的裝配焊接1）確定基準件。2）組裝焊接筋板。3）為減小支腿的整體變形，腹板和蓋板上的加筋扁鋼應(yīng)事先組裝焊接，若焊后有變形，可少焊一部分以不產(chǎn)生角變形為止，如圖12-25所示。第四節(jié)門式起重機的裝配焊接第四節(jié)門式起重機的裝配焊接4）組裝定位焊兩腹板，形成II形構(gòu)件。5）將II形構(gòu)件臥放在平臺上，同主梁一樣焊接內(nèi)壁焊縫。6）II形構(gòu)件組裝蓋板。7）焊接支腿四條長焊縫。8）塞焊蓋板筋板焊縫。第四節(jié)門式起重機的裝配焊接第四節(jié)門式起重機的裝配焊接三、下橫梁的組裝焊接1）將上蓋板鋪放于平臺上，開坡口和背面碳弧氣刨清根，采用正反面焊接對接焊縫。2）研配焊接兩端的法蘭座板，每道焊縫要求焊透，并應(yīng)采用X射線照相檢測或超聲檢測。3）將上蓋板翻身放在平臺上，矯平、劃線，并組裝筋板，用直角尺測量控制隔板的垂直度，如圖12-30所示。第四節(jié)門式起重機的裝配焊接4）組裝定位焊兩腹板。5）II形梁焊接內(nèi)壁焊縫，然后去掉內(nèi)耳板處腹板支承筋。第四節(jié)門式起重機的裝配焊接6）組裝定位焊下蓋板。7）焊接下橫梁四道縱向焊縫。第五節(jié)桁架起重機的裝配焊接一、桁架起重機的種類二、桁架的焊接生產(chǎn)1.地樣線及定位胎2.副桁架組裝焊接第五節(jié)桁架起重機的裝配焊接3.主桁架組裝焊接第十三章電梯、客運索道及游樂設(shè)施焊接第一節(jié)零件的備料一、材料要求二、下料的準備1.熟悉圖樣（1）鋼結(jié)構(gòu)圖的特點同一個圖上有時使用不同的比例：較大的鋼結(jié)構(gòu)在畫圖時都要按比例縮小，在畫鋼板厚度、型材斷面等小尺寸圖形時，可在同一圖中使用不同比例畫出。（2）鋼結(jié)構(gòu)焊接施工圖讀圖方法讀圖時一般按以下順序進行，首先閱讀標題欄，了解產(chǎn)品名稱、材料、重量、設(shè)計單位等。2.劃線1）熟悉結(jié)構(gòu)構(gòu)件的圖樣和制造工藝，根據(jù)圖樣檢驗樣板、樣桿，核對選用的鋼牌號、規(guī)格是否符合規(guī)定的要求。2）檢查鋼材是否有表面麻點、裂紋、夾層及厚度不均勻等缺陷。第一節(jié)零件的備料3）劃線前應(yīng)將材料墊平、放穩(wěn)，劃線時要盡可能使線條細且清晰，筆尖與樣板邊緣間不要內(nèi)傾和外傾。4）劃線時應(yīng)標注各種下道工序用線，例如，彎曲件的彎曲范圍或折彎線、中心線、比較重要的裝配位置線等，并加以適當(dāng)標記以免混淆。5）彎曲零件排料時，應(yīng)考慮材料軋制的纖維方向。6）鋼板兩邊不垂直時一定要去邊。7）劃線的毛坯，應(yīng)注明產(chǎn)品的圖號、件號和鋼牌號，以免混淆。8）注意合理排料，提高材料的利用率。3.放樣（1）放樣平臺放樣平臺有鋼質(zhì)和木質(zhì)兩種，但普遍使用的是鋼質(zhì)，一般是由厚12mm以上的低碳鋼拼成。（2）量具放樣使用的量具有鋼卷尺、鋼盤尺、鋼直尺、直角尺、平尺等。第一節(jié)零件的備料（3）其他工具在鋼板上進行放樣劃線時，常用的工具有劃針、圓規(guī)、地規(guī)、粉線等。三、下料的方法第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)裝配一、裝配方法分類1.手工裝配2.機械裝配（1）整裝整焊先將全部零件按圖樣要求裝配起來，然后轉(zhuǎn)入焊接工序，將全部焊縫焊完。（2）隨裝隨焊即先將若干個零件組裝起來，隨之焊接相應(yīng)的焊縫，然后再裝配若干個零件，再進行焊接，直至全部零件裝完并焊完，成為符合要求的構(gòu)件。（3）分部件裝配焊接將結(jié)構(gòu)件分解成若干個部件，各部件分別獨立制作，將零件裝配焊接成部件，然后再將各部件合并裝配焊接成結(jié)構(gòu)件。二、裝配的條件及基準三、裝配的定位焊第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)裝配四、裝配的質(zhì)量要求第三節(jié)工裝夾具一、工裝夾具的分類和組成二、裝焊工裝夾具的特點1）裝焊工裝夾具的結(jié)構(gòu)，必須考慮焊件在焊接過程中的熱變形和收縮變形，還要降低焊接應(yīng)力，避免焊接接頭的開裂。2）裝焊工裝夾具應(yīng)按可能采用的焊接工藝方法決定的最大焊接電流，設(shè)置良好的導(dǎo)電機構(gòu)。3）對用于熔焊的夾具，工作時主要承受焊件的重力、焊接應(yīng)力和夾緊力，有的還要承受裝配時的錘擊力，用于壓焊的夾具則還要承受頂鍛力。4）裝焊工裝夾具的裝配定位精度，應(yīng)根據(jù)采用的焊接工藝方法和焊接設(shè)備而定，例如焊條電弧焊要求的裝配精度比手工第三節(jié)工裝夾具TIG焊低，手工CO2氣體保護焊要求的裝配精度比機械或自動CO2氣體保護焊低，而薄板的自動焊、弧焊機器人或全自動焊接，則要求較高的裝配精度，最高的精度要求達到±0.1mm。三、定位器第三節(jié)工裝夾具四、夾緊機構(gòu)1.夾緊機構(gòu)的組成與分類2.手動夾緊機構(gòu)3.氣動與液壓夾緊機構(gòu)第三節(jié)工裝夾具第三節(jié)工裝夾具第三節(jié)工裝夾具五、夾具體1）夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強度，外形尺寸應(yīng)與所裝配的零件尺寸相配。2）夾具體的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝焊作業(yè)，工件裝卸方便且定位可靠。3）夾具體安裝基面和導(dǎo)向基面，以及安裝定位器和夾緊機構(gòu)的配合面必須加工精確，符合設(shè)計圖樣規(guī)定的公差要求。第三節(jié)工裝夾具4）夾具體的裝焊平臺可以采用鑄造結(jié)構(gòu)，也可采用板焊結(jié)構(gòu)，但焊后必須經(jīng)消除應(yīng)力處理，以保證夾具體的尺寸穩(wěn)定性。第四節(jié)結(jié)構(gòu)焊的通用焊接工藝一、焊接材料1）焊條、焊絲、焊劑應(yīng)儲存在干燥、通風(fēng)良好的地方，由專人保管。2）焊條、焊劑和藥芯焊絲在使用前，必須按產(chǎn)品說明書及有關(guān)工藝文件的規(guī)定進行烘干。3）低氫型焊條烘干溫度應(yīng)為350~380°C，保溫時間應(yīng)為1.5~2h，烘干后應(yīng)緩冷放置于110~120°C的保溫箱中存放、待用；使用時應(yīng)置于保溫筒中；烘干后的低氫型焊條在大氣中放置時間若超過4h應(yīng)重新烘干；焊條重復(fù)烘干次數(shù)不宜超過2次；受潮的焊條不應(yīng)使用。4）實心焊絲及導(dǎo)電嘴導(dǎo)管應(yīng)無油污、銹蝕，鍍銅層應(yīng)完好無損。5）焊條、焊劑烘干裝置及保溫裝置的加熱、測溫、控溫性能應(yīng)符合使用要求。6）焊條類別和尺寸、電弧長度、電壓以及電流必須適合于材料厚度、坡口類型、焊接位置和伴隨作業(yè)所出現(xiàn)的其他情況。7）用于SAW的焊劑必須干燥且未受污物，應(yīng)防止氧化皮或其他外來物的污染。第四節(jié)結(jié)構(gòu)焊的通用焊接工藝二、焊接環(huán)境三、焊接工藝評定及焊工要求四、預(yù)熱和層間溫度五、臨時焊縫、定位焊縫六、返修及焊補1）焊瘤、過量的凸鼓、過大的余高，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄇ宄^量的焊縫金屬。2）過量的焊縫凹陷、弧坑、焊縫尺寸不足和咬邊等，應(yīng)修整焊縫表面并加以焊補。3）未熔合、夾渣、過量的焊縫氣孔，應(yīng)清除缺陷并加以焊補。4）焊縫或母材的裂紋，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)臋z測方法確定裂紋的深度和長度，清除所有的裂紋及裂紋每端50mm長的完好金屬，并加以焊補。第五節(jié)電梯鋼結(jié)構(gòu)焊接第五節(jié)電梯鋼結(jié)構(gòu)焊接第六節(jié)客運索道鋼結(jié)構(gòu)焊接第七節(jié)游樂設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)焊接一、游樂設(shè)施典型焊接結(jié)構(gòu)第七節(jié)游樂設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)焊接第七節(jié)游樂設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)焊接第七節(jié)游樂設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)焊接二、焊接結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計1.挑戰(zhàn)者之旅（大擺錘）焊接設(shè)計改進挑戰(zhàn)者之旅包括立柱、吊臂、動力頭、轉(zhuǎn)盤（設(shè)有座艙）、活動站臺等，如圖13-17所示。（1）吊臂設(shè)計改進原先由于材料采購規(guī)格所限，吊臂主體由7個圓簡拼接而成，有6條環(huán)形焊縫，對焊接質(zhì)量要求高，整體性難以控制，并增加了檢測工作量，如圖13-18所示。第七節(jié)游樂設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)焊接第七節(jié)游樂設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)焊接（2）腳架調(diào)節(jié)螺桿改進設(shè)計原設(shè)計中立柱柱腳與底座連接采用螺桿連接結(jié)構(gòu)，便于設(shè)備安裝及位置調(diào)整，如圖13-20所示，但該構(gòu)造不便于對螺桿進行無損檢測，不可檢測的單一失效點。第七節(jié)游樂設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)焊接2.超級波浪翻滾焊接結(jié)構(gòu)改進（1）轉(zhuǎn)臂內(nèi)焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計圖13-24所示為轉(zhuǎn)臂彎角與左萬向節(jié)連接部分焊接結(jié)構(gòu)，構(gòu)件在交變應(yīng)力的作用下，在彎角突變處容易變形，產(chǎn)生應(yīng)力集中，圖13-25所示為優(yōu)化后的焊接結(jié)構(gòu)，可看出在彎角突變處設(shè)置了回形隔板，起到加強筋的作用