大型H钢的焊接变形及其防止措施
设计制造
大型H 钢的焊接变形
及其防止措施
孟凡力
我厂生产的架桥机、隧道衬砌台车车架及模板纵梁都由大型H 钢组成, 焊接H 钢最主要的问题是焊接变形。根据SHJ507—87规范要求, 焊接H 钢的垂直挠度应不大于6mm , 侧弯挠度不大于4mm , 翼板变形不大于6mm , 要满足这一要求有较大的困难。我厂通过多次试验, 焊接H 钢结构的工艺已经成熟, 本文就解决焊接大型H 钢结构的变形问题作一介绍。
焊接层数
12
表1 焊接工艺参数焊接电流(A ) 750800
焊接电压(V ) 3840
焊接速度(m /h ) 3732
试验结果:垂直挠度28mm , 侧弯挠度11mm , 翼板角变形(以1m 间隔测量) 最小为4mm , 最大
为11mm , 采用一般焊接工艺不能达到SHJ507-87的技术要求。
1 试验
H 钢截面见图1, 长8~12m 。为防止角变形, 在H 钢上每隔500~600mm 加一块三角筋板。H 钢的材质为Q235钢, 焊接方法为埋弧自动焊, 焊接材料采用 5mm H08MnA HJ431。焊接工艺参数见表1。
焊接顺序见图1所示, 焊接方向为直通焊, 每条焊缝分两层焊完
。
2 焊接变形的分析及防止变形的措施
产生焊接变形的根本原因是焊接热场的不均匀性, 在高温焊接区产生了压缩塑性变形, 焊后该区要收缩, 而其它部位又阻止其收缩, 因而产生焊接残余应力和变形。由于焊接结构的焊缝分布不同等因素, 可产生收缩变形、挠曲变形、角变形、波浪变形等。在大型H 钢结构中主要产生挠曲变形和角变形。2. 1 挠曲变形
产生挠曲变形的主要原因是焊缝分布不对称。H 钢由于截面对称, 焊缝分布也对称, 一般来说是不会产生挠曲变形的。根据进一步的试验和分析表明, 发生垂直挠曲和侧挠曲变形的主要原因是由于焊接装配时工件摆放不平整、焊接方向不合理等原
图1
因。如果能有针对性地注意提高焊接装配质量, 采能实现完整的搅拌程序;
(6) 如果使用电子信号调节泵, 电子恒速传动易于实现遥控。
吴海兰、饶海东, 铁道部隧道局三处机械厂, 512219 广东省乐昌市
收稿日期:2001-04-30编 辑:翟会昆
车速变化时拌筒不会经常加速和减速;
(2) 车辆加速时不需要同时使拌筒加速的附加功率;
(3) 恒定的拌筒转速使混凝土流动均匀, 可稳定混凝土的质量;
(4) 拌筒的加速度可通过斜坡来调节; (5) 如果安装一些附加装置, 电子恒速装置还
28)
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用合理的焊接方向和焊接顺序, 挠曲变形完全可以控制在规定范围内。2. 2 角变形
大型H 钢焊接结构主要采用丁字接头。大量资料表明, 丁字型接头的角变形■β的大小与焊脚高度h 和翼板厚度t 之比有关。当h /t =0. 7时, ■β=8°~10°, 取■β=8°, 则翼板变形q =tg ■β×1/2×L =38. 6mm , 远远超过试验值11mm , 这是由于试验时在焊缝背面加了三角筋板, 刚度得到了加强, 因而整个翼板不能发生自由转动, 降低了焊接变形。此外角变形不仅与翼板的厚度和焊脚高度有关, 而且与焊接方法、线能量有关。为防止角变形, 除选用埋弧自动焊和适当的焊接参数外, 主要可以考虑采用刚性固定法。如图2所示, 采用三角筋板和立筋板, 三角筋板的作用主要控制焊后翼板发生转动, 同时加大腹板的刚度, 立筋板的主要作用在于阻止翼板发生角变形
。
焊接顺序
1234567
图2
8
图3 焊接顺序示意图表2 焊接工艺参数焊接电流(A ) [***********]850850
焊接电压(V ) [**************]1
焊接速度(m /h ) [**************]6
确定立筋板的尺寸和位置一般可根据理论近似计算和经验相结合的方法。立筋板一般采用图2所
示的方法, 即焊在翼板上, 因为H 钢焊完后还要将其割去并修磨, 增加了工序和工作量, 所以这种工艺措施并不实用。为避免上述缺点, 采用了活动立筋板, 筋板两边卡在翼板上, 中间用楔铁卡紧, 这样在翼板两则产生了一个向上的装配应力, 这个力和焊接内应力方向相反, 从而可以进一步减小焊接应力和变形。H 钢施焊完毕冷却后, 打掉楔铁, 活动筋板还可以重复使用。
动支撑。焊接参数见表2。
焊接变形检查:垂直挠曲f =0, 侧挠度f =0, 最大角变形q =4mm 。
4 结论
(1) 焊接H 钢时只要摆放水平, 采用对称焊, 由中间向两边焊, 是不易发生垂直挠曲和侧挠曲的。(2) 采用活动立筋板是控制大型H 钢角变形行之有效的措施, 提高了工效, 还可以节约筋板材料, 配合采用三角筋板可防止H 钢翼板转动, 从而保证不发生大的角变形。(3) 采用以上工艺措施, 可以使大型H 钢焊接变形控制在SHJ507-87验收规范的要求以内。
孟凡力, 中铁十八局涿州机械厂, 072750 河北省涿州市收稿日期:2001-05-21编 辑:仇林峰
3 H 钢的焊接
在以上试验和变形分析的基础上, 对H 钢进行焊接, 焊接现场布置见图3。焊接顺序在图3中由①~⑧表示,
从中间向两边施焊, 焊接2层。H 钢两端两个
转轴放在支架上, 可以转动到船形位置焊接, 为了避免H 钢自重产生挠曲, 在H
钢中间加了两组活 2001)