250 t橋式天車小車架裝焊制造新工藝

劉立良 吳 瓊 高志剛

（天津賽瑞機器設備有限公司，天津 300301）

起重機械按其功能和結構特點，大致可以分為4大類:輕、小型起重設備、橋式起重機、臂架式起重機和升降機。

2009年我公司設計制造的印尼250 t天車，就屬于橋式起重機，特點是可以使掛在吊鉤或其他取物裝置上的重物在空間實現垂直升降或水平運移。

橋式起重機（圖1）包括:起升機構，大、小車運行機構。大車運行機構沿鋪設在兩側高架上的軌道縱向運行，小車運行機構沿鋪設在大車上的軌道橫向運行，構成一矩形的工作范圍，起升機構就可以充分利用大車下面的空間吊運物料，不受地面設備的阻礙。依靠這些機構的配合動作，可使重物在一定的立方形空間內起升和搬運。

小車架（圖2）是小車運行機構中的重要部件，是支承和安裝起升機構與小車運行機構的機架。小車架的主要構件有:2根順著小車軌道的縱梁、2根或數根與之相垂直的連接橫梁。橫梁與縱梁焊在一起形成一個剛性構架。其箱型類的結構特點在整體裝焊制造中常出現焊接變形大、變形后調形困難、安裝車輪軸承箱的4組彎板超幾何公差要求即車輪組中車輪難共面，致使小車運行不平穩，存在安全隱患。本文以250 t橋式天車為例介紹小車架的裝焊制造新工藝，解決傳統方法制造中存在的問題。

1 影響小車架的變形因素及控制措施

小車架的主要變形有小車架上平面彎曲變形、小車架4組彎板的位置變形和小車彎板角縮小等變形。

1．1 小車架上平面彎曲變形的原因

（1）組裝小車架的平臺不平;

（2）小車架各梁焊接時上蓋板產生彎曲現象，橫梁、蓋板反變形過大;

（3）各構件尺寸偏差大，梁與梁之間的間隙不同，致使焊接變形也不同;

（4）沒有選擇合理的組裝焊接程序，由于上部焊縫多，故小車架整體焊接后易出現彎曲變形;若小車架各梁單獨組裝定位焊下蓋板后焊接4條縱向角焊縫，則可控制撓曲變形;因此小車架宜選擇各梁單獨焊接以控制變形，最后將各梁整體組裝焊接成小車架的方案;

（5）缺少輔助措施。

1．2 小車架4組彎板產生水平差的因素

（1）與4組彎板連接的立板高低不等;

（2）小車架上平面瓢曲變形;

（3）小車架走行梁兩端有撓曲變形;

（4）研配小車架時4組彎板測量不準確等。

1．3 焊接小車彎板角度縮小的原因

（1）腹板切割和彎板壓彎時的角度偏小;

（2）彎板立板與彎板焊縫收縮使彎板角度縮小。

1．4 小車架變形的控制

在小車架制造過程中，要針對產生變形的因素對每道工序加以控制。

（1）小車架制造應在平臺上組裝。平臺是組裝小車架的基準面，最好是鑄鋼或鑄鐵平臺;平臺的地基不得有下沉現象，應選擇鋼筋水泥基礎;平臺應定期檢查水平度和平面度。

（2）為減小小車架整體焊接變形，應分成易控制焊接變形的構件分別組裝焊接。我們對焊接箱形梁有控制撓曲、扭曲和傾斜變形的方法，小車架應盡量分成單獨的梁制造，最后拼成小車架;由于此時各梁已有較大剛度，且連接焊縫較少，小車架的整體變形就會減小。

（3）小車架的焊接變形與各板件接頭的間隙有關。為減小接頭的間隙，組成小車架的各梁要預先在平臺上整體預裝成，打上接頭標記，然后再拆開分別組裝焊接。

（4）為控制彎板組件在焊接時角度變小，立板與彎板應有反變形。

（5）為減小小車架瓢曲變形，應增加小車架的剛性，可事先將走臺邊角鋼組裝定位焊在小車架上，再焊接小車架各焊縫。

2 小車架裝焊工藝

小車架（圖3）是由各梁組裝焊接而成。由于鋼板長度和寬度都比較大，拼接焊縫較多，鋼板焊接時產生瞬時內應力，焊接后產生殘余應力，并同時產生殘余變形。由于焊接變形的校正費時費工，所以焊接時首先考慮的是控制變形和殘余應力。

（1）采取合理的焊接順序

在焊縫較多的情況下，應根據焊縫的布置先焊收縮量較大的焊縫，后焊收縮量較小的焊縫;先焊拘束度較大而不能自由收縮的焊縫，后焊拘束度較小而能自由收縮的焊縫;先焊短焊縫，后焊長焊縫。減小焊接拘束度，拘束度越大，焊接應力越大。首先應盡量使焊縫在較小拘束度下焊接，盡可能不用剛性固定的方法控制變形，以免增大焊接拘束度。降低焊件剛度，創造自由收縮的條件。因此采取了小車架各梁單獨按圖紙組裝定位焊，即將梁的上蓋板鋪放在平臺上，劃出筋板和腹板的定位線。首先組裝筋板，每塊筋板側邊要與上蓋板垂直（可用直角彎尺測量）。然后組裝定位焊兩腹板，焊接內壁焊縫。然后組裝定位焊下蓋板，成為箱形梁。焊接箱形梁4道縱向焊縫，焊接次序見圖4。4條焊縫對稱施焊，并且分段跳焊，嚴格控制焊接變形。錘擊減小焊接應力，每層焊道焊完后立即用敲渣圓頭小錘均勻敲擊焊縫金屬，使其產生塑性延伸變形，并抵消焊縫冷卻后承受的局部拉應力。在各梁單獨組裝焊接后，總體組裝研配小車架。凡是需要研配的梁，接頭處要留研配余量。

（2）焊接參數的選擇

小車架是由各件鋼板（材料為Q345B）焊接成形。為保證焊縫性能與母材匹配，具有必要的強度，焊縫成分應力求與母材相近。但為了防止焊縫有較大的熱裂傾向，焊縫含碳量往往比母材要低。為保證焊縫質量和力學性能要求，選擇的焊接參數詳見表1。

（3）小車架連接接頭處理

高強螺栓連接的接頭（圖5）處要經拋丸處理。小車梁組裝焊接后，還要進行如下處理:首先按圖紙尺寸定位焊連接板，鉆出所有的孔;然后鏟掉連接板，并打上標號，用砂輪磨掉定位焊肉;接著按圖紙尺寸劃出接口的氣割線，按氣割線火焰切割腹板（蓋板待小車架組裝后割開）;最后腹板上的連接板用1/4～1/3數量的螺栓擰上。

表1 焊接參數

（4）彎板組合件的裝配焊接

為補償彎板組合件焊接時彎角的縮小，立板下料時應大于90°（反變形），用直角彎尺測量應有1 mm間隙，可用數控切割或靠模切割保證。彎板壓成彎角的要求同立板。立板與彎板按圖紙尺寸組裝定位焊成彎板組合件，焊后整形使彎板成90°角。

（5）小車架整體焊接

小車架整體焊接應在小車架整體組裝定位焊后進行。焊接次序應先焊小車架各梁的連接接頭焊縫，先從里向外焊，然后將小車架底面朝上放在平臺或平地上，焊接小車架底面的各焊縫。并將小車架翻轉180°，正面朝上放在平地上焊對接焊縫，焊前用氣刨和風鏟開坡口。可在小車架總體組裝焊接后，按接口切割線火焰切割上、下蓋板，再將聯接板用2/3數量的螺栓擰緊。

3 結語

新工藝解決了橋式天車小車架裝焊制造生產時安裝車輪軸承箱4組彎板壁厚減薄、幾何公差超差等影響產品質量的問題。新工藝屬于箱型類工件制作的典型工藝，是改變傳統工藝生產大型非精密制作結構件的一次嘗試。小車架已經成功安裝于250 t天車上，現場試運行良好，贏得了客戶的好評。