關于對T型鋼開過渡坡口的工藝研究

王 麗

大連華銳重工起重機有限公司

關于對T型鋼開過渡坡口的工藝研究

王 麗

大連華銳重工起重機有限公司

一、概述

本研究是對起重機主要結構關鍵零部件制造工藝的研究，以實現提升產品焊接質量，提升表面質量，節能降耗，并實現零部件自動化切割。

現起重機偏軌箱型主梁的T型鋼與主腹板對接，常規生產過程為：T型鋼不開坡口，主腹板開45°單邊坡口，焊接時采用埋弧焊并對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焊接應力集中大、焊接量大、焊接變形大、焊縫成型質量低，因此，提出對T型鋼開過渡斜梢坡口進行技術提升(見圖2)。

圖1 現T型鋼與主腹板焊接

圖2 預想T型鋼與主腹板焊接

二、前期準備工作

2.1 相關標準規定

2.1.1 ISO標準規定：承受動載，當板厚＞3mm時，加工過渡斜面為1：4。

2.1.2 AWS標準規定：不等厚度零件對接接頭并承受周期拉伸應力者必須對其中一個零件表面作成不大于1：2.5的斜坡，以形成光滑過渡。這種過渡可以通過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完成。

2.1.3 國標GB/T3811-2008中規定：主要承載結構中不等板厚或板寬的對接，均應從一側或兩側制成不大于1：4的過渡斜度。

2.2 統計T型鋼使用種類，以便于選擇切割設備

2.2.1 我廠所有T型鋼種類如下：(下列列出H型鋼規格，T型鋼為H型鋼切開使用)(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型鋼切割過渡坡口受T型鋼翼緣板及腹板的尺寸限制，傳統卡道車切割方法無法擺放切割；而底吸式及側吸式的運行小車小車外形尺寸大，無法涵蓋上述所有T型鋼的尺寸范圍，因此設計專用切割小車，即切割小車騎于T型鋼腹板上運行并切割。

2.3 T型鋼開過渡坡口與目前制造優劣對比

表1

T型鋼規格HW414×405×18×28、T型鋼腹板厚度18mm，主梁腹板厚度12mm，主梁長度25m，以制造單根主梁計算：（見表1）

2.4 試驗設計思想

2.4.1 預實現對T型鋼立板開坡口，T型鋼需將預切割邊朝上進行擺放。

2.4.2 設計切割小車，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，割炬可調整至切割T型鋼立板坡口位置(小車先在立板上運行，小車運行的后端對立板切割坡口)。

三、試驗內容

(1)利用卡道車切割過渡坡口，以試驗過渡坡口的成型性。

(2)研制專用切割小車，專用切割小車切割試驗。

(3)專用切割小車切割后T型鋼變形測量與分析。

四、試驗過程

4.1 過渡坡口成型性試驗

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整方便，切割過程可控，割后割口均勻。缺點是切割行程太短，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 卡道車氣割試驗結果

卡道車切割T型鋼過度坡口，可形成均勻的過渡斜梢，切割邊尺寸及角度可控性好，操作視野較好。由于此次試驗僅對氣割割口成型進行試驗因此此種切割的工藝方法可行，但需研制專用設備進行自動化切割。

4.2 研制專用切割小車

為規避上述切割缺點，研制專用切割小車，實現自動化切割，以提高生產效率，提高切割質量，提出專用切割小車技術要求，與小車上產廠家進行交流

1、T型鋼需底部朝下進行切割

2、小車運行方式為騎在T型鋼腹板上

3、預切割過渡坡口的T型鋼腹板，厚度范圍為10mm~30mm；小車固定騎在立板上可調范圍為10mm~30mm，且對于此厚度范圍的立板，小車均能緊固固定。

4、預切割坡口的立板，高度范圍為150mm~350mm，小車設計制造時需滿足此高度范圍的運行及切割要求。

5、切割小車夾具，所夾割炬的直徑為φ30mm，因此夾具需可調，范圍為φ30＋2mm；所夾割炬長度為75mm。

4.3 專用切割小車切割試驗

1、T型鋼選取規格為HW414×405×18×28-6000，H型鋼破開后接長。

2、將接長后的T型鋼底面朝下擺放在地面上，預將T型鋼18mm厚的腹板切割至12mm的過渡坡口，過渡距離30mm。

3、T型鋼為H型鋼割開，由于小車騎在T型鋼腹板隨行運行，為保證切割質量，需將小車此運行面打磨平順，不得有突然的凸起。

4、將T型鋼腹板接長接口焊縫磨平。

5、專用切割小車騎在T型鋼腹板上，試運行，運行速度：600mm/min，切割角度約為22度。

6、切割后表面成型均勻，切割質量高，自動化程度高(見圖4)。

圖4 專用小車切割后

4.4 切割后T型鋼變形測量與分析

1、T型鋼規格HW414×405×18×28，總長12米，預氣割腹板厚度18mm，切割至12mm，過渡長度30mm。

2、旁彎測量

切割前測量：旁彎變形為0；切割后測量：旁彎變形為4mm。

本次切割T型鋼為12米長，切割后旁彎變形為4mm，而我廠通用T型鋼長度為20~40余米不等。切割后雖產生形變，但由于長度大，而T型鋼剛性弱，且旁彎變形小，此旁彎變形對T型鋼拼接組裝不產生影響。

3、拱度測量

切割前測量：拱度向背彎10mm。(由于H型鋼受軋制內應力影響，H型鋼從中間破開后，T型鋼成自由狀態，因此會向背部發生彎曲變形)。

切割后測量：拱度向內彎12mm。(T型鋼腹板切割受熱產生內彎)。

我廠T型鋼與主梁腹板對接，起重機腹板預置下料拱度，T型鋼切割過渡坡口后產生內彎，正好與起重機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、經檢測，T型鋼開過渡坡口后產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。

五、結論

5.1 利用專用切割小車對T型鋼開過渡坡口工藝可行。

5.2 T型鋼開過渡坡口后產生的旁彎形變小，不影響與主梁腹板的組裝；產生拱度內彎變形，更有益于與主梁腹板拼接。

5.3 T型鋼開過渡坡口后，焊接量減少50%，節約焊材，節約焊接工時；焊后變形減少50%，節約火焰矯正工時；節約氧-乙炔氣體；焊后應力集中小，成型美觀。