高精度薄板起重機箱型梁制造工藝研究

劉剛++趙宏明

摘 要：起重機是應用于起重行業的典型設備，工業發展使起重機逐步向著輕型化發展，同時對起重機生產制造的質量和精度要求也越來越高，本文以歐式起重機為例，著重對高精度薄板主梁制造工藝進行介紹和分析，希望為相關設計人員提供有益的參考。

關鍵詞：歐式起重機 主梁 制造工藝

中圖分類號：TH21 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（c）-0097-03

Abstract： Crane is a typical equipment used in hoisting crane industry， along with the development of the industry gradually toward light development， quality and precision requirements at the same time of crane manufacturing is also more and more high， the European crane as an example， focusing on the high precision plate girder manufacturing process were introduced and analyzed.

Key Words：European style crane； Girder； Manufacturing technology

隨著經濟的快速發展，我國工業進入騰飛的新階段。近些年來，工業上對起重機的需求越發多樣化，逐步向著輕型化、精益化發展并且得到了廣泛使用。沈冶機械公司作為國內大型起重設備及電解鋁設備的專業制造廠家，有著生產大型機械設備的設計、焊接、加工能力。歐式起重機是典型的橋式起重機設備，它的設計與生產基于歐洲各國先進的設計理念以及生產制造工藝，其優點是提高了產品的性能，結構上更加輕盈精煉，運行也更為穩定，操作使用方便。基于歐式起重機的各項優點，這就要求對歐式起重機生產制造質量和精度具有嚴格的要求。本文以沈冶機械公司為出口伊朗南方鋁業項目生產制造的歐式起重機為例，從起重機主梁制造工藝入手分析，以有效的工藝設計作為技術保障，使歐式起重機的產品質量得到保證（圖1）[1]。

1 主梁制造工藝方案分析及實施

主梁作為起重機的主要部件，其焊接質量的好壞直接影響整個起重機運行及整體質量。本項目歐式起重機在結構設計上具有如下特點。

（1）主梁部件鋼板較薄（t≤6mm），主梁寬度尺寸窄（300～450mm），結構容易變形，下料前需要進行板材校型；焊接時還應防止焊接變形，必須確定合適的焊接工藝參數。

（2）主梁及橋架的制造幾何參數精度要求高，因此零部件下料必須保證質量，且結構體成型時應重點防止主梁變形。

1.1 工藝分析一（鋼板預處理、下料）

由于本項目主梁部件鋼板較薄（t≤6mm），使用除銹、校型一體化鋼材預處理線在鋼板下料前需要對鋼板原材料進行除銹、鋼板整體進行校型和消應力處理。既可以消除鋼板表面的銹蝕、氧化皮等雜質，還能夠對鋼板表面變形進行校正并可以使鋼板的內應力得到釋放（圖2）。

鋼板下料使用德國進口的ESAB數控精細等離子切割機，采取數控編程，雙邊雙槍同時切割，提高了下料切割精度，減少下料尺寸誤差，下料后鋼板切割邊緣齊整，氧化皮少且可自動脫落，下料可杜絕受熱引起的鋼板變形，而且鋼板下料的整體效率得到提高（見圖3）。

1.2 工藝分析二（焊接工藝的確定）

從保證焊接質量，提高焊接制造效率及降低主梁焊接變形量方面考慮，焊接工藝是影響主梁焊接質量的重要因素。針對薄板的焊接成形技術進行焊接試驗，焊接采取CO2氣體保護焊，對接焊縫采用小電流，控制熱輸入，防止焊接變形的產生。

主梁縱縫角焊縫是主梁最重要的焊縫，為了保證焊接質量和焊縫的外觀成型，主梁縱縫角焊縫焊接使用自動焊接小車完成。使用自動焊接小車焊接代替人工焊接，不但可以使焊槍焊接時速度勻速，焊槍擺動穩定，而且焊縫質量穩定，焊接缺陷產生幾率低，焊縫成型好，焊接效率高，同時也減少了人工勞動強度（如圖4）。

在主梁的焊接制造過程中盡可能地選用對稱的構件截面和焊縫位置，這種焊縫位置對稱于截面重心，焊后能使彎曲變形控制在較小的范圍；盡可能地減少結構上的焊縫數量和焊縫的填充金屬量；而且必須有利于減少應力集中。應力集中不僅是降低材料塑性和引起結構脆斷的主要原因，而且對結構強度有很壞的影響。為了減少應力集中，應盡量使結構表面平滑，截面改變的地方應平緩和有合理的接頭形式；在不影響結構的強度與剛度的前提下，盡可能的減小焊縫截面尺寸或把連續角焊縫設計成斷續角焊縫，減小了焊縫截面尺寸和長度，能減少塑性變形區的范圍，使焊接應力與變形減少。

1.3 工藝分析三（結構變形控制）

（1）采用反變形法。根據生產中發生變形的規律，預先把焊件人為地制成一個變形，為使這個變形與焊后發生的變形方向相反而數值相等，以達到防止產生殘余變形的方法。至于反變形值，應根據材料性質、厚度、坡口型式與大小、焊接方法等來確定。

（2）焊后處理。構件發生焊接變形，可用火焰矯正法和機械矯正法進行矯正。火焰矯正法是利用火焰局部加熱時產生壓縮塑性變形，使較長的金屬在冷卻后收縮，來達到矯正變形的目的。矯正的工具，是氣焊焊矩。機械矯正是利用外力使構件產生與焊接變形方向相反的塑性變形，也可用錘擊來延展焊縫金屬及其周圍壓縮塑性變形區域的金屬，達到消除焊接變形的目的。

（3）采用對稱焊接和非對稱焊接。焊接結構中很多焊縫以中性軸對稱的，為了防止對稱焊縫的變形，采用對稱焊抵消焊接變形的方法進行焊接。在實踐中，非對稱焊縫的結構十分常見，對此，應先焊焊縫少的一側，后焊焊縫多的一側。使多焊縫的一側所造成的變形，抵消前一側的變形，達到總體變形減小。具體方法可根據變形經驗法，確定變形量的大小和方向來解決。

（4）選擇主梁結構體組焊裝配順序。編制細化工藝方案，制定合理的組焊裝配順序，可以從一定程度上避免結構體焊接變形的產生。主梁結構體整體組焊方案采取倒裝法，即在安裝平臺上先鋪設上蓋板，然后以上蓋板為基礎組焊腹板，最后組焊下蓋板，完成整體主梁結構體組焊（如圖5所示）。

2 結語

本文通過對歐式起重機主梁特殊結構的制造工藝進行分析，所采用的工藝方法在主梁組焊制造過程中得到了實踐應用，打破了傳統的起重機主梁制造工藝方案束縛，對實現主梁制造的系列化、提高起重機制造品質、促進起重機生產的技術進步有著積極的作用，嚴格規范裝焊工藝，采用合理的組裝順序和制造工藝，為歐式起重機主梁的制造提供了有益的參考，取得如下成果。

（1）新設備經實踐操作證明，采用機械操作替代人工操作，顯著降低了人工的勞動難度和勞動強度，大幅提高了生產效率。

（2）新思維、新工藝方法的運用，使得主梁制造質量和工作效率均得以大幅度提高，目前該工藝方法已廣泛應用于該公司歐式起重機主梁的焊接生產中，產品各項指標均達到設計要求，質量全部合格，應用效果顯著，目前部分產品已經制造完成發至用戶現場（圖6）。

參考文獻

[1] 李家森，劉紅楓.歐式天車主梁焊接工藝分析[J].金屬加工：熱加工，2014（14）：57-58.