减少薄板箱体柱变形的一种制备工艺

1、减少薄板箱体柱变形的一种制备工艺1. 前言 近年来，多层钢结构住宅以及商贸大楼在我国应用越来越广 泛，箱型截面比普通结构框架显示出了较好的性价比。 箱形柱断 面尺寸大由腹板与翼板的截面构成一个“回”子型， 箱体内部有 工艺隔板及内隔板，构造较为复杂，箱型柱为全焊接结构，焊接 量大，特别是内隔板的四周有四条二氧化碳气保焊焊缝以及 2 道 电渣焊焊缝，焊接后容易产生应力集中，产生箱体柱的变形。在 制备过程中箱体柱的弯曲、 扭曲等变形都有严格的要求， 焊接变 形难以控制，是该箱形柱制作的主要难点，一旦变形量超标，矫 正较为困难 1 。薄板相对于厚板更容易产生变形，因此，箱体 柱薄板变形是制备过程之中

2、遇到的问题， 本公司签订了中国移动 鹤壁移动分公司项目，此项目的箱体柱 f 腹板、翼板的板厚度 T 为10mm板材较薄，容易产生变形。2. 箱体柱组装 我们改进了箱体柱的通用工艺，对箱体柱主体四个板对接， 焊缝不需要打破口， 接头形式为交接接头如图 1 所示，焊接后焊 缝形式如图 2 所示，这种工艺可以减少箱体柱的变形。图 1 腹板与翼板的组立形式图 2 腹板与翼板的角焊缝形箱体柱的变形主要是受热造成的， 在加热而后冷却过程中微 观的铁、 碳原子重新分布而组成不同的结构， 晶粒大小不同于了 与先前的材料， 导致宏观性能表现出不同的差异， 材料收缩或者 膨胀。因此，钢材在在瞬间加热与冷却过程之中

3、容易造成箱体柱 的变形。 箱体柱的制作通则工艺， 箱体柱主体焊缝坡口加工采用半自动火焰切割机进行，当箱型柱面板厚度T小于20mnfl寸，其坡口形式如图 3 所示，焊接后焊后形式如图4 所示：图 3 腹板与翼板的坡口形式图 4 腹板与翼板的对接焊缝 腹板没有打坡口，节约了箱体柱的制备成本 ; 打破口的工时 约站整个箱体柱的制备工时 10%，因此节约工费 10%。采用角焊缝，节约了原材料成本 ; 节约材料成本 K%， K=2t/ (H+L),如下图5的阴影面积。图 5 节约材料图示3. 箱体柱组装工艺3.1 隔板组装 在装配胎架上把划好线的下翼板置于组立机平台上， 把已装 配好的各隔板定位在下翼板

4、上，如图 6 所示。图 6 隔板组装示意3.2 腹板组装采用组装平台和自制龙门架人工装配两侧腹板， 使隔板对准腹板上所划的位置，组装 U型箱体，如下图7所示：然后，对腹板与隔板及腹板与翼板之间的焊缝进行定位焊， 对隔板与腹板和 下翼缘之间的焊缝采用 C02气体保护焊进行全熔透焊接。图 7 U 型箱体组装图3.3 上翼板组装将隔板焊接完成并检验合格的 U 型箱体再次吊至组装平台， 装配上翼板， 如图 8 所示，腹板与翼板之间垂直度不得大于 1?L， 腹板与翼板对接的缝隙小于 1mm可以保证腹板与翼板完全熔透， 且不容易焊穿，造成在箱体柱内部形成焊瘤。图 8 上翼板安装示意图4. 箱体柱焊接箱体柱

5、板厚为10mm二氧化碳气保焊焊接熔深为 2-3mm焊 后效果如图 9 所示，圆弧过度造型美观， 圆弧过渡还可以起到减 小应力集中， 加强箱体柱的强度的作用。 利用探伤仪对焊接后的 交接焊缝进行探伤，探伤结果如图 10 所示，在紫色线下面的区 域内有一个小波峰， 峰值在焊缝质量评定线的下方， 表明了焊缝 内没有夹渣与气孔，焊接熔深显示为为 9.8mm采用优化后的箱 体柱制备工艺可以保证了焊接强度。焊接的热效应导致焊接内产生焊接内应力， 不同的焊接工艺 在焊接部位产生不同形状的温度场 2 。所有的熔化焊都经过热 源的加热， 使焊接接头处母材及填充材料熔化， 随后又冷却结晶 形成焊缝。焊接加热和冷却

6、过程是极不均匀而且远离平衡状态 的，因而形成复杂的瞬态温度场和应力应变场。 由于在加热和冷 却过程中材料受约束而产生塑性变形，焊后结构中图9 焊缝效果图图10 焊缝探伤图将留存下永久性的非协调应变， 从而产生相当大的残余应力 和变形。在不同的温度，不同的位置及不同的时刻，将产生不同 的热变形，延伸或收缩，由此导致产生塑性变形及内应力。箱型 柱的拼装方法、 焊接顺序和方向等因素都会使箱型柱产生弯、 扭、 渡浪和收缩等变形。 单边埋弧焊时由于板的纵向收缩不均匀， 会 引起挠曲变形，在焊接时，双面同时使焊，此种工艺腹板翼板同 时收缩，受力均匀 3 。因此，要在无专用工装情况下全面达到 钢柱的技术要求， 必须确定合理的拼装方式， 编排正确的施焊顺 序和方向，采用合理的焊接工艺，最大限度地控制焊接变形。5. 结论： （1）焊缝不需要打破口，采用角焊