厚板沉孔开制方法的创新

厚板沉孔开制方法创新单位：中建钢构阳光惠州有限公司小组名称：“火蓝刀锋”QC小组注册编号：

发布人：冉瑞恒目前一页\总数三十四页\编于十二点

目录1.现状概述7.对策实施2.小组概况8.效果检查3.课题选择9.成果巩固4.目标设定10.总结及展望5.提出方案6.对策制定目前二页\总数三十四页\编于十二点一、现状概述根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002（2011版））及《钢筋混凝土结构预埋件国家建筑标准图集》（04G362）5.2条规定：为保证锚筋和锚板之间连接的可靠性，当锚筋直径大于20mm时，宜采用穿孔塞焊。随着钢结构市场的快速发展，应用于各工程的钢结构板厚越来越大。常规薄板沉孔开制方法难以在板厚为50mm以上的情况下达到预期目标要求。

目前三页\总数三十四页\编于十二点二、小组概况制表人：冉瑞恒制表日期：2016年2月20日目前四页\总数三十四页\编于十二点小组成员介绍制表人：冉瑞恒制表日期：2016年2月20日目前五页\总数三十四页\编于十二点三、课题选择质量要求高成本投入大操作难度大质量要求高沉孔开制质量将严重制约着塞焊的质量；塞焊质量将严重制约锚杆与锚板的连接质量；操作难度大现有套钻及手工割制方法无法满足加工要求；切割面无法形成严格的45°锥形且极度不平整；成本投入大制孔质量差造成返修成本投入大；加工效率低下，不能满足工期要求，影响声誉；厚板沉孔开制现状：目前六页\总数三十四页\编于十二点操作难度大：缺少有效可行的厚板沉孔开制工艺对现场作业的指导；操作随意性大，对工人技能水平要求高；切割后极易出现孔呈椭圆形，孔不圆及切割面极度不平整现象；切割后很难保证45°锥形孔面且极易损伤母材；切割过程中液态熔渣极易对人体造成伤害；成本投入大：试验证明：手工切割一个M40沉孔需耗时30分钟，切割一个M28沉孔需耗时20分钟；一次切割成功率小、返修量大；人力、物力投入大；加工效率低下，严重制约工程履约，影响公司声誉；目前七页\总数三十四页\编于十二点质量要求高：国家提出“中国制造2025”、“供给侧改革”强烈鼓励我们通过改革创新充分利用科技手段提升质量；中建钢构面临“转型升级”关键阶段，要求我们迎头赶上、助推公司顺利转型以创造更大效益；公司承接的工程均具有“高、大、精、尖、特、重”的特点，要求我们精益求精，确保工程完美履约，赢得社会各界一致认可；超厚板及工程难点为业主、监理、总包高度关注的重点；课题确定：综上所述：QC小组将“厚板沉孔开制方法创新”作为本小组研究课题。目前八页\总数三十四页\编于十二点四、设定目标设定目标：根据GB50204-2002（2011版）混凝土结构工程施工质量验收规范及相关文献要求，结合实际加工需要，研制出一种既方便实际操作又能满足质量及工期要求的厚板沉孔开制方法。目标值设定：质量要求：45mm及大于45mm厚板沉孔一次切割合格率99.8%（切割面平整、孔位偏差±2mm、锥形孔面45°、孔任一方向直径最大相差1mm、切割马牙不得大于2mm）。切割效率：M40沉孔的切割时间控制在4分钟之内（含施工准备和切割后的处理）。稳定性：方法简易具备可操作性，人为因素对实际加工影响小。目前九页\总数三十四页\编于十二点四、设定目标目标可行性分析：本QC小组成员在公司具有较强的研发能力、设备改造能力、丰富的加工经验及理论基础；现有设备能够满足本课题需要，只需通过适当改造便可达到目标；公司现有常规下料作业工艺方法能够为本课题提供基本理论基础；

公司具备机械加工车床，为设备改造精准度奠定了夯实的基础；本课题得到公司各级领导及相关部门的一致认可及积极配合；目前十页\总数三十四页\编于十二点五、提出方案2016年2月20日-2月25日期间，QC小组成员根据相关规范要求及实际焊接需要，结合目前现有条件，通过“头脑风暴法”集思广益对大厚度板沉孔开孔方案展开激烈讨论。将传统切割方法与自动化切割方法加以归类、汇总共提出以下三种沉孔加工方案：制表人：冉瑞恒制表日期：2016年2月26日目前十一页\总数三十四页\编于十二点方案一：传统手工割制法协调公司操作能力极强的技工手工切割，凭多年的切割经验，合理控制火焰温度及焰枪倾角，沿划定的路线进行切割，切割完成之后补焊打磨，得到合格的沉孔；手工割制实景图目前十二页\总数三十四页\编于十二点方案二：直板定位自动旋转切割法在厚板上铺设一块辅助板，辅助板上开一个300mm的大孔，大孔中心与预开沉孔中心重合，沿大孔直径焊接一块6*30mm的直板，在直板上与两孔中心重合处钻一个直径8mm的小孔，将半自动切割机摇杆插入小孔中，调整切割焰枪倾斜角度（45°）和火焰温度，使切割机沿小孔中心做圆周运动，移除辅助板，将直板覆盖处部分采用手工切割，得到完整沉孔，之后补焊打磨得到合格的喇叭孔；直板定位自动旋转切割示意图制图人：柳兵制表日期：2016年2月26日目前十三页\总数三十四页\编于十二点方案三：模具定位自动旋转切割法制作一个小端面直径与沉孔小径尺寸相同的定位模具，并在模具中心开一个直径8mm的定位孔，将定位模具插入预开的通孔中，将半自动切割机摇杆插入小孔中，调整切割喷嘴倾斜角度和火焰温度，使切割机沿小孔中心做圆周运动，得到完整沉孔；模具定位自动旋转切割示意图制图人：柳兵制表日期：2016年2月26日目前十四页\总数三十四页\编于十二点方案优缺点分析QC小组成员针对3种沉孔切割方法，从操作简易性、实用性、成本投入、切割稳定性、切割效率、切割质量、执行难易程度方面进行了分析，具体见下表：目前十五页\总数三十四页\编于十二点审核人：周琦制表人：冉瑞恒制表日期：2016年2月28日目前十六页\总数三十四页\编于十二点确定最佳方案QC小组成员针对3种沉孔切割方法，从操作简易性、实用性、成本投入、切割稳定性、切割效率、切割质量、执行难易程度方面进行了分析总结后，得出以下结论：制表人：冉瑞恒制表日期：2016年3月1日目前十七页\总数三十四页\编于十二点六、对策制定柱底板沉孔塞焊加工流程图目前十八页\总数三十四页\编于十二点六、对策制定QC小组成员根据柱底板沉孔塞焊加工流程，针对模具定位旋转切割法沉孔加工方案，综合考虑加工工期、切割质量、操作简易性、切割平稳性等因素，确定出以下关键施工工序：3参数设置1制作定位模具2确定引弧位置保证圆孔圆整度及定位尺寸减少因引弧引起的切割缺陷引弧位置定位切割机运行速度切割角度火焰温度控制目前十九页\总数三十四页\编于十二点绘制对策表针对施工过程中的关键工序，小组成员采用“5W1H”的方法绘制了如下对策表：审核人：周琦制表人：冉瑞恒制表日期：2016年3月2日六、对策制定目前二十页\总数三十四页\编于十二点七、对策实施

实施一制作定位模具使用半自动切割机切割沉孔的难点在于如何使半自动切割绕圆心做匀速圆周运动。经过小组激烈讨论及周密思考，决定将模具外形确定为台阶形圆柱体。定位模具及切割系统示意图目前二十一页\总数三十四页\编于十二点七、对策实施为了既能保证模具能够准确塞入孔中又能使切割过程不会由于离心力导致晃动，决定在模具大端面开具定位孔并将模具尺寸设置为：模具小直径d2=D2（沉孔小直径）-1mm；模具大直径d1=d2+8mm；模具大端高度h1=10mm；模具小端高度h2=25mm；定位孔直径d3=8mm;定位孔深度=10mm；为充分验证本方案效果，QC小组决定沉孔小直径D2分别选取28mm和40mm两种规格。定位模具尺寸示意图目前二十二页\总数三十四页\编于十二点七、对策实施定位模具实物图1定位模具实物图2通过对定位模具进行检查，其中模具与通孔定位误差为0.7mm，摇杆与模具定位误差仅为0.4mm，均小于目标值设定的1mm，对策目标实现。目前二十三页\总数三十四页\编于十二点七、对策实施

实施二确定引弧位置由于半自动切割机在切割圆孔时必须有一个引弧点，由引弧位置引导切割风线，以保证切割的顺利进行和切割圆的完整。引弧点确定具体方案：1、划线放样出沉孔大端轮廓线，在圆弧上确定一辅助点，做出辅助点切线。2、连接辅助点与圆心得到一条线段。3、用手工割炬沿该线段切割一条长度大于30mm的缝隙，缝隙末端即为半自动切割的引弧点。此过程注意事项：1、合理控制手工割炬焰枪倾斜角度以及切割温度，以避免切割深度过大造成马牙深度过大。2、引弧点位置是否准确不决定后期切割沉孔孔径大小。3、缝隙切割过程均要求为技术极其熟练的高级技工操作。4、切割线必须与辅助点切线保持垂直关系。目前二十四页\总数三十四页\编于十二点七、对策实施引弧点确定实物图1引弧点确定实物图2目前二十五页\总数三十四页\编于十二点七、对策实施

确定引弧点效果检查：小组对手工切割后的缝隙进行了检查，同时校核了切割尺寸，切割质量符合预期要求，其中引弧点准确落在预定位置上。小组采取抽样检查的方式测量由本次切割产生的马牙深度，测量后的数据如下：制表人：冉瑞恒制表日期：2016年3月10日测量数据表明，切割后的马牙深度均小于2mm，实现了预期目标。目前二十六页\总数三十四页\编于十二点

实施三切割参数设置由于采用半自动切割机切割，因此切割机的火焰工艺参数及运行速度对切割效果就显得至关重要。火焰参数设置注意事项：如果火焰温度过高，切割过程中容易出现塌边、结疤、切割面不平整、挂渣量大不易清理等现象，而切割温度过低则会导致切割不完整。切割速度过快会使切割面出现凹陷以及挂渣等质量缺陷，而切割速度过慢则会使切口上边缘熔化塌边，下半部分出现水坑状深沟凹坑等缺陷。最终参数确定：小组成员通过多次试验发现，最终将温度控制在2800~2900℃，既可以保证将孔快速切割，又可以确保切割质量良好。切割小径为40mm（大径为128mm）的沉孔孔时，切割速度控制在300~320mm/min可以得到最佳切割效果，而切割小径为28mm（大径为92mm）的喇叭孔时，将切割速度控制在370~390mm/min范围内可以得到最佳切割效果。沉孔45°锥形孔面可以直接通过调节45°火焰喷嘴角度得到。七、对策实施目前二十七页\总数三十四页\编于十二点七、对策实施参数设置图1参数设置图2切割质量图1切割质量图2

参数设置效果检查：确定切割温度和切割速度后QC小组对切割的所有沉孔进行检查，发现切割表面平整无损伤母材等切割质量缺陷，且切割表面光滑无大量发蓝等烧伤组织缺陷，对策目标实现。目前二十八页\总数三十四页\编于十二点八、效果检查1、切割质量：将模具定位自动旋转切割法与手工切割法切割质量进行对比（如下图所示）。模具定位自动旋转切割法切割质量高，所切沉孔表面平整光滑无缺陷，切割后无需再进行打磨即可穿孔塞焊，而手工割炬法切割后喇叭孔表面平整不一，切割后需要补焊打磨方可进行穿孔塞焊。切割质量得到公司质检部、大区质量管理部、相关领导们、其他工程驻厂代表的一致认可及高度赞许。QC活动前切割质量实物图QC活动后切割质量实物图目前二十九页\总数三十四页\编于十二点八、效果检查2、切割效率：小组通过对20个沉孔切割时间进行记录分析，所得数据如下表所示。通过表中数据可以得出，切割一个锚杆直径为M40的沉孔平均时间为2′17.9″，远低于课题设定的4分钟的目标,切割稳定，易操作。制表人：冉瑞恒制表日期：2016年4月10日目前三十页\总数三十四页\编于十二点八、效果检查3、经济效益：以某个工程共有1000个锚杆直径为40mm、底座板厚度为90mm的沉孔为例，通过模具定位自动旋转切法仅需消耗68.5个人工工时，与手工切割相比节约切割人工450工时、后期打磨处理工时约300工时。按20元/小时计算，节约人工成本15000元。可节约工期30天，为特大型项目优质履约奠定坚实的基础。4、社会效益：通过此次QC小组活动，为大厚板沉孔开制创新出一套成熟的加工工艺。整个加工过程中，无安全事故发生，无构件报废现象发生，柱底板穿孔塞焊锚杆后构件质量得到了有效保证。目前三十一页\总数三十四页\编于十二点九、成果巩固小组对此次活动进行了总结，编写了《大厚度钢板沉孔施工工法》交于公司审批，并顺利通过公司审核（编号为SMW-GF006）。申报了中建总公司系统优秀施工工法。通过本次QC活动，公