CN101780591B - 一种厚板箱形梁/柱双丝双弧埋弧焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢结构制造领域的中厚板对接与角接焊接方法，特别是涉及一种厚板箱形梁/柱双丝双弧埋弧焊接生产方法。腹板和翼缘板采用计算机辅助下料，在腹板的两长边同侧沿腹板厚度方向开单面坡口，坡口角度为20°±2°，深度为板厚的1/3，并预留钝边，在翼缘板的两长边同侧单面开25°±2°的坡口，翼缘板的坡口深度与腹板坡口深度相同，焊接时，将箱形梁/柱平行于焊机轨道平放置在工作台上，对箱形梁/柱的四条组合主焊缝分别采用两把焊枪同时同向施焊，采用单面双丝双弧埋弧焊工艺，一次焊接成型。本发明焊接一次合格率高，生产成本低，解决了传统箱形构件焊接变形的问题，提高了箱形梁(柱)生产的自动化程度。
Description
一、技术领域：本发明涉及钢结构制造领域的中厚板对接与角接焊接方法，特别是涉及一种厚板箱形梁/柱双丝双弧埋弧焊接生产方法。
二、背景技术：箱型梁/柱由四块板(即两块翼缘板和两块腹板)组成，翼缘板与腹板之间的连接构成四道角焊缝，按强度需要分段设计成全焊透坡口(CP)与局部焊透坡口(PP)两种形式，如图1所示。
箱形梁/柱四条主焊缝传统的制作、焊接工艺流程是：下料采用数控火焰切割机进行柱壁板切割，开坡口方法为碳弧气刨切割单边V型坡口，下料完成后进行调直校正，为保证柱身板拼装准确，需制备组装胎膜。组装顺序为：首先以上翼缘板为基准，然后划出横隔板与腹板的装配位置线，进行U型组立，隔板焊接采用手工电弧焊焊接，隔板的最后两道焊缝用电渣焊的方法进行焊接。最后组装下翼缘板，组装完成后柱身主体焊接采用单丝埋弧自动焊接，焊接设置引弧块和熄弧块。箱形柱焊接完成后进行调直矫正，后用端头铣床进行铣端面。由于传统箱形梁/柱制作工艺操作复杂，劳动强度大，生产效率低下，因此，已很少被大、中等规模的钢结构制造厂家使用。目前许多钢结构制造厂家都是将腹板开坡口或腹板和翼缘板同时开坡口组装成如图2、图3所示的坡口形式，采用单丝进行打底焊、填充焊后盖面焊。但这样的制作过程既增加了开坡口的工作量，也增加了焊丝的填充量和焊接时间，工作效率低，焊接质量也不易保证。这是因为焊接层数越多，层间清理越多，处理不干净就容易出现夹渣的缘故。
随着国民经济的发展，高层钢结构绿色建筑已成为本领域的未来发展趋势，箱形梁/柱的生产应用更加广泛，对接与角接组合焊缝越来越多，质量要求越来越严，焊接生产效率要求不断提高。双丝双弧焊接箱形结构的对接与角接组合焊缝，一次成型的埋弧焊接方法有着广泛的应用前景。
三、发明内容：
本发明的目的是提供一种建筑钢结构厚板箱形梁(柱)结构对接与角接组合焊缝双丝双弧埋弧焊接制作方法，腹板坡口角度减小，减少了机加工工作量，提高了生产效率；翼缘板开坡口减少了焊接缺陷(未熔合及防止层状撕裂)；并且省去了多层多道焊接当中的许多麻烦，避免了层间缺陷的产生。
本发明所采用的技术方案：
一种厚板箱形梁/柱双丝双弧埋弧焊接方法，采用计算机数控机床辅助下料控制翼缘板、腹板尺寸并加工出翼缘板、腹板坡口，然后在腹板坡口背面组装点焊衬板，衬板与腹板密贴，将所述翼缘板、腹板组成箱形梁/柱，箱形梁/柱的翼缘板、腹板形成对接或角接焊缝形式，其特征是：
(1)在厚板箱形梁/柱的翼缘板、腹板加工过程中，在腹板的两长边同侧开单面坡口，坡口沿腹板厚度方向开设，坡口角度为20°±2°，坡口深度为板厚的1/3，并预留一定量的钝边，然后在腹板坡口背面组装点焊衬板，在翼缘板的两长边同侧单面开25°±2°的坡口，翼缘板的坡口深度与腹板坡口深度相同，
(2)焊接时，将箱形梁/柱平行于焊机轨道平放置在工作台上，首先对箱形梁/柱的上平面的两条主焊缝分别采用两把焊枪同时同向施焊，采用单面双丝双弧埋弧焊工艺，一次焊接成型，采用同样方法，对箱形梁/柱的另外两条主焊缝施焊。
所述的厚板箱形梁/柱双丝双弧埋弧焊接方法，适用板厚在20～30mm范围内，对同一条主焊缝施焊的两把焊枪纵列式排列，前丝为直流，极性采用直流反接法，即焊丝接正极；后丝为交流。
所述的厚板箱形梁/柱双丝双弧埋弧焊接方法，双丝双弧埋弧焊采用共熔池状态下焊接，电源选用纵列式DC/AC或AC/AC匹配电源；采用纵列式DC/AC匹配电源时，焊丝直径φ为4.0mm，前丝电流DC：920～950A，电压32～34V；后丝AC：820～850A，电压38～42V；焊接速度450～480mm/min，焊剂采用SJ101。
本发明的有益积极效果：
1、本发明的钢结构箱形梁(柱)主焊缝制作和焊接工艺方法，中厚板用双丝双弧一次焊接成型，操作简便，焊接一次合格率高，生产效率高，提高了箱形梁(柱)生产的自动化程度，在钢结构制造领域极具推广和应用价值。本发明的箱形梁柱的腹板厚度方向开1/3坡口，留钝边相当大，翼缘板开25°左右的坡口。腹板坡口角度减小，减少了机加工工作量，提高了生产效率；翼缘板开坡口减少了焊接缺陷(未熔合及防止层状撕裂)；省去了多层多道焊接当中的许多麻烦，像层间清理；避免层间缺陷的产生，生产简单方便。
2、本发明厚板箱形梁/柱双丝双弧埋弧焊接方法，对箱形梁或柱的四条主焊缝采用两侧四把焊枪同时同向施焊，内加衬垫一次焊接成型，产生的的焊接变形可以互相抵消，即将箱形梁的焊接变形消除在焊接过程中，解决了箱形构件焊接变形的问题。对于16～30mm厚的对接与角接组合焊缝箱形结构的四条主焊缝，采用单面双丝双弧埋弧焊工艺，可以一次焊接成型，与单丝多层多道埋弧焊相比，焊接生产效率可提高2.5倍以上，大大提升了构件质量和制造效率，使钢结构箱形结构柱梁更加便于生产制造。
3、本发明应用于中厚板箱形梁四条主焊缝的焊接，与适当的坡口、焊丝、焊剂匹配以及选用恰当的焊接参数，可以大幅度提高熔敷率和焊接速度，无间隙、大钝边可以减少开坡口加工量以及焊接填充量，焊接效率高，节约材料，降低了生产成本，并能得到良好的焊缝外观。经超声波(UT)探伤检验满足GB11345-89B II级要求。
四、附图说明：
图1是箱形梁(柱)结构示意图；
图2、图3为目前箱形梁(柱)四条主焊缝通用的加工制作接头形式示意图(图2是图1中C-C向剖视图，图3是图2中B处放大图)；
图4是本发明的箱形结构梁(柱)对接与角接组合焊缝的横剖示意图；
图5是图4中A处放大图
图6是本发明的钢结构箱形梁(柱)埋弧双丝焊接纵列布置形式示意图；
图7是本发明腹板坡口形式以及组装衬板后示意图；
图8是本发明翼缘板坡口形式示意图。
图中标号1为腹板，2为翼缘板，3为衬板，4为隔板，5为埋弧双丝焊后丝，6为前丝。
五、具体实施方式：
实施例一：参见图1、图4～8，本发明厚板箱形梁/柱双丝双弧埋弧焊接方法，适用板厚在20～30mm范围内，采用计算机数控机床辅助下料控制翼缘板2、腹板1尺寸并加工出翼缘板、腹板坡口，然后在腹板1坡口背面组装点焊衬板3，衬板3与腹板1密贴，将所述翼缘板2、腹板1组成箱形梁/柱，箱形梁/柱的翼缘板、腹板形成对接或角接焊缝形式，翼缘板和腹板组成箱形后的形状以及四条主焊缝装配形式如图4、图5所示。本发明与目前箱形梁(柱)四条主焊缝通用的加工制作方法不同的是：(1)在厚板箱形梁/柱的翼缘板、腹板加工过程中，在腹板的两长边同侧开单面坡口，坡口沿腹板厚度方向开设，坡口角度为20°±2°，坡口深度为板厚的1/3，并预留一定量的钝边，然后在腹板坡口背面组装点焊衬板，在翼缘板的两长边同侧单面开25°±2°的坡口，翼缘板的坡口深度与腹板坡口深度相同，(2)焊接时，将箱形梁/柱平行于焊机轨道平放置在工作台上，首先对箱形梁/柱的上平面的两条主焊缝分别采用两把焊枪同时同向施焊，采用单面双丝双弧埋弧焊工艺，一次焊接成型，有效的防止了焊接变形，然后采用同样方法，对箱形梁/柱的另外两条主焊缝施焊。
其具体制作工艺流程如下：数控切割下料(数控多头切割机)——隔板、腹板坡口加工(铣边机)——隔板组立(隔板组立机)——焊道周围打磨——腹板组装衬板——装隔板——U形组立(箱形组立机)——编号(打钢印)——焊接隔板(CO2焊两边)——UT检验——箱形组立(箱形组立机)——焊接隔板(电渣焊另两边)——UT检验——主焊缝焊接(双丝双弧埋弧焊)——UT检验——锯端头(锯床)——铣端面(端面铣床)——附件组装焊接——打磨、清理——检验——抛丸除锈(抛丸清理机)——涂装(无气喷涂机)——漆膜检验——移置编号——发运。
其中隔板组立就是将下料加工坡口后的隔板加装衬板，所述隔板为矩形，中心设有灌浆孔、周边设有透气孔，边界尺寸小于箱形梁(柱)的内腔。四周边在同一侧面加工单面坡口，在坡口背面密贴衬板且预留一定的间隙量。腹板组立就是将下料加工坡口后的腹板加装衬板组成图7所示的部件。翼缘板下料加工坡口形式见图8所示。
实施例二：本实施例厚板箱形梁/柱双丝双弧埋弧焊接方法，对同一条主焊缝施焊的两把焊枪纵列式排列，前丝为直流，极性采用直流反接法，即焊丝接正极；后丝为交流。所述的厚板箱形梁/柱双丝双弧埋弧焊接方法，双丝双弧埋弧焊采用共熔池状态下焊接，电源采用纵列式DC/AC匹配电源，焊丝直径φ为4.0mm，前丝电流DC：920～950A，电压32～34V；后丝AC：820～850A，电压38～42V；焊接速度450～480mm/min，焊剂采用SJ101。
纵列式DC/AC的匹配电源可以选用林肯DC-1200/AC-1000匹配，极性采用直流反接即焊丝接正极。在焊接时埋弧双丝布置如图6所示，双丝之间的距离不能过小，过小时则综合电流强大，会导致焊件被烧穿；也不可太大，若大了则会造成拉渣现象，产生夹渣等缺陷。
本发明厚板箱形梁/柱双丝双弧埋弧焊接方法，电源可以选用纵列式DC/AC或AC/AC匹配电源；双丝双弧埋弧焊采用共熔池状态下焊接，焊接电流单丝在800A左右，若采用熔炼焊剂(如SH431)，则熔池上部熔化的焊剂呈现剧烈的翻腾状态，造成焊剂不能完全覆盖弧光，会在焊缝金属中出现夹渣、裂纹等缺陷；采用烧结焊剂就能避免上述情况的产生。
Claims (3)
1.一种厚板箱形梁/柱双丝双弧埋弧焊接方法，采用计算机数控机床辅助下料控制翼缘板、腹板尺寸并加工出翼缘板、腹板坡口，然后在腹板坡口背面组装点焊衬板，衬板与腹板密贴，将所述翼缘板、腹板组成箱形梁/柱，箱形梁/柱的翼缘板、腹板形成对接或角接焊缝形式，其特征是：
(1)在厚板箱形梁/柱的翼缘板、腹板加工过程中，
在腹板的两长边同侧开单面坡口，坡口沿腹板厚度方向开设，坡口角度为20°±2°，坡口深度为板厚的1/3，并预留一定量的钝边，然后在腹板坡口背面组装点焊衬板，
在翼缘板的两长边同侧单面开25°±2°的坡口，翼缘板的坡口深度与腹板坡口深度相同，
(2)焊接时，将箱形梁/柱平行于焊机轨道平放置在工作台上，
首先对箱形梁/柱的上平面的两条主焊缝分别采用两把焊枪同时同向施焊，采用单面双丝双弧埋弧焊工艺，一次焊接成型，
采用同样方法，对箱形梁/柱的另外两条主焊缝施焊。
2.根据权利要求1所述的厚板箱形梁/柱双丝双弧埋弧焊接方法，其特征是：对同一条主焊缝施焊的两把焊枪纵列式排列，前丝为直流，极性采用直流反接法，即焊丝接正极；后丝为交流。
3.根据权利要求2所述的厚板箱形梁/柱双丝双弧埋弧焊接方法，其特征是：双丝双弧埋弧焊采用共熔池状态下焊接，电源选用纵列式DC/AC匹配电源；采用纵列式DC/AC匹配电源时，焊丝直径φ为4.0mm，前丝电流DC：920～950A，电压32～34V；后丝AC：820～850A，电压38～42V；焊接速度450～480mm/min，焊剂采用SJ101。
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