CN101972896A

CN101972896A - 金属拼板构件的制造方法

Info

Publication number: CN101972896A
Application number: CN2010102399588A
Authority: CN
Inventors: 张宝祥
Original assignee: Tangshan Railway Vehicle Co Ltd
Current assignee: CRRC Tangshan Co Ltd
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2011-02-16

Abstract

本发明提供一种金属拼板构件的制造方法中，所述金属拼板构件包括“十”字柱，“H”型构件和“T”型构件，包括在一金属板上开设豁口，另一与该金属板垂直的金属板上设置插接部，并将两金属板组拼为垂直结构，使插接部插入至相应的豁口中之后，再进行焊；本方法有利于保证两金属板的垂直度，避免倾斜变形，并可以减少焊接修复次数，有利于提高该垂直结构的刚度和强度，还可以降低焊接的工作量，提高工作效率。

Description

金属拼板构件的制造方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种具有相互垂直结构金属拼板构件特别是“H”型、“T”型金属拼板构件和“十”字柱的制造方法。

背景技术

“H”型或者“T”型金属拼板构件，例如刚材质或者铝合金材质的拼板构件是常用的具有相互垂直结构的金属拼板构件。此外，在轨道车辆铝合金车体、碳钢车体以及建筑钢结制造过程中，常有这样的结构：为增加承载刚度，把横顺梁柱设计成“十”字结构梁柱，简称“十”字柱。“十”字柱也是一种典型的并被广泛应用的、具有相互垂直结构的拼板结构。

上述的具有相互垂直结构的金属拼板构件都是由单个金属板焊接而成。例如，对于“十”字柱，首先将单个金属板焊接成一个“H”型构件和两个“T”型构件，然后将两个“T”型构件的腹板焊接于“H”构件的腹板的两侧。成型过程如图1至图4所示。

请参考图1和图2，首先下料，组拼并焊接两个“T”型构件1A和一个“H”型构件2。其中，“T”型构件包括翼板1-2和与之垂直的腹板1-1；“H”型构件包括腹板2-2和与该腹板2-2垂直的第一翼板2-1、第二翼板2-2。

接着，如图4所示，将“T”型构件1A和“H”型构件组成“十”字柱结构，即两“T”型构件的腹板的自由端分别置于“H”型构件的腹板的两侧，并在组成的“十”字柱结构的两端通过两支撑件3-1和3-2进行刚性支撑。图4中仅示出其中一“T”型构件1A与“H”型构件的相对位置结构的示意图。其中，刚性支撑件3的结构如图3中所示。

然后，分别进行焊接，将两个“T”型构件焊接于“H”型构件腹板两侧。其中，对于每一“T”型构件，焊接过程中需要多次预热焊接，探伤修补的步骤。

再接着，去除支撑件3-1和3-2，通过火焰调修，修复“T”型构件腹板相对于“H”型构件腹板的倾斜变形。最后，进行打磨清理。

上述的“十”字柱结构的制造方法也可以用于“H”型构件和“T”构件的成型过程中。

然而，上述的具有垂直结构的金属拼板构件的制造方法中，拼板结构中相互垂直的金属板组拼焊接过程中垂直度难以把控，易于倾斜。例如，十”字柱结构中，“H”型构件的腹板两侧的“T”型构件容易倾斜，调修、调正较为困难，而通过多次高温烘烤焊缝的火焰调修，还会降低刚度和强度。

发明内容

本发明提供一种金属拼板构件的制造方法，以解决现有金属拼板构件的制造方法的上述的问题。

本发明提供一种金属拼板构件的制造方法，所述金属拼板构件为“十”字柱，包括，

提供两个在腹板中间开有豁口的“H”型构件，所述豁口称为腹板豁口，每一“H”型构件腹板豁口的宽度至少可容纳另外的“H”型构件的腹板插入；

将所述两个“H”型构件的腹板相互穿插至对方的腹板豁口中，组拼为“十”字柱结构；

焊接两“H”构件的腹板交接处，形成“十”字柱。

可选的，所述腹板中间开有豁口的“H”型构件的制造方法包括：先在作为“H”型构件腹板的金属板中间开设腹板豁口，然后再组拼焊接为“H”型构件；或者先将金属板组拼并焊接为“H”型构件，然后在“H”型构件的腹板中间开设腹板豁口。

可选的，所述“H”型构件制造方法包括如下步骤：

提供作为“H”型构件腹板和翼板的金属板，分别称为腹板金属板和翼板金属板；

在翼板金属板上开设豁口，称为翼板豁口，所述翼板豁口的宽度至少可容纳腹板金属板插入；

沿所述腹板金属板的与翼板组拼焊接的一侧去除部分材质，使得腹板金属板的该侧与翼板豁口相应位置形成凸起，所述凸起称为腹板插接部；

将腹板金属板和翼板金属板组拼为“H”型结构，并使腹板插接部插入相应的翼板豁口中；

焊接所述腹板和翼板交接处，形成“H”型构件。

可选的，在组拼为“十”字结构之前，还包括在腹板豁口侧壁开坡口的步骤。

可选的，所述坡口角度为30至45度。

可选的，所述腹板豁口宽度大于或等于插入其中的腹板厚度，并小于插入其中的腹板的厚度的1.1倍。

可选的，所述腹板豁口的长度大于或等于该腹板长度的二分之一，并小于该腹板的长度。

可选的，所述焊接所述腹板和翼板交接处，形成“H”型构件的步骤包括：预热焊接、探伤修补和打磨清理。

可选的，所述焊接方法为气体保护焊。

本发明还提供一种金属拼板构件的制造方法，所述金属拼板构件为“H”型构件，包括，

沿所述腹板金属板的与翼板金属板组拼焊接的一侧去除部分材质，使得腹板金属板的该侧与翼板豁口相应位置形成凸起，所述凸起称为腹板插接部；

焊接所述腹板和翼板交接处，形成“H”型构件。

可选的，所述翼板豁口为两个或两个以上。

可选的，所述翼板豁口为设置于所述翼板金属板中间的封闭性豁口或者为与所述翼板金属板的一端面连通的开放性豁口。

可选的，所述腹板插接部的高度等于所述翼板金属板的厚度。

本发明还提供一种金属拼板构件的制造方法，所述金属拼板构件包括相互垂直的第一金属板和第二金属板的结构，包括，

提供第一金属板和第二金属板；

在所述第一金属板上开设第一豁口，所述第一豁口的宽度至少可容纳金属板插入；

沿所述第二金属板的一侧去除部分材质，使得该第二金属板的该侧与第一豁口相应位置形成凸起，所述凸起称为插接部；

将所述第一金属板和第二金属板组拼为相互垂直的结构，并使所述插接部插入所述的第一豁口中；

焊接所述第一金属板和第二金属板的交接处。

可选的，所述金属拼板构件为“T”型构件。

与现有技术相比，本发明提供的金属拼板构件的制造方法中，通过在一金属板上开设豁口，另一与该金属板垂直的金属板上设置插接部，并将两金属板组拼为垂直结构，使插接部插入至相应的豁口中之后，再进行焊接处理；本方法有利于保证两金属板的垂直度，避免倾斜变形，并可以减少焊接修复次数，有利于提高该垂直结构的刚度和强度，还可以降低焊接的工作量，提高工作效率。

此外，本发明的“十”字柱的制造方法通过将两个腹板设置有腹板豁口的“H”型构件相互穿插为“十”字结构，并通过预热焊接和探伤修补步骤焊接为一体；相对于将现有技术中“十”字柱由一个“H”型构件和两个“T”型构件组成并需要多层焊接、多次探伤的返修的技术方案；本发明的“十”字柱的制造方法不但可以避免多层焊接探伤返修，减少预热焊接以及探伤返修次数，有效保证两腹板的垂直度，避免并控制倾斜变形，不必再执行刚性支撑和火焰调修的步骤；而且，可减少对焊缝加热烘烤的步骤，使得“十”字柱的刚度和强度增大；此外，焊接步骤的减少和省略，使得“十”字柱的制造工艺流程简化，工作量大大减小，减少约50％的工作量，从而使得工作效率极大提高。

附图说明

图1是现有技术中的“十”柱制造方法中的“T”型构件的示意图；

图2是现有技术中的“十”柱制造方法中的“H”型构件的示意图；

图3为现有技术中的“十”柱制造方法中刚性支撑件的示意图；

图4为现有技术中的“十”柱制造方法中用刚性支撑件组拼“十”结构的示意图；

图5为本发明的“十”柱金属拼板构件的第一实施例中“H”型构件的示意图；

图6为在图5所示的“H”型构件的腹板开腹板豁口之后的示意图；

图7为图6中A部分放大之后的结构示意图；

图8为在作为“H”型构件腹板的金属板上开腹板豁口和坡口的示意图；

图9为将两个“H”型构件的腹板相互穿插至对方的腹板豁口中组拼为“十”字结构的示意图；

图10为图9中其中一个“H”型构件的一半被省略之后的结构示意图。

图11和图12分别为本发明的“H”型构件的制造方法中，作为腹板的金属板和作为翼板的金属板的示意图；

图13为图11和图12所示的金属板组拼为“T”型结构的示意图；

图14为在作为“T”型构件翼板的金属板上开设开放性翼板豁口的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例以及附图对本发明的金属构件的制造方法进行详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

实施例一

本实施例为“十”字柱制造方法的第一实施例。本实施例的方法中，首先提供两个在在腹板中间开有豁口(该豁口称为腹板豁口)的“H”型构件，然后将两个“H”型构件腹板相互穿插至对方的腹板豁口中，组拼为“十”字结构；接着通过焊接形成“十”字柱。下面结合附图详细进行说明。

请参考图5，首先提供两个“H”型构件100，所述“H”型构件100包括腹板10以及与所述腹板10相垂直并焊接为一体的第一翼板12和第二翼板14。所述“H”型构件100的断面呈“H”型，故称为“H”型构件。

其中，构成所述“H”型构件100的材质可以是铝合金或碳钢，也可以是其它金属(包括合金)材质。

所述“H”型构件100可以通过现有“H”型构件的组拼焊接方法形成，其主要步骤如下：

分别提供作为翼板和腹板的金属板(该步骤也称为下料)；然后组拼称为“H”型结构；

通过刚性支撑件支撑该“H”型结构的两端，以避免或减小后续焊接过程中翼板与腹板的倾斜、变形等；

接着进行对翼板金属板与腹板金属板的交接处分别进行焊接，其中焊接过程中，需要多次预热焊接和探伤修补，以矫正翼板和腹板之间的倾斜，并修复焊缝中的缺陷，焊接的方法可以是气体保护焊，保护气体包括CO₂，N₂或者惰性气体或者它们的混合气体；

然后，去除支撑，并通过对焊缝进行火焰烘烤，进一步矫正变形，该步骤也称为火焰调修；最后进行打磨清理。

图5所示的“H”型构件也可以通过现有的其它方法形成，这里不再一一披露。

提供“H”型构件100后，在每一“H”型构件的腹板中间开设豁口16，豁口16称为腹板豁口16。如图6所示。

其中，所述每一腹板豁口16的宽度至少可容纳另外的“H”型构件的腹板插入。本实施例中，每一腹板豁口16的宽度大于或者等于插入其中的另一“H”型构件腹板的厚度，并小于该腹板厚度的1.1倍。

例如，两“H”型构件100的腹板厚度为60mm时，则腹板豁口16的宽度可以为60mm至66mm，较佳为64mm。在腹板厚度为64mm时，既可以便于后续步骤中两“H”型构件腹板相互插入对方的腹板豁口中，又便于在焊接时能够使两腹板交交接处较为容易的焊为一体。

此外，所述腹板豁口16的长度可以大于或等于该腹板长度的二分之一，但小于所述腹板的长度。例如，在所述腹板长度为4m时，所述腹板豁口16的长度可以为2m，从而可以使两腹板相互插入对方豁口后，两腹板的端面刚好可以对齐。

形成所述焊接豁口16后，在所述焊接豁口16的侧壁开出坡口。图7为图6中A部分放大之后的示意图，如图7所示的焊接豁口16的侧壁的坡口15。所述坡口15的角度可以是30度至45度，所述坡口15用于便于焊接时热传递，从而便于两腹板焊接为一体。

接着，如图9所示，将两个“H”型构件100A和100B的腹板相互穿插至对方的腹板豁口中，组拼为“十”字结构。其中，两“H”型构件腹板相互穿插的情形可参考图10，为便于观察，图10中其中一个“H”型构件100B的一半被省略。

焊接两腹板的交接处，形成“十”字柱结构的金属拼板结构。其中，所述焊接的步骤可以包括预热焊接和探伤修补；然后进行打磨处理。

所述焊接的方法为气体保护焊，还可以是其它的任何能够将两金属腹板焊接为一体的焊接方法，这里不再一一列举。

所述气体保护焊中的保护气体包括CO₂、N₂以及He、Ar气等惰性气体或者它们的混合气体；也可以应用其它的保护气体。

上述的实施例中，通过将两个腹板设置有腹板豁口的“H”型构件相互穿插为“十”字结构，并通过预热焊接和探伤修补步骤焊接为一体。相对于将现有技术中“十”字柱由一个“H”型构件和两个“T”型构件组成并需要多层焊接、多次探伤返修的技术方案；本实施例的方法不但可以避免多层焊接探伤返修，减少预热焊接以及探伤返修次数，有效保证两腹板的垂直度，避免并控制倾斜变形，不必再执行刚性支撑和火焰调修的步骤；而且，可减少对焊缝加热烘烤的步骤，使得“十”字柱的刚度和强度增大；此外，焊接步骤的减少和省略，使得“十”字柱的制造工艺流程简化，工作量大大减小，减少约50％的工作量，从而使得工作效率极大提高。

实施例二

本实施例为“十”字柱制造方法的第二实施例。

在本实施例二的“十”字柱制造方法与上述实施例一所不同的是其中的“H”型构件的制造方法。

本实施例中“H”型构件的制造方法如下：

如图11和12所示，提供分别作为“H”型构件腹板的金属板20和翼板的金属板30，分别成为腹板金属板20和翼板金属板30。

接着，在所述翼板金属板30上开设豁口32，该豁口32称为翼板豁口32，如图12所示。

其中，所述翼板豁口32的宽度至少可容纳腹板金属板30插入其中。即所述翼板豁口32的宽度大于或等于腹板金属板20的厚度。但是所述翼板豁口32也不能宽度过大，避免在后续工艺中腹板金属板20插入其中后，难以焊接为一体。因而，翼板豁口32的宽度不大于翼板厚度的1.1倍为宜。

此外，所述翼板豁口32可以是两个或两个以上；所述翼板豁口32可以为设置于该翼板金属板30中间的封闭性豁口(如图12中所示)，也可以为与所属翼板金属板一端面连通的开放性豁口(如图14所示)，所述豁口的侧壁可以设置坡口。

如图11所示，沿所述腹板金属板20的与翼板组拼焊接的一侧去除部分材质，使得腹板金属板20的该侧与翼板豁口32相应位置形成凸起，该凸起称为腹板插接部22。其中，所述插接不22的高度较佳为所述翼板金属板的厚度。此外，在该腹板金属板20的该侧除腹板插接部22以外的区域开坡口23

同样的，在该腹板金属板20的另一侧也形成另外的腹板插接部(图13中仅示出其中一侧有腹板插接部的情形)

然后，将图11所示的腹板金属板20和图12所示的翼板金属板30组拼为“H”型结构，并使腹板金属板20的腹板插接部22插入相应的翼板金属板30的翼板豁口32中。如图13中示出腹板金属板20与翼板金属板30拼接后的结构示意图，该结构为“T”型结构，在腹板金属板20另一侧插入同样的翼板金属板即组拼为“H”型结构。然后通过焊接腹板金属板20和翼板金属板30的交接部，形成“H”型构件。

其中，在上述步骤中，可以先将一个翼板金属板30与腹板金属板20构成“T”型结构并焊接为一体后(该方法也可以单独应用于“T”型构件的焊接)，再组拼焊接另外的翼板金属板30，形成“H”型构件。其中，焊接方法可以是现有的任何焊接方法，例如气体保护焊。焊接的步骤包括预热焊接和探伤修补以及打磨处理的步骤。

利用该方法形成的“H”型构件(包括“T”)型构件的方法有利于保证其中的垂直结构(例如腹板和翼板之间)的垂直度，控制倾斜变形，而且也可以减少工艺步骤。

除本实施例中上述形成“H”型构件的方法之外，本实施例中“十”柱构件的制造方法与上述的实施例一相同，也具有上述实施例一的技术效果，这里不再重复描述。而且，本实施例的“十”柱的制造方法还可以保证其中的每一“H” 型构件中的垂直结构的垂直度，并可以使“十”柱构件的制造方法进一步简化。

实施例三

本实施例为“十”字柱制造方法的第三实施例。

本实施例中，在制造“H”构件之前，先在作为“H”型构件的腹板金属板上开腹板豁口，然后再组拼焊接制造“H”构件。在组拼焊接成“H”构件之后，不必再在腹板上开豁口。如图8为在作为腹板的金属板10上开腹板豁口16和坡口15的示意图。

本实施例的其它步骤与上述的第一实施例相同，并具有与所述的第一实施例相同的技术效果，这里不再赘述。

实施例四

本实施例为“十”字柱制造方法的第四实施例。

本实施例中，在制造“H”构件之前，先在作为“H”型构件的腹板金属板上开腹板豁口，然后再组拼焊接制造“H”构件。在组拼焊接成“H”构件之后，不必再在腹板上开豁口。

本实施例的其它步骤与上述的第二实施例相同，并具有与所述的第二实施例相同的技术效果，这里不再赘述。

此外，本发明还提供一种“H”型构件和“T”型构件的制造方法，“H”构件具体实施例可参考上述的第二实施例中“H”型构件的制造方法。

对于“T”型构件的具体实施例可参考上述的第二实施例中“H”型构件的制造方法中，仅组拼焊接一个翼板金属板的情形，这里不再详细描述，本领域技术人员可以根据本发明上述实施例的教导做出相应的变化。

本发明还提供一种任何具有相互垂直的第一金属板和第二金属板金属拼板构件的制造方法，在该方法中，现在第一金属板上开豁口，在第二金属板上形成插接部，接着将第一金属板和第二金属板组拼为垂直结构，并使插接部插入相应的豁口中，然后焊接第一金属板和第二金属板的交接处，即形成第一金属板和第二金属板的垂直结构，本方法有利于保证两金属板的垂直度，并可以减少焊接修复次数，有利于提高该垂直结构的刚度和强度，还可以降低焊接的工作量，提高工作效率。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种金属拼板构件的制造方法，所述金属拼板构件为“十”字柱，其特征在于包括，

焊接两“H”构件的腹板交接处，形成“十”字柱。

2.根据权利要求1所述的金属拼板构件的制造方法，其特征在于，所述腹板中间开有豁口的“H”型构件的制造方法包括：先在作为“H”型构件腹板的金属板中间开设腹板豁口，然后再组拼焊接为“H”型构件；或者先将金属板组拼并焊接为“H”型构件，然后在“H”型构件的腹板中间开设腹板豁口。

3.根据权利要求1或2所述的金属拼板构件的制造方法，其特征在于，所述“H”型构件制造方法包括如下步骤：

焊接所述腹板和翼板交接处，形成“H”型构件。

4.根据权利要求1或2所述的金属拼板构件的制造方法，其特征在于，在组拼为“十”字结构之前，还包括在腹板豁口侧壁开坡口的步骤。

5.根据权利要求4所述的金属拼板构件的制造方法，其特征在于，所述坡口角度为30至45度。

6.根据权利要求1或2所述的金属拼板结构的制造方法，其特征在于，所述腹板豁口宽度大于或等于插入其中的腹板厚度，并小于插入其中的腹板的厚度的1.1倍。

7.根据权利要求1或2所述的金属拼板结构的制造方法，其特征在于，所述腹板豁口的长度大于或等于该腹板长度的二分之一，并小于该腹板的长度。

8.根据权利要求1所述的金属拼板结构的制造方法，其特征在于，所述焊接所述腹板和翼板交接处，形成“H”型构件的步骤包括：预热焊接、探伤修补和打磨清理。

9.根据权利要求8所述的金属拼板结构的制造方法，其特征在于，所述焊接方法为气体保护焊。

10.一种金属拼板构件的制造方法，所述金属拼板构件为“H”型构件，其特征在于包括，

焊接所述腹板和翼板交接处，形成“H”型构件。

11.根据权利要求10所述的金属拼板构件的制造方法，其特征在于，所述翼板豁口为两个或两个以上。

12.根据权利要求10所述的金属拼板构件的制造方法，其特征在于，所述翼板豁口为设置于所述翼板金属板中间的封闭性豁口或者为与所述翼板金属板的一端面连通的开放性豁口。

13.根据权利要求10所述的金属拼板构件的制造方法，其特征在于，所述腹板插接部的高度等于所述翼板金属板的厚度。

14.一种金属拼板构件的制造方法，所述金属拼板构件包括相互垂直的第一金属板和第二金属板的结构，其特征在于包括，

提供第一金属板和第二金属板；

焊接所述第一金属板和第二金属板的交接处。

15.根据权利要求14所述的金属拼板构件的制造方法，其特征在于：所述金属拼板构件为“T”型构件。