CN103406674B - 一种波浪腹板箱型截面梁及隔板焊接的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种波浪腹板箱型截面梁及隔板焊接的制作方法，采用已有的波浪腹板工形构件制作工艺和生产设备，首先加工生成两个波浪腹板工形构件，通过平翼缘板的坡口对接焊将这两个波浪腹板工形构件连接形成波浪腹板箱型截面梁；通过熔嘴电渣焊方法，将预先焊接在波浪腹板工形构件上的加劲肋连接形成波浪腹板箱型截面梁的横隔板；本发明技术简便，可操作性强，由于集成现有波浪腹板梁的制作方法而有效降低了制作成本。双波浪腹板的存在增加了腹板面积，解决了由于波浪腹板辊轧能力限制而造成的波浪腹板工形构件抗剪强度不足问题，丰富了波浪腹板构件的截面形式，扩大了波浪腹板构件的适用范围，推广应用于荷载较大的梁系结构中可显著节约钢材。
Description
技术领域
本发明涉及一种波浪腹板箱型截面梁及隔板焊接的制作方法，属于结构工程技术领域。
技术背景
波浪腹板工形构件是普通平腹板工形构件的一种改进形式，由辊轧成型的波浪形腹板与平翼缘板通过高频连续焊接组成。作为一种新型高效型材，波浪腹板工形构件有以下特点：（1）波浪形腹板在沿波浪方向具有极小的抗压刚度，沿构件纵向几乎不承受法向应力，不会在轴向荷载下发生鼓曲；（2）由平腹板辊轧成型的波浪板，受剪局部屈曲荷载比原平腹板高出几十倍；（3）波浪形板大大提高了腹板的面外刚度，即便对于腹板较薄且高度较高的构件，也能在运输与安装过程中保证其截面形状不发生改变，同时也规避了平腹板构件为采用较薄的腹板而需要设置大量横向加劲肋的问题。由于以上受力特点，波浪形腹板厚度可做得较薄，一般为1.5～6mm，采用波浪腹板工形构件的门式刚架比传统平腹板门式刚架可节约20%～30％的钢材。目前波浪腹板工形构件已广泛用于德国、奥地利、美国、澳大利亚等国家，近几年也逐渐开始应用于我国的工业建筑。
研究表明，波浪腹板工形构件的剪力几乎完全由波浪腹板承担。对于实际工程中需要承担较大剪力荷载的波浪腹板构件，需要相应增加波浪腹板厚度以满足抗剪强度，但这势必增大波浪腹板的辊轧成型难度。如果在平翼缘板间焊接两个波浪腹板形成波浪腹板箱型截面梁，通过增加腹板数量以提高抗剪强度，则利用现有的波浪腹板成型设备即可方便完成辊轧。虽然平腹板箱型截面梁目前已有较为成熟的制作方法，但并不适用于波浪腹板箱型截面梁，原因是：（1）平腹板钢箱梁的腹板与翼缘根据强度要求采用全焊透坡口或局部焊透坡口焊接连接，而波浪腹板箱型梁的焊接轨迹线为类正弦曲线的波浪形，难以加工出焊接坡口，一般采用角焊缝连接；（2）为保证连接强度要求，厚度超过4mm的波浪腹板应与平翼缘通过双面角焊缝连接，波浪腹板箱型截面梁内部的波浪形角焊缝焊接难度较大，手工电弧焊将极大增加成本和工作量，也难以保证焊接质量。此外，为满足受力和构造要求，波浪腹板箱型截面梁需要设置若干横隔板，目前也尚无合理的波浪腹板箱型截面梁横隔板加工工艺。
本发明提出一种波浪腹板箱型截面梁及隔板焊接的制作方法，其基本思路是将两个波浪腹板工形构件通过翼缘板直接对接焊接组成一个波浪腹板箱型截面梁，梁内的横隔板由两个波浪腹板工形构件的加劲肋通过熔嘴电渣焊组成。本发明具有以下几个优点：（1）限制了单个波浪腹板厚度，从而降低了波浪腹板的辊轧成型难度；（2）可充分利用目前较为成熟的波浪腹板工形构件制作工艺和加工设备，节约新设备的研发和制造成本；（3）波浪腹板与平翼缘板的双面角焊缝均可通过焊接机械手沿波浪形轨迹线自动完成焊接，提高了焊接效率并保证了焊接质量，便于工业化生产；（4）可实现横隔板的准确定位，熔嘴电渣焊接方法简便，具有较强的可操作性。
发明内容
本发明提出一种波浪腹板箱型截面梁及隔板焊接的制作方法，其特征在于，所加工的波浪腹板箱型截面梁由上平翼缘板、下平翼缘板、两个波浪腹板以及若干横隔板组成，其中波浪腹板箱型截面梁由两个波浪腹板工形构件通过平翼缘板直接对接焊接组成，箱型截面梁内的横隔板由两个波浪腹板工形构件的加劲肋通过熔嘴电渣焊接组成。所述波浪腹板箱型截面梁制作方法通过以下步骤实现：
步骤（1）：制作两个波浪腹板工形构件，其步骤如下：
步骤（1.1）：利用下料机完成上、下平翼缘板以及平腹板的下料；
步骤（1.2）：在所述上、下平翼缘板一侧边缘加工出单面坡口；
步骤（1.3）：将所述平腹板在波浪腹板成型机上辊轧形成符合设计波长与设计波幅的波浪腹板；
步骤（1.4）：按照工形构件成型位形组装所述上、下平翼缘板与所述波浪腹板，利用自动焊接机在所述波浪腹板的一侧（腹板厚度小于4mm时）或两侧（腹板厚度等于或大于4mm时）高频连续焊接角焊缝，使所述上、下平翼缘板与所述波浪腹板连接组成波浪腹板工形构件；
步骤（2）：在所述波浪腹板工形构件上焊接加劲肋以及熔嘴电渣焊盖板，其步骤如下：
步骤（2.1）：根据所述波浪腹板箱型截面梁横隔板的布置位置，在所述波浪腹板工形构件的对应位置分别焊接一个加劲肋，所述加劲肋应布置在平翼缘板加工成单面坡口的同一侧，所述加劲肋与工形构件上、下平翼缘板通过双面坡口焊接，并与波浪腹板通过角焊缝焊接；
步骤（2.2）：针对其中一个所述波浪腹板工形构件，在其每个加劲肋的边缘分别布置两个熔嘴电渣焊盖板，所述熔嘴电渣焊盖板与加劲肋通过手工电弧焊焊一道角焊缝连接，可采用间断焊；
步骤（3）：将两个所述波浪腹板工形构件进行对拼组装和定位焊，其步骤如下：
步骤（3.1）：在组装胎架上完成两个所述波浪腹板工形构件的对拼组装，则波浪腹板工形构件对应位置的两个加劲肋以及两个熔嘴电渣焊盖板共同组成一个封闭空间，作为熔嘴电渣焊的金属熔池；两个所述加劲肋的对接接头坡口间隙应根据熔嘴电渣焊接工艺要求确定，具体取值与加劲肋板厚有关，并应保证熔嘴电渣焊过程中熔嘴外径与母材间隙不小于3～6mm以防止发生短路故障；
步骤（3.2）：对拼组装完成后，对组成构件的相对位置、相互间密贴程度以及整个构件的外轮廓尺寸等进行检查，合格后方可进行下一步骤；
步骤（3.3）：为使已组装的构件在出胎或搬运过程中不发生变形或散脱，在所述上、下平翼缘板拼接位置实施定位焊，定位焊长度每段应在50～70mm，各段之间的距离不得大于600mm；
步骤（4）：在所述上、下平翼缘板的拼接位置实施坡口对接焊，则两个所述波浪腹板工形构件组成一个波浪腹板箱型截面梁；
步骤（5）：进行所述两个加劲肋间的熔嘴电渣焊接，完成横隔板制作，其步骤如下：
步骤（5.1）：在实施熔嘴电渣焊处的上、下翼缘板对应位置采用摇臂钻钻制电渣焊孔，电渣焊孔的直径由加劲肋厚度确定；
步骤（5.2）：先从下翼缘板焊孔开始引弧，按自下而上的顺序进行熔嘴电渣焊，最后到上翼缘板焊孔熄弧结束，避免中间出现断弧；焊接电压、电流、送丝速度、渣池深度等焊接工艺参数以及焊丝、焊机的选取与波浪腹板箱型截面梁的具体尺寸有关，可参考电渣焊接技术标准并结合焊接试验确定。
本发明中提出的波浪腹板箱型截面梁及隔板焊接的制作方法，技术简便，可操作性强，能充分利用目前已有的波浪腹板工形构件制作工艺和生产设备，有利于降低成本。按照本发明所述制作方法生产的波浪腹板箱型截面梁，双波浪腹板的存在增加了腹板面积，解决了由于波浪腹板辊轧能力限制而造成的波浪腹板工形构件抗剪强度不足问题，丰富了波浪腹板构件的截面形式，扩大了波浪腹板构件的适用范围，推广应用于荷载较大的梁系结构中可显著节约钢材。
附图说明
图1为所述波浪腹板箱型截面梁的三维图；
图2为所述波浪腹板箱型截面梁的截面图；
图3为所述两个波浪腹板工形构件的示意图；
图4a为在所述波浪腹板工形构件上焊接加劲肋和熔嘴电渣焊盖板的示意图；
图4b为图4a的A-A截面剖面图；
图5a为两个所述波浪腹板工形构件完成对拼组装的示意图；
图5b为图5a的A-A截面剖面图；
图6为在所述上、下平翼缘板拼接位置实施坡口对接焊的示意图；
图7a为在所述两个加劲肋间实施熔嘴电渣焊接的示意图；
图7b为图7a的A-A截面剖面图。
具体实施方式
本发明提出一种波浪腹板箱型截面梁及隔板焊接的制作方法，其特征在于，所加工的波浪腹板箱型截面梁由上平翼缘板、下平翼缘板、两个波浪腹板以及若干横隔板组成，其中波浪腹板箱型截面梁由两个波浪腹板工形构件通过平翼缘板直接对接焊接组成，箱型截面梁内的横隔板由两个波浪腹板工形构件的加劲肋通过熔嘴电渣焊接组成。
下面结合附图1～7，详细说明本发明的具体实施方式。
1——上平翼缘板；
2——下平翼缘板；
3——波浪腹板；
4——横隔板；
5——上、下平翼缘板单面坡口；
6——波浪腹板工形构件加劲肋；
7——熔嘴电渣焊盖板；
8——上、下平翼缘板单面坡口对接焊缝；
9——加劲肋熔嘴电渣焊焊缝；
如图1、2所示，本发明提出一种波浪腹板箱型截面梁及隔板焊接的制作方法，所加工的波浪腹板箱型截面梁由上平翼缘板1、下平翼缘板2、两个波浪腹板3以及若干横隔板4组成。
所述的波浪腹板箱型截面梁制作步骤，可结合附图3～7进行具体说明：
步骤（1）：制作图3所示的两个波浪腹板工形构件I、II，所述波浪腹板工形构件的制作工艺已较为成熟，仅需增加步骤（1.2），具体可分为以下步骤：
步骤（1.1）：利用下料机控制上平翼缘板1、下平翼缘板2以及平腹板的下料；
步骤（1.2）：在所述平翼缘板1、2一侧边缘加工出单面坡口5，如图3所示，为后续步骤（4）中两个波浪腹板工形构件I、II的对接焊接作准备；
步骤（1.3）：将所述平腹板在波浪腹板成型机上辊轧形成符合设计波长与设计波幅的波浪腹板3；
步骤（1.4）：按照工形构件成型位形组装所述平翼缘板1、2与所述波浪腹板3，利用自动焊接机在所述波浪腹板3的一侧（腹板厚度小于4mm时）或两侧（腹板厚度等于或大于4mm时）高频连续焊接角焊缝，使平翼缘板1、2与波浪腹板3连接组成图3所示的波浪腹板工形构件I、II；
步骤（2）：在所述波浪腹板工形构件I、II上焊接加劲肋6以及熔嘴电渣焊盖板7，如图4所示，其步骤如下：
步骤（2.1）：根据所述波浪腹板箱型截面梁的横隔板布置位置，在所述波浪腹板工形构件I、II的对应位置分别焊接一个加劲肋5，所述加劲肋5应布置在平翼缘板1、2加工成单面坡口5的同一侧，所述加劲肋6与平翼缘板1、2通过双面坡口焊接，并与波浪腹板3通过角焊缝焊接；
步骤（2.2）：在所述波浪腹板工形构件I的所有加劲肋6边缘分别布置两个熔嘴电渣焊盖板7，熔嘴电渣焊盖板7与加劲肋6通过手工电弧焊焊一道角焊缝连接，可采用间断焊；
步骤（3）：将两个所述波浪腹板工形构件I、II进行对拼组装和定位焊，如图5所示，其步骤如下：
步骤（3.1）：在组装胎架上完成两个所述波浪腹板工形构件I、II的对拼组装，则波浪腹板工形构件I、II对应位置的两个加劲肋5以及两个熔嘴电渣焊盖板6共同组成一个封闭空间，作为熔嘴电渣焊的金属熔池；两个所述加劲肋5的对接接头坡口间隙d应根据熔嘴电渣焊接工艺要求确定，具体取值与加劲肋板厚t有关，并应保证熔嘴电渣焊过程中熔嘴外径与母材间隙不小于3～6mm以防止发生短路故障；
步骤（3.2）：对拼组装完成后，对组成构件的相对位置、相互间密贴程度以及整个构件的外轮廓尺寸等进行检查，合格后方可进行下一步骤；
步骤（3.3）：为使已组装的构件在出胎或搬运过程中不发生变形或散脱，在所述平翼缘板1、2的拼接位置实施定位焊，定位焊长度每段应在50～70mm，各段之间的距离不得大于600mm；
步骤（4）：如图6所示，在所述平翼缘板1、2的拼接位置实施坡口对接焊9，可采用埋弧自动焊，避免人为因素的影响以确保焊缝质量，两个所述波浪腹板工形构件I、II组成一个波浪腹板箱型截面梁；
步骤（5）：如图7所示，进行所述两个加劲肋6间的熔嘴电渣焊接9，完成横隔板4的制作，其步骤如下：
步骤（5.1）：在实施熔嘴电渣焊9处的平翼缘板1、2对应位置采用摇臂钻钻制电渣焊孔，电渣焊孔直径由加劲肋6的厚度t确定；
步骤（5.2）：先从下翼缘板2焊孔开始引弧，按自下而上的顺序进行熔嘴电渣焊9，最后到上翼缘板1焊孔熄弧结束，避免中间出现断弧；焊接电压、电流、送丝速度、渣池深度等焊接工艺参数以及焊丝、焊机的选取与波浪腹板箱型截面梁的具体尺寸有关，可参考电渣焊接技术标准并结合焊接试验确定。
Claims (1)
1.一种波浪腹板箱型截面梁及隔板焊接的制作方法，其特征在于：该方法中所述的波浪腹板箱型截面梁由上平翼缘板、下平翼缘板、两个波浪腹板以及若干横隔板组成，其中波浪腹板箱型截面梁由两个波浪腹板工形构件通过平翼缘板直接对接焊接组成，所述箱型截面梁内的横隔板由两个波浪腹板工形构件的加劲肋通过熔嘴电渣焊接组成；它通过以下步骤实现：
步骤(1)：制作两个波浪腹板工形构件，其步骤如下：
步骤(1.1)：利用下料机完成上、下平翼缘板以及平腹板的下料；
步骤(1.2)：在所述上、下平翼缘板一侧边缘加工出单面坡口；
步骤(1.3)：将所述平腹板在波浪腹板成型机上辊轧形成符合设计波长与设计波幅的波浪腹板；
步骤(1.4)：按照工形构件成型位形组装所述上、下平翼缘板与所述波浪腹板，利用自动焊接机在所述波浪腹板的一侧且腹板厚度小于4mm时，或波浪腹板两侧且腹板厚度等于或大于4mm时高频连续焊接角焊缝，使所述上、下平翼缘板与所述波浪腹板连接组成波浪腹板工形构件；
步骤(2)：在所述波浪腹板工形构件上焊接加劲肋以及熔嘴电渣焊盖板，其步骤如下：
步骤(2.1)：根据所述波浪腹板箱型截面梁横隔板的布置位置，在所述波浪腹板工形构件的对应位置分别焊接一个加劲肋，所述加劲肋应布置在平翼缘板加工成单面坡口的同一侧，所述加劲肋与工形构件上、下平翼缘板通过双面坡口焊接，并与波浪腹板通过角焊缝焊接；
步骤(2.2)：针对其中一个所述波浪腹板工形构件，在其每个加劲肋的边缘分别布置两个熔嘴电渣焊盖板，所述熔嘴电渣焊盖板与加劲肋通过手工电弧焊焊一道角焊缝连接，或采用间断焊；
步骤(3)：将两个所述波浪腹板工形构件进行对拼组装和定位焊，其步骤如下：
步骤(3.1)：在组装胎架上完成两个所述波浪腹板工形构件的对拼组装，则波浪腹板工形构件对应位置的两个加劲肋以及两个熔嘴电渣焊盖板共同组成一个封闭空间，作为熔嘴电渣焊的金属熔池；两个所述加劲肋的对接接头坡口间隙应根据熔嘴电渣焊接工艺要求确定，具体取值与加劲肋板厚有关，并应保证熔嘴电渣焊过程中熔嘴外径与母材间隙不小于3mm以防止发生短路故障；
步骤(3.2)：对拼组装完成后，对组成构件的相对位置、相互间密贴程度以及整个构件的外轮廓尺寸进行检查，合格后方可进行下一步骤；
步骤(3.3)：为使已组装的构件在出胎或搬运过程中不发生变形或散脱，在所述上、下平翼缘板拼接位置实施定位焊，定位焊长度每段应在50～70mm，各段之间的距离不得大于600mm；
步骤(4)：在所述上、下平翼缘板的拼接位置实施坡口对接焊，则两个所述波浪腹板工形构件组成一个波浪腹板箱型截面梁；
步骤(5)：进行所述两个加劲肋间的熔嘴电渣焊接，完成横隔板制作，其步骤如下：
步骤(5.1)：在实施熔嘴电渣焊处的上、下翼缘板对应位置采用摇臂钻钻制电渣焊孔，电渣焊孔的直径由加劲肋厚度确定；
步骤(5.2)：先从下翼缘板焊孔开始引弧，按自下而上的顺序进行熔嘴电渣焊，最后到上翼缘板焊孔熄弧结束。
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