CN103406678B - 一种加工车载钻机空心矩形伸缩杆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加工车载钻机空心矩形伸缩杆的方法，主要包括：将两段槽钢和若干筋板组对焊接形成矩形伸缩杆并调整其直线度，按照设计要求向伸缩杆上偏心焊接导轨，在伸缩杆宽面上火焰切割出矩形孔，通过矩形孔将筋板与伸缩杆内部焊接牢固，用切割下的钢板将矩形孔堵住并焊接完整，即得到符合设计要求的车载钻机空心矩形伸缩杆。本方法简单实用，通过合理地安排组焊顺序、调整焊接方式，尤其是采用了在矩形伸缩杆侧壁上开孔、通过矩形孔焊接筋板来调整直线度的方法，成功消除了焊接变形，获得了直线度符合设计要求的矩形伸缩杆，提高了产品的合格率，显著提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种加工车载钻机空心矩形伸缩杆的方法

技术领域

本发明涉及一种焊接的工艺方法，具体的说是用一种加工车载钻机空心矩形伸缩杆的方法。

背景技术

在煤矿区地面瓦斯抽采施工、浅层石油、水文水井及地质勘探、矿山抢险的施工过程中，都需要使用车载钻机。车载钻机的钻机架一般是一种伸缩式的桅杆。伸缩式桅杆伸出时，高度可达20多米，缩回时，长度在10多米。伸缩桅杆的伸缩杆是一种长度达到12米以上的长方形箱体结构，长方形箱体是由钢板或两根对扣在一起的槽钢焊接而成。在伸缩杆上还要焊接安装钻机的导轨，导轨也是按照长箱体的长度方向设置，并且导轨不位于伸缩杆的中心线上，钻机在工作时沿导轨上下移动，伸缩杆的直线度要求不大于3mm。这样的长箱体部件在焊接过程中会发生很大的弯曲变形，同时箱体焊接成型后就很难在进行机械加工，因此要通过焊接工艺保证伸缩杆的直线度。

为了保证伸缩杆的强度，在长箱体内部还要置入加强筋板，加强筋板四边也要和箱体内壁焊接在一起。并且为保证强度，所有焊接部位都要采用连续满焊的焊接方式，加上需要满焊导轨等非对称的部件，要保证整个伸缩杆的直线度在3mm以内，其难度是非常大的。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种加工车载钻机空心矩形伸缩杆的方法，该方法能够使最终产品的变形很小，直线度符合产品要求，如能够使12米长箱体的直线度在3mm以内。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种加工车载钻机空心矩形伸缩杆的方法，采用如下步骤和工艺进行：

A、下料：截取与伸缩杆长度相同的槽钢两段、与槽钢内部尺寸相应的筋板若干，并在槽钢的对焊边缘外侧开出焊接用的坡口；

B、将其中一段槽钢开口向上平放于地面，将筋板按图纸要求均布放置在槽钢内，并将筋板的两侧采用点焊方式组对连接在槽钢的两个内边上；

C、将另一段槽钢扣到组对好的筋板上，此时两段槽钢的坡口相对形成焊缝；然后采用点焊方式将两段槽钢固定连接为一体；

D、将上述组对好的槽钢翻转90°，使一条焊缝向上，另一条焊缝向下，并在组对好的槽钢底面的中间位置和两端位置分别放置一块支撑铁，将组对好的槽钢悬空支撑；然后开始焊接两段槽钢，焊接时从槽钢两端沿焊缝向中间方向间隔分段焊接；分段焊接完成后，将槽钢原地翻转使底面焊缝向上，再进行分段焊接；分段焊接完成后，再分别对两道焊缝进行满焊；

E、满焊完成后，检测伸缩杆的直线度，如果直线度超标，则用火焰烧烤变形部位，将伸缩杆的直线度矫正到要求范围之内；

F、将加工好的两根导轨按照设计位置要求分别放置在伸缩杆的两个宽面的中心线偏上的一侧并点焊；

G、翻转伸缩杆，使伸缩杆的带导轨的宽面作为竖直面，并使带导轨的部分位于上方，在伸缩杆底面的中间位置放置两块支撑铁；然后采用分段焊接的方式分别将两根导轨的上面与伸缩杆之间的焊角连接，分段完成后再采用满焊的方式将导轨的上面与伸缩杆焊接牢固；然后将伸缩杆原地翻转使带导轨的部分位于下方，并将两块支撑铁垫支在伸缩杆的两端位置，然后再次采用分段焊接和满焊的方式将导轨与伸缩杆焊接牢固；

H、导轨与伸缩杆组焊完成后，在伸缩杆的两个宽面上每两块筋板之间的位置利用火焰切割方式分别切割出矩形孔，并通过矩形孔将伸缩杆内部的每块筋板焊接在伸缩杆的两槽钢上，同时通过焊接调整伸缩杆的直线度；

I、筋板与伸缩杆的两槽钢焊接完成后，利用气割下来的钢板将矩形孔堵住并焊接完整，使伸缩杆的直线度达到要求。

本发明的进一步改进在于：D中所述的分段焊接为焊接500mm，间断500mm。

本发明的进一步改进在于：D和G中所述的支撑铁的高度不小于20mm。

本发明的进一步改进在于：H中所述的矩形孔的尺寸为200mm×300mm。

本发明的进一步改进在于：H中将筋板与伸缩杆的窄面内侧焊接时，靠近导轨一侧的焊接高度大于远离导轨一侧的焊接高度。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明提供了一种加工车载钻机空心矩形伸缩杆的方法。该车载钻机空心矩形伸缩杆由槽钢、长方钢和筋板组对焊接而成。由于伸缩杆的长度很长，而且长方钢的位置偏离中心线，所以在焊接、尤其是偏心焊时会导致槽钢严重的弯曲变形，一旦变形之后很难再矫正。本方法通过合理地安排组焊顺序、调整焊接方式，尤其是采用了在矩形伸缩杆侧壁上气割开孔、通过矩形孔焊接筋板来调整直线度的方法，成功消除了焊接变形，获得了直线度符合设计要求的矩形伸缩杆。此方法简单实用，仅仅通过对焊接过程具体参数的控制，就能极大地提高产品的合格率，显著提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明的槽钢与筋板组对连接的结构示意图；

图2是本发明的两段槽钢组对后的结构示意图；

图3是本发明的焊接两段槽钢时的位置示意图；

图4是本发明的导轨与伸缩杆组对后第一次焊接时的位置示意图；

图5是图4的侧视图；

图6是本发明的导轨与伸缩杆组对后第二次焊接时的位置示意图；

图7是图6的侧视图；

图8是本发明切割矩形孔时的示意图。

其中，1、筋板，2、槽钢，3、焊缝，4、支撑铁，5、导轨，6、矩形孔。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步详细说明：

以长度为12m的车载钻机空心矩形伸缩杆的制备为例进行详述，其设计要求的直线度在3mm以内。矩形伸缩杆是使用两根槽钢相扣接后再焊接固定而成。其加工过程如下：

A、下料：截取12m长的槽钢2两段，并在两段槽钢2的对焊边缘外侧开出坡口，坡口相对后形成用作焊接的焊缝3；同时，由于槽钢2长达12m，因此在两段槽钢2组对焊接时，其焊缝处非常容易出现塌陷现象，因此还需要根据图纸要求准备8块矩形筋板1，筋板1的大小与矩形伸缩杆的内部尺寸相对应，筋板1竖直放置在两段槽钢2构成的矩形伸缩杆内，用于支撑两段槽钢2，不仅可以保证焊接后的焊缝不塌陷，而且还可以增加矩形伸缩杆的强度。

B、将其中一段槽钢2平放于地面上，槽钢2开口向上；将8块筋板1平均分布在12m长的槽钢2内，将8块筋板1的两侧采用点焊的方式分别组对连接在槽钢2的两个内边上。槽钢2与筋板1组对连接后的结构如图1所示。

C、将另一段槽钢2扣到组对好的筋板1上，此时两段槽钢2的坡口相对形成焊缝3；然后采用点焊的方式将两段槽钢2固定连接为一体，如图2所示。

D、将上述组对好的槽钢2整体翻转90°，使一条焊缝3向上，另一条焊缝3向下，并在底面的中间位置和两端位置分别放置一块20mm厚的支撑铁4，将组对好的槽钢2悬空支撑，如图3所示。然后开始焊接两段槽钢，焊接时从槽钢的两端沿焊缝3向中间方向焊接，采取间隔分段焊接方式，即焊接500mm，间断500mm；一条焊缝3焊接完成后，将槽钢2原地翻转180°，使原来位于底面的焊缝3向上，按上述方法对此焊缝3进行间隔分段焊接。分段焊接完成后，对焊缝3进行满焊；然后再将槽钢2原地翻转180°，对另一条已经间断焊接过的焊缝进行满焊。采用此种方法焊接，能够最大限度地保证两条焊缝3焊接的对称性，避免焊接应力导致的槽钢2弯曲变形。

E、满焊完成后，检测伸缩杆的直线度；如果直线度大于3mm，则用火焰烧烤变形部位，将伸缩杆的直线度矫正到3mm之内。

F、准备两根导轨5，每根导轨5由3根4m长的长方钢组合而成，导轨5的总长度为12m，其断面尺寸为50mm×50mm；按照设计位置要求，将两根导轨5分别放置在伸缩杆两个宽面的中心线偏上的一侧，并用点焊的方式将导轨5和伸缩杆的槽钢进行固定。

G、翻转伸缩杆，使伸缩杆的带导轨5的宽面作为竖直面，并使带导轨5的部分位于中心线上方，如图4、图5所示。在伸缩杆的底面的中间位置放置两块20mm厚的支撑铁4，将伸缩杆悬空支撑，两块支撑铁4之间的间距为500mm。然后采用分段焊接的方式，即焊接500mm，间断500mm，将两根导轨5的上面与伸缩杆之间的焊角分别连接，分段焊接完成后，再采用满焊的方式将两根导轨5的上面与伸缩杆分别焊接牢固；然后将伸缩杆原地翻转180°，使带导轨5的部分位于中心线下方，并将两块支撑铁4垫支在伸缩杆的两端位置，如图6、图7所示；然后再次采用上述分段焊接和满焊的方式将导轨5未焊接的一侧与伸缩杆焊接牢固。由于导轨5与伸缩杆组焊为偏心焊，因此当焊接完成后，伸缩杆会产生一定变形，伸缩杆的中间部分向偏离导轨5的方向鼓起，伸缩杆的直线度为20mm左右。

H、导轨5与伸缩杆组焊完成后，在伸缩杆宽面的导轨5下方利用火焰切割的方式切割出多个矩形孔6，矩形孔6的位置在每两块筋板1之间，其尺寸为200mm×300mm；伸缩杆的每个宽面上切割出7个矩形孔6。由于气割作用，伸缩杆中间部分的鼓起变形会再增加20mm左右，即此时伸缩杆的直线度达到40mm左右。

然后，通过矩形孔6，将伸缩杆内部的筋板1分别固定焊接在伸缩杆的两槽钢2内壁上。其中，当筋板1与伸缩杆的窄面内侧焊接时，伸缩杆靠近导轨5一侧的窄面内侧与筋板焊接高度为20mm，伸缩杆远离导轨5一侧的窄面内侧与筋板焊接高度为10mm，按此方法焊接后，伸缩杆的直线度会在原变形方向上缩回25mm左右，即伸缩杆的直线度为15mm左右。

I、筋板1与伸缩杆焊接完成后，将气割下来的钢板将矩形孔6堵住，并焊接完整。焊接完成后，伸缩杆会在原变形方向上缩回10mm以上，使伸缩杆的直线度达到3mm～5mm。对于直线度超过3mm的伸缩杆，用火焰烧烤变形部位，将伸缩杆的直线度矫正到3mm之内，达到设计要求。

对用上述加工方法加工所得车载钻机空心矩形伸缩杆进行检测，测得该伸缩杆的全线直线度为2.1mm，符合设计要求。

通常，经过步骤I中堵焊矩形孔的步骤之后，得到的伸缩杆的直线度大多都可以达到设计要求的3mm之内；对于少量直线度大于3mm的伸缩杆，再通过火焰矫正法对其直线度进行微调，均能得到符合设计要求的伸缩杆。因此建议在焊接完成后进行直线度检测。

当制备不同长度的伸缩杆时，需要根据产品的实际设计要求，对筋板的数量、气割开孔的数量以及焊接筋板时的角焊缝高度等加工参数进行适当调整。在矩形钢上非对称地焊接其他工件时，按照此焊接方法加工，均能够获得直线度良好的产品。

Claims (5)

1.一种加工车载钻机空心矩形伸缩杆的方法，其特征在于：采用如下步骤和工艺进行：

A、下料：截取与伸缩杆长度相同的槽钢（2）两段、与槽钢内部尺寸相应的筋板（1）若干，并在槽钢（2）的对焊边缘外侧开出焊接用的坡口；

B、将其中一段槽钢（2）开口向上平放于地面，将筋板（1）按图纸要求均布放置在槽钢（2）内，并将筋板（1）的两侧采用点焊方式组对连接在槽钢（2）的两个内边上；

C、将另一段槽钢（2）扣到组对好的筋板（1）上，此时两段槽钢（2）的坡口相对形成焊缝（3）；然后采用点焊方式将两段槽钢（2）固定连接为一体；

D、将上述组对好的槽钢（2）翻转90°，使一条焊缝（3）向上，另一条焊缝（3）向下，并在组对好的槽钢（2）底面的中间位置和两端位置分别放置一块支撑铁（4），将组对好的槽钢（2）悬空支撑；然后开始焊接两段槽钢（2），焊接时从槽钢（2）两端沿焊缝（3）向中间方向间隔分段焊接；分段焊接完成后，将槽钢（2）原地翻转使底面焊缝（3）向上，再进行分段焊接；分段焊接完成后，再分别对两道焊缝进行满焊；

E、满焊完成后，检测伸缩杆的直线度，如果直线度超标，则用火焰烧烤变形部位，将伸缩杆的直线度矫正到要求范围之内；

F、将加工好的两根导轨（5）按照设计位置要求分别放置在伸缩杆的两个宽面的中心线偏上的一侧并点焊；

G、翻转伸缩杆，使伸缩杆的带导轨（5）的宽面作为竖直面，并使带导轨（5）的部分位于上方，在伸缩杆底面的中间位置放置两块支撑铁（4）；然后采用分段焊接的方式分别将两根导轨（5）的上面与伸缩杆之间的焊角连接，分段完成后再采用满焊的方式将导轨（5）的上面与伸缩杆焊接牢固；然后将伸缩杆原地翻转使带导轨（5）的部分位于下方，并将两块支撑铁（4）垫支在伸缩杆的两端位置，然后再次采用分段焊接和满焊的方式将导轨（5）与伸缩杆焊接牢固；

H、导轨（5）与伸缩杆组焊完成后，在伸缩杆的两个宽面上每两块筋板（1）之间的位置利用火焰切割方式分别切割出矩形孔（6），并通过矩形孔（6）将伸缩杆内部的每块筋板（1）焊接在伸缩杆的两槽钢（2）上，同时通过焊接调整伸缩杆的直线度；

I、筋板（1）与伸缩杆的两槽钢（2）焊接完成后，利用气割下来的钢板将矩形孔（6）堵住并焊接完整，使伸缩杆的直线度达到要求。

2.根据权利要求1所述的一种加工车载钻机空心矩形伸缩杆的方法，其特征在于：D中所述的分段焊接为焊接500mm，间断500mm。

3.根据权利要求1所述的一种加工车载钻机空心矩形伸缩杆的方法，其特征在于：D和G中所述的支撑铁（4）的高度不小于20mm。

4.根据权利要求1所述的一种加工车载钻机空心矩形伸缩杆的方法，其特征在于：H中所述的矩形孔（6）的尺寸为200mm×300mm。

5.根据权利要求1所述的一种加工车载钻机空心矩形伸缩杆的方法，其特征在于：H中将筋板（1）与伸缩杆的窄面内侧焊接时，靠近导轨（5）一侧的焊接高度大于远离导轨（5）一侧的焊接高度。