CN103418893B - 中空环形构件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种中空环形构件的制造方法，其解决了现有的中空环形构件焊接变形大的技术问题，其包括以下主要步骤：（1）对组成中空环形构件的各零件进行下料，并精确控制各零件尺寸；（2）利用简易工装将底板压紧在水平平台上，并将各零件组装成一个完整的构件；（3）对组装好的中空环形构件采取分区对称焊接，退焊、跳焊等方法进行焊接。本发明可应用于核电站及类似构件制造领域。

Description

中空环形构件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种制造方法，尤其是涉及一种焊接变形小的中空环形构件的制造方法。

背景技术

现有的中空环形构件作为一个内件装在圆形筒体内部，其中间设有内腔，内腔容纳其他内件通过，需要对其外圆直径，内腔尺寸形状进行控制；由于如图1所示中空环形构件的圆孔5中会有提升杆穿过，所以对其位置也需要严格控制。形成中空环形构件的各个零件的尺寸相对整个中空环形构件的直径来说比较小，整个构件的刚度也很小，这就导致了形成很大的焊接变形。因此有必要制定合理可靠的下料、组装和焊接工艺，采用可靠的防变形措施，才能满足设计图纸的要求，保证产品质量。

发明内容

本发明是针对现有的中空环形构件制造时焊接变形过大的技术问题，提供一种焊接变形很小的中空环形构件的制造方法。

一种中空环形构件的制造方法，其包括以下步骤：

(1)对组成中空环形构件的各零件进行下料，加工三个与产品管外直径相同的工装管；

(2)将各零件组装成一个完整的构件，组装时，先将内面板和加固板按照其在中空环形构件中的位置关系放置在底板上，并采用定位焊定位；然后将顶板放置到加固板上，并且与底板相对应，对顶板与加固板进行局部定位焊；

(3)对组装好的中空环形构件进行焊接，焊接顺序如下：

A：焊接四块内面板相邻的四个区域内的焊缝；

B：翻转中空环形构件，按照A中同样的焊接顺序，将顶板一侧的焊缝焊接完成；

C：焊接四个区域以外的内面板和与内面板垂直的加固板之间、加固板和顶板之间以及加固板和底板之间的焊缝；

D：焊接三根产品管与顶板和底板间的焊缝，最后焊接螺纹套与内面板之间以及螺纹套与加固板之间的焊缝，焊接时隔一个焊接一个。

本发明进一步优选的技术方案是步骤(1)中中空环形构件的顶板和底板均按照不低于其公称尺寸下料；步骤(2)中组装前先将底板放置在焊接平台上，再将各个勾板围绕底板焊接到焊接平台上，然后利用楔铁将底板压紧在焊接平台上；在将顶板放置到加固板上与底板相对应后，在顶板和底板相对应的圆孔中放置步骤(1)加工好的工装管。

本发明进一步优选的技术方案是在步骤(2)中对中空环形构件进行组装时，各加固板之间、加固板与顶板之间以及加固板与底板之间不留间隙。

本发明进一步优选的技术方案是焊接顺序A中：首先，焊接对称的两个区域，焊接时候采取一致的工艺参数；先焊接各个加固板之间的立焊缝，再焊接加固板与内面板之间的立焊缝，立焊缝从下往上焊接其总高度的一半以上，剩余的一少半待下一步整个中空环形构件翻转后再焊接，然后焊接加固板与底板之间的横焊缝；上述两个区域的焊缝焊接完成后，将另外两个对称区域的焊缝也按照上述顺序进行焊接；上述四个区域的焊缝焊接完成后，再焊接四块内面板与底板之间的横焊缝。

本发明进一步优选的技术方案是焊接顺序C中：先焊接加固板与内面板之间的立焊缝，立焊缝从下往上焊接其总高度的一半以上，再焊接加固板与顶板之间的横焊缝；翻转中空环形构件，先焊接剩余的一小半立焊缝，然后焊接加固板与底板之间的横焊缝；所述焊接顺序D中：先将工装管从圆孔中取出，换上产品管。

本发明进一步优选的技术方案是焊接采用脉冲弧熔化极混合气体保护焊，焊丝采用ER70S-6，焊丝直径为1.2mm，焊接电流I＝110～200A,电压U＝20～25V，焊接速度v＝6～25cm/min，混合保护气体为80％的Ar和20％的CO₂，气体流量q＝14～20l/min。

本发明在组装时进行局部定位焊接，使各零件组装成一个整体，增加了整个构件的刚度，有利于减小焊接变形；组装时各个加固板之间、加固板与顶板以及加固板与底板之间尽量靠紧不留间隙，减小了焊接时的焊接变形；焊接时先焊接各个加固板之间的立焊缝，再焊接加固板与内面板之间的立焊缝，立焊缝从下往上焊接总高度的一半以上，剩余的一少半等整个中空环形构件翻转后再焊接，然后焊接加固板与底板之间的横焊缝，这样的焊接顺序可使立焊缝能够自由收缩，避免构件产生过大的内应力，以利于减小焊接变形。

附图说明

图1是本发明中空环形构件的立体图；

图2是本发明中空环形构件的俯视图的剖视图；

图3是本发明勾板的结构示意图；

图4是本发明楔铁的结构示意图；

图5是本发明内面板与底板之间的焊缝为五个区域时的焊接顺序示意图；

图6是本发明内面板与底板之间的焊缝为六个区域时的焊接顺序示意图。

图中符号说明：

1.顶板；2.底板；3.内面板；4.加固板；5.圆孔；6.产品管；7.勾板；8.楔铁；9.楔铁放置区域a；10.楔铁放置区域b；11.楔铁放置区域c；12.Ⅰ区；13.Ⅱ区；14.Ⅲ区；15.Ⅳ区；16.缺口；17.螺纹套。

具体实施方式

现在，参照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示的中空环形构件，其设有顶板1和底板2，顶板1和底板2结构基本相同，均为圆盘状。它们相互平行且顶板1位于底板2的正上方，其不同之处在于顶板1沿其圆周均匀的设有四个缺口16。

在顶板1和底板2的中间竖直地设有内面板3和加固板4，内面板3共设有四块，其沿顶板1和底板2的圆周均匀分布；加固板4用来固定顶板1、底板2和内面板3。内面板3和部分加固板4上设有螺纹套17。

顶板1和底板2上沿它们圆周方向都均匀的设有三个圆孔5，顶板1的圆孔5和底板2的圆孔5相对应。上下相对应的两个圆孔5之间设有产品管6，其与顶板1和底板2均通过焊接的连接方式固定。

上述中空环形构件的制造方法包括下料、组装和焊接三个过程。

(1)对组成中空环形构件的各个零件进行下料。因为在焊接时整个顶板1和底板2的尺寸有缩小的趋势，所以在下料时顶板1和底板2均按照不低于其公称尺寸下料；加固板4按照其公称尺寸下料，并保证所有的加固板4高度相同以及加固板4上的各直角角度的垂直精度；顶板1与底板2一同加工，以保证两者尺寸相同；加工3个与产品管6直径相同的工装管，以便在组装时将其插入3对上下对应的圆孔5内，从而定位顶板1和底板2之间的位置关系，保证在组装及焊接过程中不错位。

(2)将各零件进行组装，形成一个完整的中空环形构件。组装时，先在焊接平台上放样，将底板2放置在焊接平台上，再将勾板7围绕底板2焊接到焊接平台上，然后利用楔铁8将底板2可靠地压紧在焊接平台上。在底板2上、每一块内面板3的内侧两端均设有楔铁放置区域a9，整个中空环形构件共设有8处楔铁放置区域a9，在每一处楔铁放置区域a9均放置有如图4所示的楔铁8；每一块内面板3的外侧均设有两处楔铁放置区域b10，整个中空环形构件共设有8处楔铁放置区域b10,每一处楔铁放置区域b10均放置有如图4所示的楔铁8；相邻的两块内面板3之间设有Ⅰ区12、Ⅱ区13、Ⅲ区14和Ⅳ区15共4个区域，每一个区域均设有2处楔铁放置区域c11，在每一处楔铁放置区域c11均放置有如图4所示的楔铁8。

先将内面板3和加固板4按照其在中空环形构件中的位置关系放置在底板2上，并采用定位焊定位，以免内面板3和加固板4在底板2上放置不稳定；再将顶板1放置到加固板4上与底板2相对应，然后在顶板1和底板2相对应的圆孔5中放置与产品管6尺寸相同的工装管，以定位顶板1和底板2之间的相对位置。将顶板1与加固板4进行局部定位焊，使各个构件组装成一个整体，以增加构件的刚度，有利于减小焊接变形。组装时注意各加固板4之间以及加固板4与顶板1之间一定要不留间隙，可以减少焊接变形。

(3)对组装好的中空环形构件进行焊接，具体的焊接顺序如下：

A：先焊接4块内面板3相邻的四个区域内的焊缝，即Ⅰ区12、Ⅱ区13、Ⅲ区14和Ⅳ区15的焊缝。

2名焊工中心对称，先分别焊接Ⅰ区12和Ⅲ区14，再焊接Ⅱ区13和Ⅳ区15，2名焊工焊接时候采取一致的工艺参数。焊接时候首先焊接各个加固板4之间的竖直焊缝即立焊缝，再焊接加固板4与内面板3之间的立焊缝，立焊缝从下往上焊接其总高度的一半以上，剩余的一少半等整个中空环形构件翻转后再焊接，然后焊接加固板4与底板2之间的横焊缝，这样的焊接顺序可使立焊缝能够自由收缩，避免构件产生过大的内应力，以利于减小焊接变形。I区12和Ⅲ区14的焊缝焊接完成过后，再按照同样的顺序焊接Ⅱ区13和Ⅳ区15内的焊缝。

上述四个区域焊接完成后，再将4块内面板3与底板2之间的横焊缝焊接完成。每一块内面板3的外侧都设置有四块或者五块与其垂直的加固板4，这些加固板4把内面板3与底板2之间的焊缝分成了5个或6个区域。如图5所示，当四块加固板4将内面板3与底板2之间的焊缝分成5个区域时，先焊接中间的一个区域，然后焊接两端的2个区域，最后再焊接剩下的2个区域，即按照图5中1-5的顺序以及箭头所指的方向焊接；如图6所示，当五块加固板4将内面板3与底板2之间的焊缝分成6个区域时，从左端开始，焊完一个区域隔一个区域，焊完3个区域以后，将剩余的3个区域按照从左到右的顺序焊接完成，即按照图6中1-6的顺序以及箭头所指的方向焊接。

B：翻转工件，将顶板1压在焊接平台上，按照A中同样的焊接顺序，将顶板1这一侧的焊缝焊接完成。

C：焊接四个区域以外的内面板3和与内面板3垂直的加固板4之间、加固板4和顶板1之间以及加固板4和底板2之间的焊缝；先焊接加固板4与内面板3之间的立焊缝，立焊缝从下往上焊接其总高度的一半以上，再焊接加固板4与顶板1之间的横焊缝；翻转中空环形构件，先焊接剩余的一小半立焊缝，然后焊接加固板4与底板2之间的横焊缝。

D：将3根工装管取出，换上产品管6，将3根产品管6与顶板1和底板2间的焊缝焊接完成。最后焊接36个螺纹套17与内面板3和加固板4之间的焊缝，焊接时注意隔一个焊接一个，以使焊接热量不至于过于集中。

在焊接顺序C中，每隔1块加固板焊接1块，以使焊接热量分散。

焊接采用脉冲弧熔化极混合气体保焊的焊接方法，焊丝采用ER70S-6，焊丝直径为1.2mm，焊接电流I＝110～200A,电压U＝20～25V，焊接速度v＝6～25cm/min，保护气体为80％的Ar和20％的CO₂，气体流量q＝14～20l/min。采取小电流快速焊，尽量采用小的线能量进行焊接，焊前采用中性火焰预热到66℃以上。

惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (6)

1.一种中空环形构件的制造方法，其特征是包括以下步骤：

(1)对组成中空环形构件的各零件进行下料，加工三个外直径与产品管相同的工装管；

(2)将各零件组装成一个完整的构件，组装时先将内面板和加固板按照其在中空环形构件中的位置关系放置在底板上，并采用定位焊定位；然后将顶板放置到加固板上，并且与底板相对应，对顶板与加固板进行局部定位焊；

(3)对组装好的中空环形构件进行焊接，焊接顺序如下：

A：焊接四块内面板相邻的四个区域内的焊缝；

B：翻转中空环形构件，按照A中同样的焊接顺序，将顶板一侧的焊缝焊接完成；

C：焊接四个区域以外的内面板和与内面板垂直的加固板之间、加固板和顶板之间以及加固板和底板之间的焊缝；

D：焊接三根产品管与顶板和底板间的焊缝，最后焊接螺纹套与内面板之间以及螺纹套与加固板之间的焊缝，焊接时隔一个焊接一个。

2.根据权利要求1所述的中空环形构件的制造方法，其特征在于所述步骤(1)中中空环形构件的顶板和底板均按照不低于其公称尺寸下料，且一同加工；内面板及加固板按照公称尺寸下料，并保证高度方向尺寸的一致性及各直角角度的垂直精度；所述步骤(2)中，组装前先将底板放置在焊接平台上，再将各个勾板围绕底板焊接到焊接平台上，然后利用楔铁将底板压紧在焊接平台上；在将顶板放置到加固板上与底板相对应后，在顶板和底板相对应的圆孔中放置所述步骤(1)加工好的工装管。

3.根据权利要求2所述的中空环形构件的制造方法，其特征在于所述步骤(2)中对中空环形构件进行组装时，各加固板之间、加固板与顶板之间以及加固板与底板之间不留间隙。

4.根据权利要求1或3所述的中空环形构件的制造方法，其特征在于所述焊接顺序A中：首先，焊接对称的两个区域，焊接时候采取一致的工艺参数；先焊接各个加固板之间的立焊缝，再焊接加固板与内面板之间的立焊缝，立焊缝从下往上焊接其总高度的一半以上，剩余的一少半待下一步整个中空环形构件翻转后再焊接，然后焊接加固板与底板之间的横焊缝；上述两个区域的焊缝焊接完成后，将另外两个对称区域的焊缝也按照上述顺序进行焊接；上述四个区域的焊缝焊接完成后，再焊接四块内面板与底板之间的横焊缝。

5.根据权利要求4所述的中空环形构件的制造方法，其特征在于所述焊接顺序C中：先焊接加固板与内面板之间的立焊缝，立焊缝从下往上焊接其总高度的一半以上，再焊接加固板与顶板之间的横焊缝；翻转中空环形构件，先焊接剩余的一小半立焊缝，然后焊接加固板与底板之间的横焊缝；所述焊接顺序D中：先将工装管从圆孔中取出，换上产品管。

6.根据权利要求5所述的中空环形构件的制造方法，其特征在于所述焊接采用脉冲弧熔化极混合气体保护焊，焊丝采用ER70S-6，焊丝直径为1.2mm，焊接电流I＝110～200A,电压U＝20～25V，焊接速度v＝6～25cm/min，混合保护气体为80％的Ar和20％的CO₂，气体流量q＝14～20l/min。