CN103801806B - 制造大直径环形构件的方法以及行走机构的导轨 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制造大直径环形构件的方法，包括步骤：在水平平台上布置下圆板体，利用多个压板将下圆板体水平固定在所述平台上；将环形立板体垂直于下圆板体布置在下圆板体之上；提供多个支撑体，支撑体的第一表面与下圆板体抵靠而形成面接触，支撑体的第二表面与立板体的一侧抵靠，第一表面与第二表面垂直；利用点焊在支撑体与下圆板体之间形成初步固定；提供多个定位体，定位体位于立板体的与所述一侧相对的另一侧且与立板体的所述另一侧抵靠；在支撑体之间的位置和/或在定位体之间的位置焊接立板体与下圆板体；在移除支撑体与定位体之后进一步焊接立板体与下圆板体之间没有被焊接的部分。

Description

制造大直径环形构件的方法以及行走机构的导轨

技术领域

本发明涉及焊接方法，尤其涉及一种大直径环形构件的组装和焊接防变形方法，本发明还涉及一种利用上述方法制造的用于行走机构的环形导轨。

背景技术

大直径环形构件的制造往往涉及拼装和焊接，但是，焊接过程通常引起环形构件变形，例如，环形构件的平面度出现扭曲、环形构件的圆度方向上的精度降低等。尤其是核电站环形轨道箱形吊车梁的制造，由于该吊车梁直径大，例如可能超过30m，而且由于该吊车梁的制造精度要求相对较高，所以更希望由焊接而引起的环形构件的变形被控制到尽可能地低。另外，在环形构件由于焊接而产生较大变形的情况下，需要更多的后续机加工，这也增加了制造环形构件的时间和成本。

发明内容

本发明的目的在于提出一种制造大直径环形构件的方法，该方法可以尽可能降低环形构件由于焊接所引起平面度超差、截面扭曲以及椭圆度变化方面的变形。

大直径环形构件具有彼此垂直相接的下圆板体和环形立板体，根据本发明的一个方面，根据本发明的制造大直径环形构件的方法在包括如下步骤：在水平平台上布置所述下圆板体，利用多个压板将下圆板体水平固定在所述平台上；将所述立板体垂直于所述下圆板体布置在所述下圆板体之上；提供多个支撑体，所述支撑体的第一表面与所述下圆板体抵靠而形成面接触，所述支撑体的第二表面与所述立板体的一侧抵靠，所述第一表面与所述第二表面垂直；利用点焊在所述支撑体与所述下圆板体之间形成初步固定；提供多个定位体，所述定位体位于所述立板体的与所述一侧相对的另一侧且与所述立板体的所述另一侧抵靠；在支撑体之间的位置和/或在定位体之间的位置焊接所述立板体与所述下圆板体；在移除所述支撑体与所述定位体之后进一步焊接立板体与下圆板体之间没有被焊接的部分。

大直径环形构件具有上圆板体、下圆板体以及环形立板体，所述上圆板体与所述下圆板体彼此相对地平行布置在所述立板体的两端侧，且上圆板体和下圆板体均与所述立板体彼此垂直相接，根据本发明的另一个方面，根据本发明的制造大直径环形构件的方法在包括如下步骤：在水平平台上布置所述下圆板体，利用多个压板将下圆板体水平固定在所述平台上；将所述立板体垂直于所述下圆板体布置在所述下圆板体之上；提供多个支撑体，所述支撑体的第一表面与所述下圆板体抵靠而形成面接触，所述支撑体的第二表面与所述立板体的一侧抵靠，所述第一表面和所述第二表面垂直，在垂直于第一表面的方向上支撑体的高度等于立板体的高度；将所述上圆板体布置在所述支撑体的第三表面上，且所述支撑体的第三表面与所述上圆板体抵靠而形成面接触，所述第一表面和所述第三表面均与所述第二表面垂直；利用点焊在所述支撑体与所述下圆板体之间以及在所述支撑体与所述上圆板体之间形成初步固定；提供多个定位体，所述定位体位于所述立板体的与所述一侧相对的另一侧且与所述立板体的所述另一侧抵靠；在支撑体之间的位置和/或在定位体之间的位置焊接所述立板体与所述下圆板体以及所述立板体与所述上圆板体；在移除所述支撑体与所述定位体之后进一步焊接立板体与下圆板体之间以及立板体与上圆板体之间没有被焊接的部分。利用本发明的技术方案，在大直径环形构件具有上圆板体、下圆板体以及环形立板体的情况下，在制造过程中不需要翻转工件就可以完成全部焊接工作，同时保证上圆板体的平面度。

有利的，在上述方法中，所述多个支撑体和/或所述多个定位体沿所述立板体的圆周方向等间隔布置。

有利的，在上述方法中，所述支撑体为长方体。

上述方法还可包括步骤：移除所述压板；以及对环形构件打磨加工。

有利的，立板体与圆板体之间的焊接采用分段退焊、跳焊工艺。

具体的，所述多个支撑体和所述多个定位体均沿所述立板体的圆周方向等间隔布置，基于所述支撑体与所述定位体的布置位置，所述立板体的所述一侧和所述另一侧被分别分为多段，段数均为2n，其中n为不小于4的自然数。有利的，所述支撑体与所述定位体的数量相同，且在环形构件的径向方向上成对布置。有利的，所述立板体的所述一侧与圆板体之间的退焊方向与所述立板体的所述另一侧与所述圆板体之间的退焊方向相反，且所述立板体的所述一侧与圆板体的初始焊接段和所述立板体的所述另一侧与所述圆板体的最终焊接段在环形构件的径向方向上相对而分别位于环形构件的两侧。

进一步的，所述环形构件由高强度低合金铌-钒结构钢板拼焊而成；且利用熔化极气体保护焊执行焊接，焊接工艺如下：填充金属为低合金钢焊丝，规格Φ1.2mm；保护气体为Ar+O₂，其混合比是98%+2%；气体流量：14-20升/分钟；焊接电流：90-200A；电弧电压：18-26V；焊接速度：5-17厘米/分钟。所述焊丝可为ER80S-G型焊丝，且所述高强度低合金铌-钒结构钢板可为A572GR65型钢板。

利用上述焊接工艺以及分段退焊、跳焊，减少了热输入从而减少了焊接后的扭曲变形。另外，采用上述的焊接工艺，还具有飞溅少、熔敷效率高、焊接质量稳定的优点，改善了劳动条件，提高了生产效率。

有利的，分别从立板体的所述一侧和所述另一侧同时执行圆板体与立板体的焊接。

有利的，在立板体与圆板体的接缝处依次执行多轮焊接。进一步的，每轮焊接之后执行空冷以保证焊接层的层间温度不超过150摄氏度的情况下执行下一轮焊接。

本发明还涉及行走机构的导轨，所述导轨为由上述方法制造的大直径环形构件。

有利的，大直径环形构件具有上圆板体、下圆板体以及环形立板体，所述上圆板体与所述下圆板体彼此相对地平行布置在所述立板体的两端侧，且上圆板体和下圆板体均与所述立板体彼此垂直相接，所述导轨为核电站环形轨道箱形吊车梁。

附图说明

图1为根据本发明的一个示例性实施例的大直径环形构件的立体图；

图2为图1中大直径环形构件的俯视图；

图3为图2中的A-A向的截面视图；

图4为根据本发明的一个示例性实施例的大直径环形构件在焊接之前的夹紧定位的示意图；

图5为根据本发明的一个示例性实施例的大直径环形构件在焊接之前的定位示意图，与图4的不同在于图5中增加了定位块；

图6为根据本发明的一个示例性实施例的大直径环形构件的分段退焊、跳焊焊接顺序的示意图；

图7为根据本发明的一个示例性实施例的大直径环形构件的各道焊缝的焊接顺序的示意图；

图8为根据本发明的另一个示例性实施例的大直径环形构件在焊接之前的定位示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实例性的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中相同或相似的标号表示相同或相似的元件。下面参考附图描述的实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下面参照图1-7描述根据本发明的一个示例性实施例的制造大直径环形构件的方法。大直径环形构件的直径一般在3m-40m之间。

首先参照图1-3，该环形构件100具有上圆板体1、下圆板体3以及环形立板体2，所述上圆板体1与所述下圆板体3彼此相对地平行布置在所述立板体2的两端侧，且上圆板体1和下圆板体3均与所述立板体2彼此垂直相接。立板体2可以由板材卷制而成，而圆板体1、3则可以由多块板材拼装焊接而成。制造图1-3中示出的环形构件100的方法可以包括如下步骤：

在水平平台200（例如参见图4）上布置所述下圆板体3，利用多个压板4将下圆板体3水平固定在所述平台200上，可以使用例如螺栓、卡扣锁紧件等将压板4紧固在平台200上；

将所述立板体2垂直于所述下圆板体3布置在所述下圆板体3之上；

提供多个支撑体5，所述支撑体5的第一表面51与所述下圆板体3抵靠而形成面接触，所述支撑体5的第二表面52与所述立板体2的一侧抵靠，所述第一表面51和所述第二表面52垂直，在垂直于第一表面51的方向上（即图4中的上下方向上）支撑体5的高度等于立板体2的高度，支撑体5可以是长方体，如此，其第二表面52可以是一个平面，该平面与立板体2的一侧的面可以形成线接触，支撑体5与立板体2的一侧接触的部分可以是弧形的，以与立板体2的一侧（例如图4中的右侧）形成面接触，另外，支撑体5可以沿立板体2的圆周方向等间隔布置；

将所述上圆板体1布置在所述支撑体5的第三表面53上，且所述支撑体5的第三表面53与所述上圆板体1抵靠而形成面接触，所述第一表面51和所述第三表面53均与所述第二表面52垂直；

利用点焊（例如图4中附图标记54）在所述支撑体5与所述下圆板体3之间以及在所述支撑体5与所述上圆板体1之间形成初步固定，这里的初步固定仅仅起到使得圆板体与支撑体的位置相对固定的作用；

提供多个定位体6（如图5所示），所述定位体6位于所述立板体2的与所述一侧相对的另一侧（即图5中的左侧）且与所述立板体2的所述另一侧抵靠，定位体6可以沿立板体2的圆周方向等间隔布置；

在支撑体5之间的位置和/或在定位体6之间的位置焊接所述立板体2与所述下圆板体3以及所述立板体2与所述上圆板体1；

在移除所述支撑体5与所述定位体6之后进一步焊接立板体2与下圆板体3之间以及立板体2与上圆板体1之间没有被焊接的部分。

由于使用了压板4，下圆板体3可以仍然水平地布置在水平平台200上，而不会由于焊接产生的热量而翘曲而破坏环形构件的平面度。由于使用了支撑体5，可以保证下圆板体3与立板体2之间的彼此垂直的关系。由于使用了定位体6，可以防止环形构件在径向方向上（例如在径向向内的方向上）的变形。在上圆板体1还与支撑体5的第三表面53形成面接触的情况下，也保证了上圆板体1与立板体2之间的彼此垂直的关系以及保证上圆板体1与下圆板体3之间距离相等。支撑体5与定位体6的使用有助于保持环形构件在圆度方向上的精度。有利的，支撑体5具有足够的加工精度。

上述方法还可以包括步骤：移除所述压板4；以及对环形构件打磨加工。

图1-7中示出了环形构件100包括上圆板体1的情形。但是，环形构件100也可以不包括上圆板体1，如图8中所示。而且，立板体2也可以不必非要设置在下圆板体3的端部边沿从而立板体2的另一侧与下圆板体3的该端部边沿对齐。另外，图3-5以及7中，根据需要，开口的朝向也可选地朝左。

参见图8，在环形构件具有彼此垂直相接的下圆板体和环形立板体而不具有上圆板体的情况下，制造大直径环形构件的方法包括步骤：

在水平平台200上布置所述下圆板体3，利用多个压板4将下圆板体3水平固定在所述平台200上，可以使用例如螺栓、卡扣锁紧件等将压板4紧固在平台200上；

将所述立板体2垂直于所述下圆板体3布置在所述下圆板体3之上；

提供多个支撑体5，所述支撑体的第一表面51与所述下圆板体3抵靠而形成面接触，所述支撑体5的第二表面52与所述立板体2的一侧（图8中的右侧）抵靠，所述第一表面51与所述第二表面52垂直，支撑体5可以是长方体，如此，其第二表面52可以是一个平面，该平面与立板体2的一侧的面可以形成线接触，支撑体5与立板体2的一侧接触的部分可以是弧形的，以与立板体2的一侧（例如图8中的右侧）形成面接触，另外，支撑体5可以沿立板体2的圆周方向等间隔布置；

利用点焊在所述支撑体5与所述下圆板体3之间形成初步固定，这里的初步固定仅仅起到使得下圆板体与支撑体的位置相对固定的作用；

提供多个定位体6，所述定位体6位于所述立板体2的与所述一侧相对的另一侧（图8中的右侧）且与所述立板体2的所述另一侧抵靠，定位体6可以沿立板体2的圆周方向等间隔布置；

在支撑体5之间的位置和/或在定位体6之间的位置焊接所述立板体2与所述下圆板体3；

在移除所述支撑体5与所述定位体6之后进一步焊接立板体2与下圆板体3之间没有被焊接的部分。

上述方法还可以包括步骤：移除所述压板4；以及对环形构件打磨加工。

由于使用了压板4、支撑体5以及定位体6，图8中示出的实施例仍然具有与图1-7中示出的实施例相同或相似的技术效果。

下面以制造图1-5中示出的大直径环形构件的方法为例具体说明立板体2与圆板体1或3之间的焊接工艺。该描述也可类似地适用于制造图8中示出的大直径环形构件的方法。

立板体2与圆板体1、3之间的焊接可采用分段退焊、跳焊工艺。具体的，所述多个支撑体和所述多个定位体均沿所述立板体的圆周方向等间隔布置，基于所述支撑体与所述定位体的布置位置，所述立板体的所述一侧和所述另一侧被分别分为多段，段数均为2n，其中n为不小于4的自然数。段数也可以是8、10、12等。有利的，支撑体与定位体的数量相同，且在环形构件的径向方向上成对布置。在图6中，可以认为表示直径的长短划线与环形构件的内圆的交点大致对应于定位体6的位置，而长短划线与环形构件的外圆的交点大致对应于支撑体5的位置。这里的分段退焊、跳焊中的“段”即由定位体6限定的内圆的段以及由支撑体5限定的外圆的段。如图6中所示，设置有16个定位体6和16个支撑体5，由此，外圆被分为16段、内圆被分为16段，即n为8。图6示出了分段退焊、跳焊焊接的顺序，其中1-16依次表示立板体的图5中的右侧与圆板体之间的焊接顺序，而1’-16’依次表示立板体的图5中的左侧与圆板体之间的焊接顺序。如图6中所示，1-16的顺序是顺时针的，而1’-16’的顺序是逆时针的，以降低焊接时的热输入。即，所述立板体2的所述一侧与圆板体之间的退焊方向1-16（顺时针）与所述立板体2的所述另一侧与所述圆板体之间的退焊方向（逆时针）相反，且所述立板体的所述一侧与圆板体的初始焊接段（例如图6中箭头1对应的位置）和所述立板体的所述另一侧与所述圆板体的最终焊接段（例如图6中箭头16’对应的位置）在环形构件的径向方向上相对而分别位于环形构件的两侧。

可以分别从立板体的所述一侧和所述另一侧同时执行圆板体与立板体的焊接。

所述环形构件由高强度低合金铌-钒结构钢板拼焊而成；且可以利用熔化极气体保护焊执行焊接，焊接工艺如下：填充金属为低合金钢焊丝，规格Φ1.2mm；保护气体为Ar+O₂，其混合比是98%+2%；气体流量：14-20升/分钟；焊接电流：90-200A；电弧电压：18-26V；焊接速度：5-17厘米/分钟。所述焊丝可为ER80S-G型焊丝，且所述高强度低合金铌-钒结构钢板可为A572GR65型钢板。

如图7中所示，可以在立板体与圆板体的接缝处依次执行多轮焊接。有利的，每轮焊接之后执行空冷以保证焊接层的层间温度不超过150摄氏度的情况下执行下一轮焊接。

如图7中所示，立板体2的下端右侧与下圆板体3之间进行了三轮焊接，分别是1’、5’、6’，而立板体2的上端右侧与上圆板体1之间进行了三轮焊接，分别是2’、3’、4’，1’-6’表示执行多轮焊接的顺序。

如图7中所示，立板体2的下端左侧与下圆板体3之间进行了五轮焊接，分别是1、2、3、9、10，而立板体2的上端左侧与上圆板体1之间进行了五轮焊接，分别是4、5、6、7、8，1-10表示执行多轮焊接的顺序。

采用本发明的方法可以将环形构件的焊接变形控制在较小的范围内，为后续机加工减轻了负担，直接节约了环形构件的制造成本，并且本发明中应用的工装夹具（例如压板4、支撑体5和定位体6）结构简单，制作成本低，使用方便，易于推广应用。

本发明也可应用于类似环形类材料焊接的其他场合。

本发明也涉及一种行走机构的导轨，所述导轨为由上述方法制造的大直径环形构件。有利的，大直径环形构件具有所述上圆板体1、所述下圆板体3以及所述环形立板体2，所述上圆板体1与所述下圆板体3彼此相对地平行布置在所述立板体2的两端侧，且上圆板体1和下圆板体3均与所述立板体2彼此垂直相接，所述导轨为核电站环形轨道箱形吊车梁。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化。本发明的适用范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种制造大直径环形构件的方法，所述环形构件具有上圆板体、下圆板体以及环形立板体，所述上圆板体与所述下圆板体彼此相对地平行布置在所述立板体的两端侧，且上圆板体和下圆板体均与所述立板体彼此垂直相接，所述方法包括步骤：

在水平平台上布置所述下圆板体，利用多个压板将下圆板体水平固定在所述平台上；

将所述立板体垂直于所述下圆板体布置在所述下圆板体之上；

提供多个支撑体，所述支撑体的第一表面与所述下圆板体抵靠而形成面接触，所述支撑体的第二表面与所述立板体的一侧抵靠而形成线接触或面接触，所述第一表面和所述第二表面垂直，在垂直于第一表面的方向上支撑体的高度等于立板体的高度；

将所述上圆板体布置在所述支撑体的第三表面上，且所述支撑体的第三表面与所述上圆板体抵靠而形成面接触，所述第一表面和所述第三表面均与所述第二表面垂直；

利用点焊在所述支撑体与所述下圆板体之间以及在所述支撑体与所述上圆板体之间形成初步固定，以保证上圆板体和下圆板体之间距离相等、以及保证上圆板体与下圆板体垂直于环形立板体；

提供多个定位体，所述定位体位于所述立板体的与所述一侧相对的另一侧且与所述立板体的所述另一侧抵靠而形成线接触或面接触，以防止环形构件在径向方向上变形；

在支撑体之间的位置和/或在定位体之间的位置焊接所述立板体与所述下圆板体以及所述立板体与所述上圆板体；

在移除所述支撑体与所述定位体之后进一步焊接立板体与下圆板体之间以及立板体与上圆板体之间没有被焊接的部分；

立板体与圆板体之间的焊接采用分段退焊、跳焊工艺；

所述多个支撑体和所述多个定位体均沿所述立板体的圆周方向等间隔布置，所述支撑体与所述定位体的数量相同，且在环形构件的径向方向上成对布置，基于所述支撑体与所述定位体的布置位置，所述立板体的所述一侧和所述另一侧被分别分为多段，段数均为2n，其中n为不小于4的自然数；

所述立板体的所述一侧与所述另一侧基于所述多个分段与圆板体之间分段焊接，且所述立板体的所述一侧与圆板体之间的退焊方向与所述立板体的所述另一侧与所述圆板体之间的退焊方向相反，且所述立板体的所述一侧与圆板体的初始焊接段和所述立板体的所述另一侧与所述圆板体的最终焊接段在环形构件的径向方向上相对而分别位于环形构件的两侧。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述多个支撑体沿所述立板体的圆周方向等间隔布置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述多个定位体沿所述立板体的圆周方向等间隔布置。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述支撑体为长方体。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：

移除所述压板；以及

对环形构件打磨加工。

6.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述环形构件由高强度低合金铌-钒结构钢板拼焊而成；且

利用熔化极气体保护焊执行焊接，焊接工艺如下：填充金属为低合金钢焊丝，规格Φ1.2mm；保护气体为Ar+O₂，其混合比是98％+2％；气体流量：14-20升/分钟；焊接电流：90-200A；电弧电压：18-26V；焊接速度：5-17厘米/分钟。

7.根据权利要求6所述的方法，其中：

所述焊丝为ER80S-G型焊丝，且所述高强度低合金铌-钒结构钢板为A572GR65型钢板。

8.根据权利要求1所述的方法，其中：

分别从立板体的所述一侧和所述另一侧同时执行圆板体与立板体的焊接。

9.根据权利要求6所述的方法，其中：

在立板体与圆板体的接缝处依次执行多轮焊接。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

每轮焊接之后执行空冷以保证焊接层的层间温度不超过150摄氏度的情况下执行下一轮焊接。