CN105345221B - 铁塔筒体的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁塔筒体的加工方法，包括以下步骤：内纵缝焊接：先确定出内轨平面，然后将牵引轨道固定在所述内轨平面，再使用带有焊机的牵引小车沿所述牵引导轨进行焊接；外纵缝气刨：先确定出外轨平面，然后将牵引导轨固定在所述外轨平面，再使用带有自动气刨机的牵引小车沿所述牵引轨道进行气刨处理；使用带有自动焊机的牵引小车沿所述牵引轨道对气刨处理后的外焊缝进行焊接；采用臂式焊接系统对筒体的内环缝进行焊接；采用臂式焊接系统对筒体的外环缝进行焊接；使用打磨系统对焊缝进行打磨；提高了焊接质量及效率高，清洁了作业环境，降低了劳动强度，脱离了对操作者的技术依赖，实现了自动化加工过程。

Description

铁塔筒体的加工方法

技术领域

本发明涉及通信铁塔的筒体部分制作技术领域，尤其是一种对圆锥形塔身筒体部分焊缝的自动化工艺进行改进的铁塔筒体的加工方法。

背景技术

单管通信塔（圆锥形塔身）的塔体通常由两个以上的筒体连接而成。需要将每两相邻的筒体通过焊接连接起来。现阶段针对筒体部分的焊接工艺中自动化程度低，多为手工CO2气保焊焊接内环缝，焊接人员必须要钻到筒体里面才能进行焊接，焊接视线差，筒体内温度高，焊接环境恶劣，严重影响到员工的身体健康。尤其在夏天时需要使用风扇往筒体内送风，由于风的存在会严重影响到CO2气保焊焊接质量。

同时在对外侧纵缝进行气刨时也往往是手工操作，这样就对焊接人员的技能依赖性高，而且手工碳弧气刨效率低，气刨质量差，对后面外纵缝的焊接质量产生严重影响；同时气刨过程会产生大量的烟尘，污染环境和损害员工身体健康；除了上述这些导致的问题，在气刨环缝时由于环缝为曲线，手工气刨出来的沟槽会弯弯曲曲，影响后期焊接质量，效率低下。

因此，研究自动化的高效焊接技术不仅提高产品质量、提高生产效率、降低制造成本、缩短生产周期，同时实现发掘到了技术进步增长点，为企业创造新的市场价值。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明提供了一种实现了自动化、清洁高效的铁塔筒体的加工方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是铁塔筒体的加工方法，包括以下步骤：

内纵缝焊接：先确定出内轨平面，然后将牵引导轨固定在所述内轨平面，再使用带有焊机的牵引小车沿所述牵引导轨进行焊接；

外纵缝气刨：先确定出外轨平面，然后将牵引导轨固定在所述外轨平面，再使用带有自动气刨机的牵引小车沿所述牵引导轨进行气刨处理；

外纵缝焊接：先确定出焊接平面，然后将牵引导轨固定在所述焊接平面，再使用带有自动焊机的牵引小车沿所述牵引导轨对气刨处理后的外焊缝进行焊接；

内环缝焊接：采用臂式焊接系统对筒体的内环缝进行焊接；

外环缝气刨：采用自动气刨系统对筒体的外环缝进行气刨处理；

外环缝焊接：采用臂式焊接系统对筒体的外环缝进行焊接；

焊缝打磨：使用打磨系统对焊缝进行打磨。

于本发明一实施例中，位于所述内轨平面上的牵引导轨贯穿于所述筒体的内部，所述牵引小车位于筒体内部的牵引导轨上，所述牵引小车的高度小于所述筒体的直径。

于本发明一实施例中，位于所述外轨平面上的牵引导轨在所述筒体外部上方，所述牵引小车位于筒体外部的牵引导轨。

于本发明一实施例中，所述臂式焊接系统包括机台、滚轮台车，所述机台上设置有连接臂，所述连接臂与所述机台活动连接，所述连接臂远离所述机台的一端固定连接有焊接机头，所述滚轮台车与所述筒体滚动连接。

于本发明一实施例中，所述滚轮台车位于所述筒体的下方，所述滚轮台车包括台架，所述台架上安装有成对滚轮，所述成对滚轮沿所述筒体轴线对称，所述成对滚轮与所述筒体滚动连接。

于本发明一实施例中，所述成对滚轮的转向相同。

于本发明一实施例中，所述自动气刨系统包括自动气刨机、支撑架、滚动台车，所述自动气刨机与所述支撑架固定连接，所述滚动台车与所述筒体滚动连接。

于本发明一实施例中，所述自动气刨机的工作位置位于所述滚筒的侧上方。

于本发明一实施例中，所述打磨系统包括打磨机、滚动装置，所述打磨机做纵向横向运动捕捉打磨位置，所述滚动装置带动筒体做圆周运动。

本发明具有以下有益效果：

通过采用自动化的气刨工艺，摆脱原工艺对操作者技能的依赖，提高焊缝气刨的速度和质量，改善了作业环境；本发明气刨出来的沟槽直线度在1mm以内，沟槽深度一致性好，气刨速度是普通碳弧气刨的2.5倍左右。通过采用自动化的内环缝焊接工艺，解决筒体内侧焊接时需要操作者钻进筒体内的问题，在焊接内环缝时直接利用连接臂伸入筒体内进行焊接，利用牵引小车和牵引导轨提高了焊接速度和焊接质量，降低了操作者的劳动强度。通过采用自动化的打磨系统，使得打磨速度是原来的10倍以上，提高可工作效率；噪音只有手工砂轮机打磨的1/3，作业者的作业环境大大改观，同时降低了操作者劳动强度。

附图说明

图1是本发明预备焊接面的主视图；

图2是本发明预备焊接面的俯视图；

图3是本发明内纵焊缝焊接时的示意图；

图4是本发明气刨外纵焊缝时的示意图；

图5是本发明臂式焊接系统的结构示意图；

图6是图5中臂式焊接系统结构示意图的另一侧视图；

图7是本发明外环缝焊接时的示意图；

图8是本发明打磨时的示意图。

1、筒体；2、预留平面；3、牵引小车；5、牵引导轨；6、气刨机枪头；7、焊接机头；51、机台；52、连接臂；53、台架；54、滚轮；61、移动导轨；62、控制器；500、打磨机头。

具体实施方式

下面结合实施例及附图（1至8）对本发明作进一步的描述。

本发明所涉及的铁塔筒体的加工方法，采用埋弧自动焊机ZD5-1000、自动等离子气刨机、埋弧焊焊接中心CZ22-2X3、气保焊焊接中心 CZ22-2X5、2M58200HF型焊缝抛磨机等设备进行。

图1示出预备焊接面的截面图，即内外纵缝所在的位置处要预留出一个尽可能水平的“平面”，这样有利于牵引导轨配合及牵引小车上所携带的焊机机头、气刨机机头的工作。图2中示出的是预留平面2的俯视图；通过图2可以看出，对接缝，即外纵缝和与外纵缝相背位置处的内纵缝附近一定位置的筒体呈一个平面，该合适位置根据牵引导轨及牵引小车的尺寸情况而定，同时不能影响到作为圆台形塔体的使用性能。本实施例依次按照以下步骤进行：

1）焊接内纵缝：先确定出内轨平面，然后将牵引导轨5固定在所述内轨平面，再使用带有埋弧自动焊机的牵引小车3沿所述牵引导轨5进行焊接；采用焊接内纵缝时，首先要固定好牵引导轨，避免发生牵引小车跑偏。

如图3所示，位于所述内轨平面上的牵引导轨5贯穿于所述筒体1的内部，所述牵引小车3位于筒体1内部的牵引导轨5上，所述牵引小车3的高度小于所述筒体1的最小直径处的4/5, 牵引小车3的宽度与筒体1的内径相匹配，这样才能既有利于牵引小车3在筒体内的移动，又最大程度保证工作效果。

2）气刨外纵焊缝：如图4所示，所述外轨平面上的牵引导轨5在所述筒体1外部上方，所述牵引小车3位于筒体1外部的牵引导轨5。先确定出外轨平面，然后将牵引导轨固定在所述外轨平面，再使用带有自动等离子气刨机的牵引小车沿所述牵引导轨进行气刨处理；气刨外焊缝时，也是先要固定好牵引导轨5，避免牵引小车3跑偏。

针对碳弧气刨中存在的问题，本工序引入了等离子气刨机配合牵引小车3进行纵缝气刨，采用专用夹具将等离子枪夹持，利用牵引小车的“行走”带动等离子枪进行自动化气刨；自动化的等离子气刨工艺使纵焊缝的气刨成功实现了自动化，等离子气刨出来的沟槽直线度在1mm以内，沟槽深度一致性好，气刨速度是普通碳弧气刨的2.5倍左右。

本步骤中，气刨的外纵焊缝是经过打底焊所形成的焊缝，为了保证焊缝质量，实质进行了两道焊接外纵缝的工序。打底焊使得经过卷板工序后的筒体对接口形成聚拢焊缝，聚拢焊缝将对接口两侧的筒体进行初步连接，但此时的焊缝是尚未焊透的焊缝，存在小孔和杂质，焊缝力学性能差，不能满足使用的需求。再此基础上，本发明通过气刨清根，气刨枪头与所述外纵焊缝呈65-78°，将一部分打底焊缝清除掉，从而形成20-50°的焊接坡口，然后进行步骤3中的第二道焊接，使得筒体牢固焊接到一起。

3）焊接外纵向焊缝：先确定出焊接平面，然后将牵引导轨5固定在所述焊接平面，再使用带有埋弧自动焊机的牵引小车3沿所述牵引导轨对上一步气刨处理后的外焊缝进行焊接，原理和焊接内焊缝一样。

4）焊接内环缝：采用臂式焊接系统对筒体的内环缝进行焊接；所述臂式焊接系统如图5和6所示，图5为主视图，图6为设备的右视图；包括机台51、滚轮台车，所述机台上设置有连接臂52，所述连接臂52与所述机台51活动连接，所述连接臂52远离所述机台51的一端固定连接有焊接机头7，所述滚轮台车与所述筒体1滚动连接。臂式焊接系统还包括控制器62、移动导轨61，所述控制器62固定在所述移动导轨61上方，所述移动导轨61相对地面可移动。

所述滚轮台车位于所述筒体1的下方，所述滚轮台车包括台架53，所述台架53上安装有成对滚轮54，所述成对滚轮54沿所述筒体1轴线对称，所述成对滚轮54与所述筒体1滚动连接。所述成对滚轮54的转向相同，从而利用滚轮54的转动带动筒体1做圆周运动。

臂式焊接系统包括自动气保焊机和滚轮台车，在整个焊接过程中，塔体自身利用滚轮作圆周运动，保证了焊缝焊接时间均匀，焊接机头横向纵向运动，在筒体内部调整焊接位置，便于准确焊接。焊接时将焊接机头深入到筒体内侧，利用红外线摄像头对焊缝进行视觉跟踪，同时利用滚轮带动筒体进行转动，实现内环缝的焊接自动化。

改进后的内环缝焊接成功实现了焊接自动化，焊接时操作者在筒体1外侧利用红外线摄像机监控里侧焊缝的焊接，高温时避免了风对焊接电弧的影响，所获得的焊缝美观，且焊接速度提高到了原来的3倍以上。

5）外环缝清根：通过气刨工序来实现焊口的成型，采用自动气刨系统对筒体的外环缝进行气刨处理；包括自动等离子气刨机、支撑架、滚轮台车，将自动等离子气刨机固定在支撑架上，依靠滚轮匀速圆周运动带动筒体旋转，做到焊缝均匀气刨清根。自动化的等离子气刨工艺成功实现了对环焊缝的自动化气刨，气刨出来的环焊缝沟槽深浅一致，沟槽整圆的直线度在2mm以内，速度约为普通碳弧气刨的2倍。本实施例中，所述自动气刨机的工作位置位于所述滚筒的侧上方，偏离正上方4-8cm。

塔体户外工作时，外环缝属于较大的受力面，承受风荷载引起的弯矩，为了保证焊缝质量，外环缝也是先经过打底焊，然后通过气刨清根后进行第二道焊接，以提高环缝的抗弯性能。

6）焊接外环缝：该步骤工作的示意图如图7所示。采用臂式焊接系统对筒体的外环缝进行焊接；主要依靠的也是滚轮带动通体做匀速圆周运动，机台通过移动导轨做横向和纵向运动调整焊接位置来实现对外环缝的焊接。

本发明中，在焊接外纵焊缝时，优选筒体横放，即所述预留平面位于筒体1上的最高处，所述外焊缝位于筒体最上方，此时“焊接机位”处于最有利的位置，保证了焊缝质量；在焊接环缝时，仍优选筒体横放，此时，工作头位于待焊外环缝所在圆的最高点，此位置能最优的与筒体的匀速圆周运动相配合，获得的焊缝抗弯性能更好。

7）焊缝打磨：使用2M58200HF型焊缝抛磨机对焊缝进行打磨，该设备固定安装在机座上，所述机座通过履带导轨600进行移动，所述设备的打磨机头500与焊缝相接触，对焊缝表面进行打磨。针对纵缝和环缝的打磨方面的技术瓶颈，本实施例引入自动打磨机配合滚轮台车实现自动化打磨，打磨纵缝时利用打磨机的行走带动转动的砂带对纵缝打磨，打磨机通过履带导轨进行行走；环缝打磨时利用滚轮台车带动筒体转动实现环缝打磨（如图8所示）。所述打磨机做纵向横向运动捕捉打磨位置，滚轮装置8带动筒体做圆周运动进行均匀打磨，打磨控制器控制9打磨机头沿纵缝的行走，筒体焊缝的自动化打磨速度达到6米/分钟，速度是原来的10倍以上，同时打磨产生的粉尘90%以上通过吸尘装置进行了回收，噪音只有手工砂轮机打磨的1/3，使得作业环境大大改观，保证了操作者的健康。

相比现有的生产工艺，本发明所涉及的生产工艺实现了焊接、气刨、打磨的自动化，生产效率提高到了原来的2倍、质量和材料使用上都会得到极大的提高，经济效益显著；同时减少了人为作业面，极大改善了操作人员周围的环境。

上述具体实施例只是用来解释说明本发明，而非是对本发明进行限制，在本发明的宗旨和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何不付出创造性劳动的替换和改变，皆落入本发明专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种铁塔筒体的加工方法，其特征在于，包括以下步骤 ：

内纵缝焊接：先确定出内轨平面，然后将牵引导轨固定在所述内轨平面，再使用带有焊机的牵引小车沿所述牵引导轨进行焊接；

外纵缝气刨：先确定出外轨平面，然后将牵引导轨固定在所述外轨平面，再使用带有自动气刨机的牵引小车沿所述牵引导轨进行气刨处理；

外纵缝焊接：先确定出焊接平面，然后将牵引导轨固定在所述焊接平面，再使用带有自动焊机的牵引小车沿所述牵引导轨对气刨处理后的外焊缝进行焊接；

内环缝焊接：采用臂式焊接系统对筒体的内环缝进行焊接；

外环缝气刨：采用自动气刨系统对筒体的外环缝进行气刨处理；

外环缝焊接：采用臂式焊接系统对筒体的外环缝进行焊接；

焊缝打磨：使用打磨系统对焊缝进行打磨；

其中，外纵缝焊接包括两道工序，第一道为打底焊：打底焊使得经过卷板工序后的筒体对接口形成聚拢焊缝，聚拢焊缝将对接口两侧的筒体进行初步连接；外环缝焊接也包括两道工序，先经过打底焊，再通过外环缝气刨后进行第二道焊接；

位于所述内轨平面上的牵引导轨贯穿于所述筒体的内部，所述牵引小车位于筒体内部的牵引导轨上，所述牵引小车的高度小于所述筒体的直径。

2.如权利要求1所述的铁塔筒体的加工方法，其特征在于，位于所述外轨平面上的牵引导轨在所述筒体外部上方，所述牵引小车位于筒体外部的牵引导轨。

3.如权利要求1所述的铁塔筒体的加工方法，其特征在于，所述臂式焊接系统包括机台、滚轮台车，所述机台上设置有连接臂，所述连接臂与所述机台活动连接，所述连接臂远离所述机台的一端固定连接有焊接机头，所述滚轮台车与所述筒体滚动连接。

4.如权利要求3所述的铁塔筒体的加工方法，其特征在于，所述滚轮台车位于所述筒体的下方，所述滚轮台车包括台架，所述台架上安装有成对滚轮，所述成对滚轮沿所述筒体轴线对称，所述成对滚轮与所述筒体滚动连接。

5.如权利要求4所述的铁塔筒体的加工方法，其特征在于，所述成对滚轮的转向相同。

6.如权利要求1所述的铁塔筒体的加工方法，其特征在于，所述自动气刨系统包括自动气刨机、支撑架、滚动台车，所述自动气刨机与所述支撑架固定连接，所述滚动台车与所述筒体滚动连接。

7.如权利要求6所述的铁塔筒体的加工方法，其特征在于，所述自动气刨机的工作位置位于所述筒体的侧上方。

8.如权利要求1所述的铁塔筒体的加工方法，其特征在于，所述打磨系统包括打磨机、滚动装置，所述打磨机做纵向横向运动捕捉打磨位置，所述滚动装置带动筒体做圆周运动。