CN109332427B - 一种焊接结构加热矫正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种焊接结构加热矫正方法，焊接结构加热矫正方法包括：对焊接结构中产生弯曲变形的部位进行第一加热矫正处理过程，以使焊接结构的弯曲挠度小于或等于预设阈值；当第一加热矫正处理过程完成后，对焊接结构中产生扭曲变形的部位进行第二加热矫正处理过程，第二加热矫正处理过程为利用渐宽式火焰进行加热矫正，渐宽式火焰的对应焊接结构中扭曲变形较小的一侧的火焰宽度小于对应焊接结构中扭曲变形较大的一侧的火焰宽度。本发明提供的焊接结构加热矫正方法，解决了现有反复加热矫正容易对母材出现过烧现象，以及矫正工作时间长的问题。

Description

一种焊接结构加热矫正方法

技术领域

本发明涉及矫正技术领域，尤其涉及一种焊接结构加热矫正方法。

背景技术

机车底架中梁组焊件是底架承载结构关键焊接部件，对机车整体承载起到关键作用。底架中梁组焊件的焊接尺寸及焊接质量和直线度是制造的关键，也是工艺过程控制的重要方面。梁组焊件整体尺寸与直线度不仅影响机车整体承载能力，而且决定机车底架装配及底架机械间各种设备的安装。机车中梁为箱型梁结构，且箱型梁上下盖板板厚不一致，梁中间为鱼腹结构，在焊接过程中变形量不易控制，焊接后需要进行加热矫正。

现有技术中，复杂的板厚和结构利用火焰反复加热的方式进行变形量的矫正。

但是，反复加热矫正容易对母材出现过烧现象，矫正工作时间长。

发明内容

本发明提供一种焊接结构加热矫正方法，解决了现有反复加热矫正容易对母材出现过烧现象，以及矫正工作时间长的问题。

本发明提供了一种焊接结构加热矫正方法，包括：

对焊接结构中产生弯曲变形的部位进行第一加热矫正处理过程，以使焊接结构的弯曲挠度小于或等于预设阈值；

当第一加热矫正处理过程完成后，对焊接结构中产生扭曲变形的部位进行第二加热矫正处理过程，第二加热矫正处理过程为利用渐宽式火焰进行加热矫正，渐宽式火焰的对应焊接结构中扭曲变形较小的一侧的火焰宽度小于对应焊接结构中扭曲变形较大的一侧的火焰宽度。

作为一种可选的方式，本发明提供的焊接结构加热矫正方法，

对焊接结构中产生弯曲变形的部位进行第一加热矫正处理过程，具体包括：

对焊接结构中产生弯曲变形的部位进行至少一次第一加热矫正，第一加热矫正的加热方式为三角形加热或者带状加热。

作为一种可选的方式，本发明提供的焊接结构加热矫正方法，

最后一次第一加热矫正完成后，产生弯曲变形的部位的挠度在16-20mm之间。

作为一种可选的方式，本发明提供的焊接结构加热矫正方法，

对焊接结构中产生弯曲变形的部位进行第一加热矫正处理过程，具体包括：

按照焊接结构的总长度，规划加热矫正位置以及矫正点数，进行分段同时加热矫正。

作为一种可选的方式，本发明提供的焊接结构加热矫正方法，

第二加热矫正的矫正方式为上下错开矫正。

作为一种可选的方式，本发明提供的焊接结构加热矫正方法，

对产生弯曲变形的部位进行第一加热矫正处理之前，还包括：

标识焊接结构中产生弯曲变形的部位。

作为一种可选的方式，本发明提供的焊接结构加热矫正方法，

对焊接结构中产生扭曲变形的部位进行第二加热矫正处理过程之前，还包括：标识焊接结构中产生扭转变形的部位。

作为一种可选的方式，本发明提供的焊接结构加热矫正方法，

第二加热矫正处理过程中的加热矫正次数为至少一次。

作为一种可选的方式，本发明提供的焊接结构加热矫正方法，

产生扭曲变形的部位为箱型梁的下盖板。

作为一种可选的方式，本发明提供的焊接结构加热矫正方法，

第二加热矫正处理过程完成后，焊接结构的挠度值为16～20mm，旁弯度为2～3mm，扭曲度为2～3mm。

本发明提供的焊接结构加热矫正方法，利用渐宽式加热方法进行火焰矫正，有效解决机车底架中梁组焊件变形及挠度预制工作，以及其他车型箱型梁结构焊后矫正工作。使用渐变式火焰矫正方法，有效解决机车底架中梁组焊件出现的焊后旁弯及扭曲变形问题，杜绝三角形加热以及线性加热出现的矫正突变，解决一次矫正失败造成重复矫正的不可恢复性能等，保证机车底架中梁组焊件直线度达到设计要求2～3mm，并快速解决焊接变形问题，相对其他矫正方法实际节省矫正一半时间。有效解决焊后变形问题，且加热点及加热范围大大缩减，减少反复加热给母材带来的潜在危害，缩短矫正工作时间，提高中梁结构件的疲劳强度和承受载荷能力。并可以推广至其他箱型梁钢结构件焊接结构矫正应用过程中，提升产品质量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种机车底架中梁组焊件的结构示意图；

图2为一种机车底架中梁组焊件的俯视图；

图3为图1中D-D剖视图；

图4为图2中G-G剖视图；

图5为图2中C-C剖视图；

图6为本发明实施例提供的焊接结构加热矫正方法的流程图。

附图标记说明

10—中梁下盖板；

20—左侧立板；

30—右侧立板；

40—中梁上盖板；

50—凸出部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明说明书的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“长度方向”、“中部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了描述方便，本实施例以一种机车底架中梁组焊件的进行加热矫正说明。在此，先对机车底架中梁组焊件的结构进行说明。

图1为一种机车底架中梁组焊件的结构示意图；图2为一种机车底架中梁组焊件的俯视图；图3为图1中D-D剖视图；图4为图2中G-G剖视图；图5为图2中C-C剖视图。如图1-图5所示，机车底架中梁组焊件包括：中梁下盖板10、左侧立板20、右侧立板30和中梁上盖板40，中梁下盖板10和中梁上盖板40通过左侧立板20和右侧立板30连接，中梁下盖板10、左侧立板20、右侧立板30和中梁上盖板40围成箱型的框架结构。左侧立板20和右侧立板30长度方向的中部上均具有凸出部50，以形成机车底架中梁组焊件的鱼腹部；

机车底架中梁组焊件还包括加强筋和安装座等部件，以增加机车底架中梁组焊件的强度，以及便于机车的零部件与机车底架中梁组焊件连接。

机车底架中梁组焊件采用板材材质为Q420，厚度较其它车型板厚减薄，中梁上盖板40的厚度为8±0.5mm，中梁下盖板10的厚度为13mm±0.5，左侧立板20的厚度和右侧立板30的厚度均为4mm±0.1，机车底架中梁组焊件的总长度为18610±2mm，机车底架中梁组焊件为高度400±1mm，其中带有鱼腹部高度500±1mm的箱型结构梁，板材强度级别较其他机车使用材料有所提升，板厚减小、长度较长，因此焊接后变形较大。

机车底架中梁组焊件须保证局部旁弯小于2mm，直线度小于4mm，扭曲弯度小于4mm，挠度值16～20mm，以及组焊后长度变化要求。

机车底架中梁组焊件中梁属于箱型梁结构，箱型梁焊接变形主要有五种形式。焊接箱型梁结构后残余应力造成变形的种类包括收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形。在五种变形中，最基本的是收缩变形，收缩变形再加上不同形式的影响因素，就构成了其他四种变形形式。因此在矫正之前要首先掌握引起变形的收缩位置和受力情况。

机车中梁为箱型梁结构，且箱型梁上下盖板板厚不一致，梁中间为鱼腹结构，在焊接过程中较难找到好的工艺方法控制变形量。复杂的板厚和结构利用普通火焰加热方式矫正，达到理想的工艺要求直线度及整体尺寸非常困难。通过三角形加热、线性加热矫正变形效果十分不理想，并且反复加热矫正容易对母材出现过烧现象，多次加热后的箱型梁发生不可控制的多种突变扭曲以及突变弯曲难以恢复。

为了解决上述问题，本发明提供了一种焊接结构加热矫正方法，利用渐宽式加热方法进行火焰矫正，有效解决机车底架中梁组焊件变形及挠度预制工作，以及其他车型箱型梁结构焊后矫正工作。使用渐变式火焰矫正方法，有效解决机车底架中梁组焊件出现的焊后旁弯及扭曲变形问题，杜绝三角形加热以及线性加热出现的矫正突变，解决一次矫正失败造成重复矫正的不可恢复性能等，保证机车底架中梁组焊件直线度达到设计要求2～3mm，并快速解决焊接变形问题，相对其他矫正方法实际节省矫正一半时间。有效解决焊后变形问题，且加热点及加热范围大大缩减，减少反复加热给母材带来的潜在危害，缩短矫正工作时间，提高中梁结构件的疲劳强度和承受载荷能力。并可以推广至其他箱型梁钢结构件焊接结构矫正应用过程中，提升产品质量精度。

图6为本发明实施例提供的焊接结构加热矫正方法的流程图。如图6所示，本实施例提供的焊接结构加热矫正方法，包括：

S101、对焊接结构中产生弯曲变形的部位进行第一加热矫正处理过程，以使焊接结构的弯曲挠度小于或等于预设阈值。

第一加热矫正处理过程在具体操作中，首先针对焊接收缩变形引起的弯曲变形做好识别并标注，具体的，按照机车底架中梁组焊件的总长度18610±2mm和实际弯曲变形值定义，规划火焰矫正位置以及均布矫正点数，进行分段同时加热矫正。

按现有工艺焊接后机车底架中梁组一般弯曲变形值为15～25mm，但是需要保证整车挠度值要求，因此按照机车底架中梁组焊件的总长度，每隔50～60mm，均布6～8点进行矫正。也就是说，机车底架中梁组焊件每隔50～60mm进行矫正，且将每段均分为6～8点进行矫正。每个矫正点对应的中梁下盖板10、左侧立板20、右侧立板30和中梁上盖板40均需要进行矫正。

S102、当第一加热矫正处理过程完成后，对焊接结构中产生扭曲变形的部位进行第二加热矫正处理过程，第二加热矫正处理过程为利用渐宽式火焰进行加热矫正，渐宽式火焰的对应焊接结构中扭曲变形较小的一侧的火焰宽度小于对应焊接结构中扭曲变形较大的一侧的火焰宽度。

具体的，控制好弯曲变形后，关键要测量机车底架中梁组焊件的扭曲变形度，且扭曲变形是在焊接过程中难以控制的变形方式，尤其长直钢结构焊接件极容易在焊接后发生扭曲变形。但扭曲变形不是局部扭曲，机车底架中梁组焊件的扭曲变形一般扭曲范围较长，扭曲度不均匀。因此，需要选好扭曲位置做好标记，针对扭曲位置进行渐宽式火焰加热矫正。

主要针对中梁下盖板10进行渐宽式火焰加热矫正，对于扭曲变形较小一侧矫正宽度较窄，对于扭曲变形较大一侧矫正宽度较宽，且按照由窄变宽方向进行火焰加热矫正，定义该火焰矫正加热方式为渐宽式火焰加热矫正，均匀的渐宽式火焰加热矫正可以有效解决长范围的扭曲变形。以避免三角形加热和线性加热出现的矫正突变。

其中渐宽式火焰加热矫正工艺参数见表1：

表1渐宽式火焰矫正工艺参数

表1中定义了不同长度的箱型梁在渐宽式火焰矫正工艺参数。当箱型梁的长度小于13m，火焰矫正均布点数3～4，加热范围1～1.2m，加热幅度(宽边直径)90～100mm，加热幅度(窄边直径)30～40mm，加热温度650～750℃。当箱型梁的长度在13～18m之间时，火焰矫正均布点数3～4，加热范围1.2～1.4m，加热幅度(宽边直径)100～110mm，加热幅度(窄边直径)40～50mm，加热温度650～750℃。当箱型梁的长度在大于18m时，火焰矫正均布点数4～6，加热范围1.4～1.5m，加热幅度(宽边直径)110～120mm，加热幅度(窄边直径)50～60mm，加热温度650～750℃。

箱型梁不同位置火焰加热温度与矫正加热方式不一致，不同火焰加热方式适合不同的焊后变形矫正，且加热温度不尽相同，具体火焰矫正工艺参数见表2。

表2火焰矫正工艺参数

表2中定义了箱型梁不同位置火焰加热温度与矫正加热方式。箱型梁的加热位置为左侧立板20，左侧立板20的板厚为4mm，采用线性加热时，加热温度为600～700℃。箱型梁的加热位置为右侧立板30，右侧立板30的板厚为4mm，采用线性加热时，加热温度为600～700℃。箱型梁的加热位置为中梁下盖板10，中梁下盖板10的板厚为13mm，采用渐宽式加热时，加热温度为650～750℃。

箱型梁的加热位置为左侧立板20，左侧立板20的板厚为4mm，采用三角形加热时，加热温度为600～700℃。箱型梁的加热位置为右侧立板30，右侧立板30的板厚为4mm，采用三角形加热时，加热温度为600～700℃。箱型梁的加热位置为中梁下盖板横断面，中梁下盖板横断面的板厚为13mm，采用线性加热时，加热温度为650～750℃。

进一步的，本实施例提供的焊接结构加热矫正方法，对焊接结构中产生弯曲变形的部位进行第一加热矫正处理过程，具体包括：

对焊接结构中产生弯曲变形的部位进行至少一次第一加热矫正，第一加热矫正的加热方式为三角形加热或者带状加热。

在具体实现时，中梁下盖板10处需要矫正时间较长，尤其对中梁下盖板1的横断面需要必要的火焰加热矫正，以保证有效的矫正弯曲变形和预制挠度。

火焰加热矫正后间隔1-2小时，测量实际矫正后的机车底架中梁组焊件的挠度值，发现挠度变化不均匀或未达到工艺要求，需要微调整和再次加热矫正，直至挠度变化均匀且未达到工艺要求需要。

可选的，本实施例提供的焊接结构加热矫正方法，最后一次第一加热矫正完成后，产生弯曲变形的部位的挠度在16-20mm之间，以满足加热矫正的要求。

作为一种可选的方式，本实施例提供的焊接结构加热矫正方法，对焊接结构中产生弯曲变形的部位进行第一加热矫正处理过程，具体包括：

按照焊接结构的总长度，规划加热矫正位置以及矫正点数，进行分段同时加热矫正。以提高加热矫正的工作效率。

在具体实现时，本发明提供的焊接结构加热矫正方法，第一加热矫正的矫正方式为上下错开矫正。

进一步的，本实施例提供的焊接结构加热矫正方法，第二加热矫正处理过程中的加热矫正次数为至少一次。一次渐宽式火焰加热矫正后测量扭曲变形量，对于扭曲矫正过量或矫正不足，需要重复利用渐宽式火焰加热方式进行微调矫正，并在左侧立板和右侧立板的位置调整扭曲变形。

为了防止出现扭曲变形后的硬弯及突变变形，同时加快矫正速度提高工作效率，可以分段同时进行渐宽式火焰加热矫正，快速解决扭曲变形量。具体的分段方式与第一加热矫正的分段方法相同，在此不一一赘述。

进一步的，第二加热矫正处理过程完成后，焊接结构的挠度值为16～20mm，旁弯度为2～3mm，扭曲度为2～3mm。

本发明提供的焊接结构加热矫正方法，打破惯有的三角形加热、线性加热和点加热的火焰加热方式，利用渐宽式加热方法进行火焰矫正，有效解决机车底架中梁组焊件变形及挠度预制工作，以及其他车型箱型梁结构焊后矫正工作。使用渐变式火焰矫正方法，有效解决机车底架中梁组焊件出现的焊后旁弯及扭曲变形问题，杜绝三角形加热以及线性加热出现的矫正突变，解决一次矫正失败造成重复矫正的不可恢复性能等，保证机车底架中梁组焊件直线度达到设计要求2～3mm，并快速解决焊接变形问题，相对其他矫正方法实际节省矫正一半时间。有效解决焊后变形问题，且加热点及加热范围大大缩减，减少反复加热给母材带来的潜在危害，缩短矫正工作时间，提高中梁结构件的疲劳强度和承受载荷能力。并可以推广至其他箱型梁钢结构件焊接结构矫正应用过程中，提升产品质量精度。

另外，在机车底架中梁组焊件火焰矫正注意事项如下：

1)按照机车底架中梁组焊件中的板厚选择火焰加热温度，最高温度不高于800℃。

2)根据机车底架中梁组焊件中的板长、板厚、板宽及弯曲值大小确定加热长度、加热深度及加热区的数量。

3)对于扭曲变形尽量采用渐宽式火焰加热的方式进行加热矫正，避免三角形加热等造成的矫正突变。

4)需要对机车底架中梁组焊件中的板材的横断面进行必要的火焰矫正。

5)矫正密度不宜过大，矫正幅度尽量拉长适应渐变趋势。

6)矫正过程必须切勿配合水冷。

7)预防矫正缺陷措施。

(1)设计矫正位置时尽量多点均匀分布在钢结构件弯曲或扭曲变形区域。

(2)制定合理的焊接顺序，控制变形量。

(3)采取渐宽式火焰加热方式进行矫正的办法，辅助三角形加热和线状加热方式进行微调矫正，保证矫正变形的均匀和渐变性，防止矫正突变不可恢复。

完成机车底架中梁组焊件火焰矫正后，需要进行检验，以保证机车底架中梁组焊件火焰矫正结果满足工艺要求。

1)焊接结构矫正后挠度值为16～20mm，旁弯度为2～3mm，扭曲度为2～3mm；

2)厚板箱型梁钢结构件焊接变形无突变，渐宽式火焰加热矫正较其它加热方式更适合幅度较大的扭曲变形矫正。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种焊接结构加热矫正方法，其特征在于，包括：

对所述焊接结构中产生弯曲变形的部位进行第一加热矫正处理过程，以使所述焊接结构的弯曲挠度小于或等于预设阈值；

当所述第一加热矫正处理过程完成后，对所述焊接结构中产生扭曲变形的部位进行第二加热矫正处理过程，所述第二加热矫正处理过程为利用渐宽式火焰进行加热矫正，所述渐宽式火焰的对应所述焊接结构中扭曲变形较小的一侧的火焰宽度小于对应所述焊接结构中扭曲变形较大的一侧的火焰宽度，且按照由窄变宽方向进行火焰加热矫正；

所述对所述焊接结构中产生弯曲变形的部位进行第一加热矫正处理过程，具体包括：

对所述焊接结构中产生弯曲变形的部位进行至少一次第一加热矫正，所述第一加热矫正的加热方式为三角形加热或者带状加热；

按照焊接结构的总长度，规划加热矫正位置以及矫正点数，进行分段同时加热矫正；

对所述焊接结构按每隔50～60mm，均布6～8点进行矫正；

最后一次所述第一加热矫正完成后，所述产生弯曲变形的部位的挠度在16-20mm之间；

所述第二加热矫正处理过程完成后，所述焊接结构的挠度值为16～20mm，旁弯度为2～3mm，扭曲度为2～3mm。

2.根据权利要求1所述的焊接结构加热矫正方法，其特征在于，所述第一加热矫正的矫正方式为上下错开矫正。

3.根据权利要求1所述的焊接结构加热矫正方法，其特征在于，所述对所述产生弯曲变形的部位进行第一加热矫正处理之前，还包括：

标识所述焊接结构中产生弯曲变形的部位。

4.根据权利要求1所述的焊接结构加热矫正方法，其特征在于，所述对所述焊接结构中产生扭曲变形的部位进行第二加热矫正处理过程之前，还包括：标识所述焊接结构中产生扭转变形的部位。

5.根据权利要求1所述的焊接结构加热矫正方法，其特征在于，所述第二加热矫正处理过程中的加热矫正次数为至少一次。

6.根据权利要求1所述的焊接结构加热矫正方法，其特征在于，所述产生扭曲变形的部位为箱型梁的下盖板。

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