CN110757018B - 长宽比较大的矩形框架组合焊接结构及其焊接方法 - Google Patents

长宽比较大的矩形框架组合焊接结构及其焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种长宽比较大的矩形框架组合焊接结构及其焊接方法，解决了长宽比较大的矩形钢板框架焊接容易变形和焊缝探伤困难的问题。在电子束真空焊接室内，将长条形前侧板（1）、长条形后侧板（2）、矩形左侧板（3）、矩形右侧板（4）和四个结构完全相同的衔接方形立柱（8）组成矩形框架；在衔接方形立柱前侧面内侧焊接平面（15）与矩形左侧板后侧面内侧焊接平面（7）之间进行手工坡口氩弧焊，形成第一手工坡口氩弧焊角焊缝（20），在立柱后内侧水平面（18）与长条形后侧板（2）的内侧面之间进行手工坡口氩弧焊，形成第二手工坡口氩弧焊角焊缝（11）；从而最大程度地克服了薄壁框架体的焊接应力的传导。

Description

长宽比较大的矩形框架组合焊接结构及其焊接方法
技术领域
本发明涉及一种由钢板焊接而成的箱体，特别涉及一种由长宽比较大钢板焊接而成的矩形框架的分步组合焊接结构及其焊接方法。
背景技术
有些产品的壳体为矩形箱体结构，该矩形箱体由矩形框架与顶板、底板结合而成，其中的矩形框架是由两块长方形钢板与两块方形钢板拼接后焊接而成的，拼接焊接一般是采用手工坡口焊的形式进行的，先在两钢板的拼接处加工出V型焊接坡口来，然后用氩弧焊机在坡口处进行堆焊，焊接过程中，在堆焊处，会输入大量的热量，该热量通过薄壁钢板传导会使钢板发生变形，尤其对于由薄壁钢板拼接而成长宽比大的框架，钢板发生焊接变形的现象尤其严重；为了克服该问题，焊接现场也有采用交叉分段焊接的方式来克服薄钢板的焊接变形的，但当钢板的长宽比较大时，例如：长宽比大于8:1，钢板壁厚约为7毫米时，交叉分段焊接的方式，虽然使钢板变形得到一定的控制，但仍然无法满足焊接变形量要求较高的框架类产品的生产要求；为了减少焊接热量的输入，克服长宽比大的薄型钢板的变形，也有采用真空电子束焊的焊接方案的，先加工出每块钢板的电子束焊接接口，将四块钢板拼接成矩形框架后，放入到真空室中，由于真空电子束焊接是通过操作电子束枪头，依次对四条焊缝进行真空电子束焊接，当焊接第一条焊缝时，无法保证对接焊接的两钢板很好保持90度夹角的要求，经常会发生矩形框架焊接完成后变为菱形框架的现象，导致焊接框架报废；另外，对于焊缝密封性要求较高的产品，当其焊缝焊接完成后，须对焊缝进行X射线探伤检测，若检测出气孔等缺陷时，是及时在现场进行补救，以确保产品的密封性达到设计要求，但将两钢板拼接后，采用真空电子束焊的焊接方案，完成的焊缝是与框架板内侧面处在同一直线上的，也就是说焊缝紧靠框架内侧面，焊接完成后，对焊缝进行X射线探伤检测困难；如何完成长宽比大、薄壁钢板的框架焊接工作，并保证顺利实施焊后对焊缝的X射线探伤检测，是现场急需要解决的难题。
发明内容
本发明提供了一种长宽比较大的矩形框架组合焊接结构及其焊接方法，解决了长宽比较大的矩形钢板框架焊接容易变形和焊缝探伤困难的技术问题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种长宽比较大的矩形框架组合焊接结构，包括长条形前侧板、长条形后侧板、矩形左侧板、矩形右侧板和四个结构完全相同的衔接方形立柱，长条形前侧板的结构与长条形后侧板的结构是完全相同的，矩形左侧板的结构与矩形右侧板的结构是完全相同的，在矩形左侧板的后侧面的右侧设置有矩形左侧板后侧面钝角止口台阶，在矩形左侧板后侧面钝角止口台阶上分别形成有矩形左侧板后侧面外侧焊接平面和矩形左侧板后侧面内侧焊接平面，在衔接方形立柱的横截面上分别设置有立柱右后直角止口台阶、立柱左前直角止口台阶和立柱梯形台阶，在立柱右后直角止口台阶上分别形成有立柱后侧面的左侧焊接平面和立柱后侧面的左侧端内侧面搭接面，在立柱左前直角止口台阶上分别形成有衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面和衔接方形立柱前侧面内侧焊接平面，在立柱梯形台阶上形成有立柱前内侧平面、立柱内侧倾斜面和立柱后内侧平面；衔接方形立柱通过立柱左前直角止口台阶设置在矩形左侧板上的矩形左侧板后侧面钝角止口台阶上，在立柱右后直角止口台阶上设置有长条形后侧板的左侧端。
在衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面与矩形左侧板后侧面外侧焊接平面之间设置有第一真空电子束外焊缝，在衔接方形立柱前侧面内侧焊接平面与矩形左侧板后侧面内侧焊接平面之间设置有第一手工坡口氩弧焊角焊缝，在立柱后内侧水平面与长条形后侧板的内侧面之间设置有第二手工坡口氩弧焊角焊缝。
一种长宽比较大的矩形框架组合焊接结构的焊接方法，包括以下步骤：
第一步、在矩形左侧板的后侧面上分别加工出矩形左侧板后侧面钝角止口台阶，形成矩形左侧板后侧面外侧焊接平面和矩形左侧板后侧面内侧焊接平面；
第二步、先加工出横截面为长方形的衔接方形立柱，在该衔接方形立柱的长方形横截面上分别加工出立柱右后直角止口台阶、立柱左前直角止口台阶和立柱梯形台阶，在立柱右后直角止口台阶上形成有立柱后侧面的左侧焊接平面、立柱后侧面的左侧端内侧面搭接面，在立柱左前直角止口台阶上分别形成有衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面和衔接方形立柱前侧面内侧焊接平面，在立柱梯形台阶上形成有立柱内侧倾斜面和立柱后内侧平面；
第三步、在电子束真空焊接室内，在矩形左侧板与长条形后侧板之间设置衔接方形立柱，使矩形左侧板后侧面外侧焊接平面与衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面对接在一起，立柱后侧面的左侧焊接平面与长条形后侧板的左侧面对接在一起；在长条形后侧板的右侧端面与矩形右侧板之间设置第二个衔接方形立柱，在矩形右侧板与长条形前侧板之间设置第三个衔接方形立柱，在长条形前侧板与矩形左侧板之间设置第四个衔接方形立柱；长条形前侧板、长条形后侧板、矩形左侧板、矩形右侧板和四个结构完全相同的衔接方形立柱组成矩形框架；
第四步、在矩形左侧板后侧面外侧焊接平面与衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面的对接面上进行真空电子束焊接，形成第一真空电子束外焊缝，在立柱后侧面的左侧焊接平面与长条形后侧板左侧面的对接面上进行真空电子束焊接，形成第二真空电子束外焊缝；用同样的方法完成矩形框架另三个衔接角上的真空电子束焊接；
第五步、在衔接方形立柱前侧面内侧焊接平面与矩形左侧板后侧面内侧焊接平面之间进行手工坡口氩弧焊，形成第一手工坡口氩弧焊角焊缝，在立柱后内侧水平面与长条形后侧板的内侧面之间进行手工坡口氩弧焊，形成第二手工坡口氩弧焊角焊缝；用同样的方法完成矩形框架另三个衔接角上的手工坡口氩弧焊。
本发明通过在长宽比较大的薄壁钢板对接焊接处设置横截面为异形的衔接方形立柱，用真空电子束焊接取代传统的手工氩弧焊，仅仅在内侧角处保留角焊缝，这种焊接组合方式比坡口焊接热输入量大大地减小，从而最大程度地克服了薄壁框架体的焊接应力的传导；异形衔接柱的设置也大大方便了焊缝探伤的检测。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的矩形左侧板3与两个衔接方形立柱8组合焊接成一体的结构示意图；
图3是本发明的矩形左侧板3的结构示意图；
图4是本发明的衔接方形立柱8的结构示意图；
图5是本发明焊接完成的框架体的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一种长宽比较大的矩形框架组合焊接结构，包括长条形前侧板1、长条形后侧板2、矩形左侧板3、矩形右侧板4和四个结构完全相同的衔接方形立柱8，长条形前侧板1的结构与长条形后侧板2的结构是完全相同的，矩形左侧板3的结构与矩形右侧板4的结构是完全相同的，在矩形左侧板3的后侧面的右侧设置有矩形左侧板后侧面钝角止口台阶5，在矩形左侧板后侧面钝角止口台阶5上分别形成有矩形左侧板后侧面外侧焊接平面6和矩形左侧板后侧面内侧焊接平面7，在衔接方形立柱8的横截面上分别设置有立柱右后直角止口台阶9、立柱左前直角止口台阶10和立柱梯形台阶，在立柱右后直角止口台阶9上分别形成有立柱后侧面的左侧焊接平面12和立柱后侧面的左侧端内侧面搭接面13，在立柱左前直角止口台阶10上分别形成有衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面14和衔接方形立柱前侧面内侧焊接平面15，在立柱梯形台阶上形成有立柱前内侧平面15、立柱内侧倾斜面17和立柱后内侧平面18；衔接方形立柱8通过立柱左前直角止口台阶10设置在矩形左侧板3上的矩形左侧板后侧面钝角止口台阶5上，在立柱右后直角止口台阶9上设置有长条形后侧板2的左侧端。
在衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面14与矩形左侧板后侧面外侧焊接平面6之间设置有第一真空电子束外焊缝19，在衔接方形立柱前侧面内侧焊接平面15与矩形左侧板后侧面内侧焊接平面7之间设置有第一手工坡口氩弧焊角焊缝20，在立柱后内侧水平面18与长条形后侧板2的内侧面之间设置有第二手工坡口氩弧焊角焊缝11。
一种长宽比较大的矩形框架组合焊接结构的焊接方法，包括以下步骤：
第一步、在矩形左侧板3的后侧面上分别加工出矩形左侧板后侧面钝角止口台阶5，形成矩形左侧板后侧面外侧焊接平面6和矩形左侧板后侧面内侧焊接平面7；
第二步、先加工出横截面为长方形的衔接方形立柱，在该衔接方形立柱的长方形横截面上分别加工出立柱右后直角止口台阶9、立柱左前直角止口台阶10和立柱梯形台阶，在立柱右后直角止口台阶9上形成有立柱后侧面的左侧焊接平面12、立柱后侧面的左侧端内侧面搭接面13，在立柱左前直角止口台阶10上分别形成有衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面14和衔接方形立柱前侧面内侧焊接平面15，在立柱梯形台阶上形成有立柱内侧倾斜面17和立柱后内侧平面18；
第三步、在电子束真空焊接室内，在矩形左侧板3与长条形后侧板2之间设置衔接方形立柱8，使矩形左侧板后侧面外侧焊接平面6与衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面14对接在一起，立柱后侧面的左侧焊接平面12与长条形后侧板2的左侧面对接在一起；在长条形后侧板2的右侧端面与矩形右侧板4之间设置第二个衔接方形立柱8，在矩形右侧板4与长条形前侧板1之间设置第三个衔接方形立柱8，在长条形前侧板1与矩形左侧板3之间设置第四个衔接方形立柱8；长条形前侧板1、长条形后侧板2、矩形左侧板3、矩形右侧板4和四个结构完全相同的衔接方形立柱8组成矩形框架；
第四步、在矩形左侧板后侧面外侧焊接平面6与衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面14的对接面上进行真空电子束焊接，形成第一真空电子束外焊缝19，在立柱后侧面的左侧焊接平面12与长条形后侧板2左侧面的对接面上进行真空电子束焊接，形成第二真空电子束外焊缝16；用同样的方法完成矩形框架另三个衔接角上的真空电子束焊接；
第五步、在衔接方形立柱前侧面内侧焊接平面15与矩形左侧板后侧面内侧焊接平面7之间进行手工坡口氩弧焊，形成第一手工坡口氩弧焊角焊缝20，在立柱后内侧水平面18与长条形后侧板2的内侧面之间进行手工坡口氩弧焊，形成第二手工坡口氩弧焊角焊缝11；用同样的方法完成矩形框架另三个衔接角上的手工坡口氩弧焊。

Claims (3)

1.一种长宽比大于8:1的矩形框架组合焊接结构，包括长条形前侧板（1）、长条形后侧板（2）、矩形左侧板（3）、矩形右侧板（4）和四个结构完全相同的衔接方形立柱（8），长条形前侧板（1）的结构与长条形后侧板（2）的结构是完全相同的，矩形左侧板（3）的结构与矩形右侧板（4）的结构是完全相同的，其特征在于，在矩形左侧板（3）的后侧面的右侧设置有矩形左侧板后侧面钝角止口台阶（5），在矩形左侧板后侧面钝角止口台阶（5）上分别形成有矩形左侧板后侧面外侧焊接平面（6）和矩形左侧板后侧面内侧焊接平面（7），在衔接方形立柱（8）的横截面上分别设置有立柱右后直角止口台阶（9）、立柱左前直角止口台阶（10）和立柱梯形台阶，在立柱右后直角止口台阶（9）上分别形成有立柱后侧面的左侧焊接平面（12）和立柱后侧面的左侧端内侧面搭接面（13），在立柱左前直角止口台阶（10）上分别形成有衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面（14）和衔接方形立柱前侧面内侧焊接平面（15），在立柱梯形台阶上形成有立柱前内侧平面、立柱内侧倾斜面（17）和立柱后内侧平面（18）；衔接方形立柱（8）通过立柱左前直角止口台阶（10）设置在矩形左侧板（3）上的矩形左侧板后侧面钝角止口台阶（5）上，在立柱右后直角止口台阶（9）上设置有长条形后侧板（2）的左侧端。
2.根据权利要求1所述的长宽比大于8:1的矩形框架组合焊接结构，其特征在于，在衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面（14）与矩形左侧板后侧面外侧焊接平面（6）之间设置有第一真空电子束外焊缝（19），在衔接方形立柱前侧面内侧焊接平面（15）与矩形左侧板后侧面内侧焊接平面（7）之间设置有第一手工坡口氩弧焊角焊缝（20），在立柱后内侧平面（18）与长条形后侧板（2）的内侧面之间设置有第二手工坡口氩弧焊角焊缝（11）。
3.如权利要求1所述的一种长宽比大于8:1的矩形框架组合焊接结构的焊接方法，包括以下步骤：
第一步、在矩形左侧板（3）的后侧面上分别加工出矩形左侧板后侧面钝角止口台阶（5），形成矩形左侧板后侧面外侧焊接平面（6）和矩形左侧板后侧面内侧焊接平面（7）；
第二步、先加工出横截面为长方形的衔接方形立柱，在该衔接方形立柱的长方形横截面上分别加工出立柱右后直角止口台阶（9）、立柱左前直角止口台阶（10）和立柱梯形台阶，在立柱右后直角止口台阶（9）上形成有立柱后侧面的左侧焊接平面（12）、立柱后侧面的左侧端内侧面搭接面（13），在立柱左前直角止口台阶（10）上分别形成有衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面（14）和衔接方形立柱前侧面内侧焊接平面（15），在立柱梯形台阶上形成有立柱内侧倾斜面（17）和立柱后内侧平面（18）；
第三步、在电子束真空焊接室内，在矩形左侧板（3）与长条形后侧板（2）之间设置衔接方形立柱（8），使矩形左侧板后侧面外侧焊接平面（6）与衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面（14）对接在一起，立柱后侧面的左侧焊接平面（12）与长条形后侧板（2）的左侧面对接在一起；在长条形后侧板（2）的右侧端面与矩形右侧板（4）之间设置第二个衔接方形立柱（8），在矩形右侧板（4）与长条形前侧板（1）之间设置第三个衔接方形立柱（8），在长条形前侧板（1）与矩形左侧板（3）之间设置第四个衔接方形立柱（8）；长条形前侧板（1）、长条形后侧板（2）、矩形左侧板（3）、矩形右侧板（4）和四个结构完全相同的衔接方形立柱（8）组成矩形框架；
第四步、在矩形左侧板后侧面外侧焊接平面（6）与衔接方形立柱前侧面外侧焊接平面（14）的对接面上进行真空电子束焊接，形成第一真空电子束外焊缝（19），在立柱后侧面的左侧焊接平面（12）与长条形后侧板（2）左侧面的对接面上进行真空电子束焊接，形成第二真空电子束外焊缝（16）；用同样的方法完成矩形框架另三个衔接角上的真空电子束焊接；
第五步、在衔接方形立柱前侧面内侧焊接平面（15）与矩形左侧板后侧面内侧焊接平面（7）之间进行手工坡口氩弧焊，形成第一手工坡口氩弧焊角焊缝（20），在立柱后内侧平面（18）与长条形后侧板（2）的内侧面之间进行手工坡口氩弧焊，形成第二手工坡口氩弧焊角焊缝（11）；用同样的方法完成矩形框架另三个衔接角上的手工坡口氩弧焊。
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