CN110935994B - 大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法 - Google Patents

大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，采用与索夹本体及耳板相匹配的焊接材料和焊接方法，控制焊前预热和层间温度，并选择合适的焊接工艺参数，将交叉索耳板、膜索耳板及撑杆耳板焊接至环索索夹本体上，在保证了焊接接头力学性能的同时大大提高了生产效率，节省了制造时间；采取坡口设计、焊接顺序控制等措施保证了环索索夹焊缝的制造安装精度和减小焊接变形；采取焊后整体去应力退火处理的方法，减小了焊缝及整个索夹的内应力。

Description

大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法
技术领域
本发明属于焊接领域，具体涉及一种大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法。
背景技术
体育场馆索夹包括环索索夹和径向索夹两种，其中，环索索夹是连接径向索和环向索的关键构件，其对径向索的拉力与其对环向索的拉力的径向分力需要保证相互平衡，因此，环索索夹的质量显得尤为重要。
现有的环索索夹，其整体采用铸造工艺，环索索夹由本体、本体前侧形成的撑杆耳板、撑杆耳板的左右两侧形成的左交叉索耳板和右交叉索耳板、本体的左右两侧形成的左膜索耳板和右膜索耳板一体铸造而成，撑杆耳板垂直于本体，左、右交叉索耳板对称设置并垂直于撑杆耳板，左、右摸索耳板与本体成角度设置，环索索夹上设置有多个穿销轴的孔，用于与径向索或环向索相连。各耳板与本体所成的角度、耳板的厚度因安装位置及所连接的拉索的不同而不同。整体铸造而成的环索索夹，除了容易出现掉砂、粘砂、气孔、缩孔等常规缺陷外，同时，由于环索索夹的自身结构及工艺特点，有时还会出现如冷隔或者充型不足等典型的铸造缺陷，铸造废品率极高，极大地降低了环索索夹铸造成品率，影响铸造质量和生产工期，增加了铸造成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其充分利用了低合金钢强度高、力学性能均匀、组织致密度好的优势，将低合金钢材质的交叉索耳板、膜索耳板及撑杆耳板焊接到环索索夹本体上，降低了环索索夹的制造难度，大幅度提高了环索索夹的综合性能，提高了环索索夹的成品率，降低了铸造成本。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，包括如下步骤：
步骤1：将环索索夹本体铸造完毕，打磨待焊接区域，使待焊接区域漏出金属光泽，利用超声波检测和磁粉检测分别对待焊接区域的内部和表面质量进行检测，确保待焊接区域无影响焊接质量的缺陷；
步骤2：将左交叉索耳板、右交叉索耳板、左膜索耳板、右膜索耳板及撑杆耳板利用数控火焰切割机切割下料，用机加工的方法加工各耳板坡口，并将坡口两侧各30mm范围内打磨出金属光泽；
步骤3：利用富氩实芯气体保护半自动焊将左交叉索耳板、右交叉索耳板、左膜索耳板、右膜索耳板及撑杆耳板焊接至环索索夹本体上，在焊接过程中，通过马板、反变形和控制焊接顺序实现控制各耳板与索夹本体的角度，且需要先焊接撑杆耳板，再焊接交叉索耳板，膜索耳板可在撑杆耳板之前焊接或在交叉索耳板之后焊接，在焊接每一个耳板时，先焊接收缩量大的焊缝，后焊接收缩量小的焊缝；
步骤4：利用去应力退火炉对焊后环索索夹去应力退火，焊后去应力退火工艺参数为：加热速率150℃/h，保温时间5h，炉冷至400℃出炉并空冷至室温。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其中，所述步骤2中，当交叉索耳板、膜索耳板及撑杆耳板的板厚小于等于30mm时，采用单边V型坡口。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其中，所述步骤2及步骤3中，单边V型坡口的坡口角度为45°，根部间隙为0mm，背面碳弧气刨清根。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其中，所述步骤2中，当交叉索耳板、膜索耳板及撑杆耳板的板厚大于30mm时，采用双边不对称V型坡口。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其中，所述步骤2及步骤3中，所述双边不对称V型坡口的两侧坡口角度均为45°，根部间隙为0mm，背面碳弧气刨清根。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其中，焊接双边不对称V型坡口时，首先将大坡口侧焊缝坡口填平，然后采用碳弧气刨在小坡口侧清根，在将气刨面打磨干净并确认无缺陷后，开始在小坡口侧施焊，焊接至其有一定的加强焊脚，最后焊接大坡口侧的加强焊脚。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其中，焊接左交叉索耳板、右交叉索耳板时，要对称施焊，需同时同向采用相同的焊接工艺参数进行焊接，对称焊缝的起弧和收弧位置应保持一致；焊接左膜索耳板、右膜索耳板时，要对称施焊，需同时同向采用相同的焊接工艺参数进行焊接，对称焊缝的起弧和收弧位置应保持一致。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其中，所述富氩实芯气体保护半自动焊配套使用牌号为JM-56、直径为1.2mm的实心焊丝，焊接电流为200～260A，焊接电压为28～34V，焊接速度为250～500mm/min，气体流量为15～20L/min，焊接位置为平位，保护气体为20％CO2+80％Ar的富氩气体。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其中，所述步骤3中，需要控制焊前预热和道间温度，组合板厚≤40mm的钢板预热温度为100℃，道间温度控制在100～200℃；组合板厚大于40mm且小于等于60mm的钢板预热温度为125℃，道间温度控制在125～200℃；组合板厚＞60mm的钢板预热温度为150℃，道间温度控制在150～200℃。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法与现有技术不同之处在于，本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法在环索索夹本体铸造完毕后，将低合金钢材质的左交叉索耳板、右交叉索耳板、左膜索耳板、右膜索耳板及撑杆耳板焊接到环索索夹本体上，降低了整体铸造环索索夹的难度，克服了整体铸造环索索夹废品率高的问题，提高了环索索夹的成品率，并且充分发挥了低合金钢强度高、力学性能均匀、组织致密度好的优势，大幅度提高了环索索夹的综合性能；同时采用匹配焊接材料和保护气体，严格控制预热温度和道间温度，选择合适的焊接工艺参数，在保证了对焊接力学性能的同时大大提高了生产效率，节省施工时间，降低了铸造成本。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法中，采取坡口设计、焊接顺序控制措施保证环索索夹焊缝的制造安装精度和减小焊接变形。
下面结合附图对本发明的大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法作进一步说明。
附图说明
图1为环索索夹的立体图；
图2为环索索夹的爆炸图；
图3为环索索夹的主视图；
图4为环索索夹的右视图；
图5本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法中坡口的示意图。
具体实施方式
结合图1、3、4所示的环索索夹的结构与现有技术的环索索夹的结构相同，但制造方法不同，现有技术的环索索夹采用整体铸造，图1、3、4所示的环索索夹采用铸造加焊接的制造方法，如图2所示，各耳板焊接到环索索夹本体上。
如图1所示，本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，包括如下步骤：
步骤1：将环索索夹本体1铸造完毕，打磨待焊接区域，使待焊接区域漏出金属光泽，利用超声波检测和磁粉检测分别对待焊接区域的内部和表面质量进行检测，确保待焊接区域无影响焊接质量的缺陷后，方可进入下道工序。
步骤2：将左交叉索耳板2、右交叉索耳板3、左膜索耳板4、右膜索耳板5及撑杆耳板6利用数控火焰切割机切割下料，用机加工的方法加工各耳板坡口，并将坡口两侧各30mm范围内打磨出金属光泽。
步骤3：利用富氩实芯气体保护半自动焊将左交叉索耳板2、右交叉索耳板3、左膜索耳板4、右膜索耳板5及撑杆耳板6焊接至环索索夹本体上，富氩实芯气体保护半自动焊配套使用牌号为JM-56、直径为1.2mm的实心焊丝，焊接电流为200～260A，焊接电压为28～34V，焊接速度为250～500mm/min，气体流量为15～20L/min，焊接位置为平位，保护气体为20％CO2+80％Ar的富氩气体，在焊接过程中，通过马板、反变形和控制焊接顺序实现控制各耳板与索夹本体的角度：
步骤3a：焊接撑杆耳板6；
步骤3b：焊接左交叉索耳板2和右交叉索耳板3；
步骤3c：焊接左膜索耳板4和右膜索耳板5；
在焊接每一个耳板时，先焊接收缩量大的焊缝，后焊接收缩量小的焊缝；当交叉索耳板、膜索耳板及撑杆耳板的板厚小于等于30mm时，采用单边V型坡口，单边V型坡口的坡口角度为45°，根部间隙为0mm，背面碳弧气刨清根。当交叉索耳板、膜索耳板及撑杆耳板的板厚大于30mm时，采用双边不对称V型坡口，双边不对称V型坡口的两侧坡口角度均为45°，见图5，根部间隙为0mm，背面碳弧气刨清根。图5中所示耳板厚度大于30mm，采用双边不对称V型坡口，坡口角度A＝坡口角度B＝45°。
步骤4：利用去应力退火炉对焊后环索索夹去应力退火，焊后去应力退火工艺参数为：加热速率150℃/h，保温时间5h，炉冷至400℃出炉并空冷至室温。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法中，焊接处均是采用熔透角焊缝，当焊接双边不对称V型坡口时，首先将大坡口侧焊缝坡口填平，然后采用碳弧气刨在小坡口侧清根，在将气刨面打磨干净并确认无缺陷后，开始在小坡口侧施焊，焊接至其有一定的加强焊脚，最后焊接大坡口侧的加强焊脚。这样的熔敷顺序极大地减少了焊接角变形及焊接收缩量。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法中，焊接左交叉索耳板、右交叉索耳板时，要对称施焊，需同时同向采用相同的焊接工艺参数进行焊接，对称焊缝的起弧和收弧位置应保持一致；焊接左膜索耳板、右膜索耳板时，要对称施焊，需同时同向采用相同的焊接工艺参数进行焊接，对称焊缝的起弧和收弧位置应保持一致。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法的步骤3中，需要控制焊前预热和道间温度，组合板厚≤40mm的钢板预热温度为100℃，道间温度控制在100～200℃；组合板厚大于40mm且小于等于60mm的钢板预热温度为125℃，道间温度控制在125～200℃；组合板厚＞60mm的钢板预热温度为150℃，道间温度控制在150～200℃。其中，组合板厚指的是相焊接的两个板的厚度之和。
本发明大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法中，在制作砂型时，对易产生报废性缺陷的左交叉索耳板和右交叉索耳板、左膜索耳板和右膜索耳板及撑杆耳板的部位，不予考虑，铸造出来的环索索夹本体成品率提高。环索索夹铸造完毕后，用焊接的方法将低合金钢材质的左交叉索耳板和右交叉索耳板、左膜索耳板和右膜索耳板及撑杆耳板焊接到环索索夹本体上。这种制造方法制造的环索索夹充分发挥了低合金钢强度高、力学性能均匀、组织致密度好的优势，降低了铸造难度，大幅度提高了环索索夹的综合性能。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：将环索索夹本体铸造完毕，打磨待焊接区域，使待焊接区域漏出金属光泽，利用超声波检测和磁粉检测分别对待焊接区域的内部和表面质量进行检测，确保待焊接区域无影响焊接质量的缺陷；
步骤2：将左交叉索耳板、右交叉索耳板、左膜索耳板、右膜索耳板及撑杆耳板利用数控火焰切割机切割下料，用机加工的方法加工各耳板坡口，并将坡口两侧各30mm范围内打磨出金属光泽；其中：当交叉索耳板、膜索耳板及撑杆耳板的板厚小于等于30mm时，采用单边V型坡口；当交叉索耳板、膜索耳板及撑杆耳板的板厚大于30mm时，采用双边不对称V型坡口；
步骤3：利用富氩实芯气体保护半自动焊将左交叉索耳板、右交叉索耳板、左膜索耳板、右膜索耳板及撑杆耳板焊接至环索索夹本体上，在焊接过程中，通过马板、反变形和控制焊接顺序实现控制各耳板与索夹本体的角度，且需要先焊接撑杆耳板，再焊接交叉索耳板，膜索耳板可在撑杆耳板之前焊接或在交叉索耳板之后焊接，在焊接每一个耳板时，先焊接收缩量大的焊缝，后焊接收缩量小的焊缝；其中：所述富氩实芯气体保护半自动焊配套使用牌号为JM-56、直径为1.2mm的实心焊丝，焊接电流为200～260A，焊接电压为28～34V，焊接速度为250～500mm/min，气体流量为15～20L/min，焊接位置为平位，保护气体为20％CO2+80％Ar的富氩气体；
步骤4：利用去应力退火炉对焊后环索索夹去应力退火，焊后去应力退火工艺参数为：加热速率150℃/h，保温时间5h，炉冷至400℃出炉并空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其特征在于：所述步骤2及步骤3中，单边V型坡口的坡口角度为45°，根部间隙为0mm，背面碳弧气刨清根。
3.根据权利要求1所述的大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其特征在于：所述步骤2及步骤3中，所述双边不对称V型坡口的两侧坡口角度均为45°，根部间隙为0mm，背面碳弧气刨清根。
4.根据权利要求3所述的大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其特征在于：焊接双边不对称V型坡口时，首先将大坡口侧焊缝坡口填平，然后采用碳弧气刨在小坡口侧清根，在将气刨面打磨干净并确认无缺陷后，开始在小坡口侧施焊，焊接至其有一定的加强焊脚，最后焊接大坡口侧的加强焊脚。
5.根据权利要求1所述的大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其特征在于：焊接左交叉索耳板、右交叉索耳板时，要对称施焊，需同时同向采用相同的焊接工艺参数进行焊接，对称焊缝的起弧和收弧位置应保持一致；焊接左膜索耳板、右膜索耳板时，要对称施焊，需同时同向采用相同的焊接工艺参数进行焊接，对称焊缝的起弧和收弧位置应保持一致。
6.根据权利要求1所述的大型铸焊结构环索索夹的焊接制造方法，其特征在于：所述步骤3中，需要控制焊前预热和道间温度，组合板厚≤40mm的钢板预热温度为100℃，道间温度控制在100～200℃；组合板厚大于40mm且小于等于60mm的钢板预热温度为125℃，道间温度控制在125～200℃；组合板厚＞60mm的钢板预热温度为150℃，道间温度控制在150～200℃。
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