CN114101862B - 一种t型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置及方法，通过将T型结构与筒状结构的组合件吊装到承载平台上，根据T型结构到达环形平台的高度合理选择拉紧装置并进行布置，装配拉紧装置，转动调节件对T型结构进行合理的牵拉，对组合结构的坡口进行焊接，解决在焊接过程中T型结构件相对于筒状结构件偏移的技术问题。通过T型结构面板与环形平台拉紧固定，实现T型结构与筒状结构插装的焊接变形控制，与现行的焊接角钢进行控制变形的方法相比，避免了焊接工装加强件对工件本体造成的损伤，降低了返工风险、简化了工序、提高了施工质量，适宜作为一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置及方法应用。

Description

一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置及方法

技术领域

本发明涉及钢结构领域组合焊接的辅助装置及方法，具体说是T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置及方法。

背景技术

钢结构加工过程中，为了使钢结构件满足不同的使用功能性，通常将多种常规形状的钢结构件进行拼装、插接组合成新的结构，并通过焊接方式固定构成整体，便于使用及整体安装。

在将T型结构件与筒状结构件的组合以及整圈T型结构件的组合时，先将T型结构件与筒状结构件进行插装，然后在缝隙处对二者的插装角缝隙处进行焊接固定，但在两种结构件插装后对插装角的缝隙进行焊接时，T型结构插装件往往会发生向焊接方向偏移的情况，而且偏移程度与角度均不可控制，导致整体构件产生变形。尤其是焊接完成后，整圈T型结构件的偏移变形不均，无法保证插装的T型结构件与筒状结构的垂直度，无法满足T型结构件与筒状结构件垂直的检验标准。

目前采用防止T型结构件在焊接时发生偏移的方法是在插装焊接前在T型结构件与筒状结构件的焊接处通过角钢加强进行控制，待焊接完成后，气刨拆除角钢加强、在进行打磨、探伤、喷漆等工序，过程繁琐、费时费力、且控制效果不佳，容易造成重新返工，且在切除角钢的过程中极易损伤产品表面，影响产品质量。

发明内容

为了能够解决上述组合结构件在插装焊接的过程中T型结构件与筒状结构件垂直度及偏移角度不可控的问题，本发明提出了一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置及方法，通过将T型结构与筒状结构的组合件吊装到承载平台上，根据T型结构到达环形平台的高度合理选择拉紧装置并进行布置，装配拉紧装置，转动调节件对T型结构进行合理的牵拉，对组合结构的坡口进行焊接，解决在焊接过程中T型结构件相对于筒状结构件偏移不可控的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置，包括承载平台与拉紧装置；

所述承载平台包括设置于承载平台中央的加强圆板，工字钢，环形外平台及曲面立板；所述工字钢，设置于所述加强圆板下部，多根等长的工字钢与加强圆板同圆心且呈360°散射状设置，所述工字钢之间等夹角设置，与加强圆板共同构成所述承载平台的承载框架；所述环形外平台，与加强圆板同圆心，设置在工字钢末端上表面，构成所述承载平台的最外圈平台；所述曲面立板为弧形板，沿所述环形外平台的中心线竖直设置在环形外平台下部，为环形外平台提供支撑，所述曲面立板的两端与相邻的工字钢依次相连接，拼接构成圆环状；所述拉紧装置一端与承载平台连接，另一端与待焊接组合件中的T型结构件连接，所述拉紧装置用于拉紧固定T型结构件，起到限位效果，防止其在焊接时发生偏移。

为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的拉紧装置中，包括调节件及拉挂组件，所述调节件通过螺纹结构分别在上下两端连接有拉挂组件。

进一步的，所述调节件为转动杆，所述转动杆中间部设有用于辅助转动的插孔，所述转动杆上下两端设有螺纹相反的螺纹拉杆；所述拉挂组件为“S”型挂钩，其上挂有拉环，所述拉环下部装配有横销螺母，所述横销螺母中间部设有螺孔，利用所述螺孔与所述转动杆上下两端的螺纹拉杆进行旋转装配。

进一步的，所述曲面立板左右两侧间隔设有多个加强肘板用于加强曲面立板稳定性及强度，进一步提高对环形外平台的支撑强度。

进一步的，在所述工字钢上端面分别增设有与环形外平台同圆心但直径小于环形外平台的环形中平台及环形内平台，所述环形中平台及环形内平台用于搭载不同直径的筒状结构件。

进一步的，所述环形中平台沿中心线下端设有曲面立板，所述曲面立板左右两侧间隔设有多个加强肘板。

进一步的，所述工字钢下端与所述加强圆板对称设有另一块加强圆板；所述工字钢下端与所述环形外平台对称设有另一块环形外平台。

进一步的，所述工字钢下端与所述环形中平台对称设有另一块环形中平台；所述工字钢下端与所述环形内平台对称设有另一块环形内平台。

一种基于上述装置的使用方法：

步骤一：吊装T型结构与筒状结构的组合件到承载平台上；

将插装完成后的T型结构与筒状结构的组合件，以正面坡口朝上的方式吊放到承载平台上，根据筒状结构的尺寸合理选择环形内平台、环形中平台或环形外平台放置在其上，筒状结构的中心与平台中心对齐，确保偏差不大于10mm；

步骤二：根据T型结构到达环形平台的高度合理选择拉紧装置并进行布置；

测量所述平台距离插接在筒状结构上的T型结构的高度，依据测量高度选择长度合适的拉紧装置，预先进行调节件与拉挂组件的组装并将拉紧装置的总长度调节到合理的范围；均匀摆放到所述平台四周，每隔800mm～1000mm摆放一个；

步骤三：装配拉紧装置；

先利用设在调节件上端的拉挂组件的“S”型挂钩与T型结构卡接，再利用设在调节件下端的拉挂组件的“S”型挂钩吊接；

步骤四：转动调节件对T型结构进行合理的牵拉；

用撬杠或钢管插入调节件上设在转动杆中间的插孔内，借助撬杠或钢管转动调节件，使上下两端的拉挂件同时向调节件收缩，拉紧T型结构的面板与所述环形平台并对T型结构施加拉力，可依据不同的焊接形式，适当增加T型件的反变形；

步骤五：进行组合结构的正面坡口焊接；

焊接T型结构与筒状结构插装的正面坡口，在焊接过程中实时监测变形量大小，根据变形量的大小进行旋紧或旋松拉紧装置，从而保证对变形量可控；

步骤六：调整组合结构的位置；

正面焊接完成后，拆除拉紧装置，将T型结构与筒状结构翻身摆放在所述环形平台上，确保筒状结构中心与平台中心偏差不大于10mm；

步骤七：重复步骤二到步骤四的操作；

步骤八：进行组合结构的反面坡口焊接；

焊接T型结构与筒状结构插装的反面坡口，焊接过程中实时检测T型结构与筒状结构的变形量，根据变形量的大小旋紧或旋松拉紧装置，及时调整拉紧装置，保证变形量可控；

步骤九：拆除拉紧装置，重新测量T型结构与筒状结构焊接变形量。

积极效果，本发明通过T型结构面板与环形平台拉紧固定，实现T型结构与筒状结构插装的焊接变形控制，能够解决T型结构在焊接过程中变形控制的问题，与现行的焊接角钢进行控制变形的方法相比，避免了焊接工装加强件对工件本体造成的损伤，降低了返工风险、简化了工序、提高了施工质量，适宜作为一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置及方法应用。

附图说明

图1为本发明工作状态俯视示意图；

图2为本发明工作状态主视示意图。

1.环形外平台，2.加强圆板，3.工字钢，4.曲面立板，5.挂钩，6.拉环，7.横销螺母，7.1.螺孔，8.转动杆，8.1.插孔，8.2.螺纹拉杆，9.加强肘板，10.环形中平台，11.环形内平台。

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。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多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。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。

如图所述，一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置，包括承载平台与拉紧装置；所述承载平台包括设置于承载平台中央的加强圆板2，工字钢3，环形外平台1及曲面立板4；所述工字钢3，设置于所述加强圆板2下部，多根等长的工字钢3与加强圆板2同圆心且呈360°散射状设置，所述工字钢3之间等夹角设置，与加强圆板2共同构成所述承载平台的承载框架；所述环形外平台1，与加强圆板2同圆心，设置在工字钢3末端上表面，构成所述承载平台的最外圈平台；所述环形外平台1同时起到将工字钢3末端进行固定，增强承载平台整体稳定性的作用；所述曲面立板4为弧形板，沿所述环形外平台1的中心线竖直设置在环形外平台下部，为环形外平台1提供支撑，所述曲面立板4的两端与相邻的工字钢3依次相连接，拼接构成圆环状；所述拉紧装置一端与承载平台连接，另一端与待焊接组合件中的T型结构件连接，所述拉紧装置用于拉紧固定T型结构件，起到限位效果，防止其在焊接时发生偏移。

实施例一：

所述拉紧装置包括调节件及拉挂组件，所述调节件通过螺纹结构分别在上下两端连接有拉挂组件。

所述调节件为转动杆8，所述转动杆8中间部设有用于辅助转动的插孔8.1，所述转动杆8上下两端设有螺纹相反的螺纹拉杆8.2，以确保在旋转调节转动杆时，能同时起到拉紧或者松弛拉挂组件的效果，能够在焊接过程中灵活调节T型结构相对于筒状结构的变形；

所述拉挂组件为“S”型挂钩5，其上挂有拉环6，所述拉环6下部装配有横销螺母7，所述横销螺母7中间部设有螺孔7.1，利用所述螺孔7.1与所述转动杆8上下两端的螺纹拉杆8.2进行旋转装配，“S”型挂钩5挂在T型结构的端面，通过旋转调节件进而调节拉挂组件整体长短，从而起到对T型结构拉紧或者松弛的效果。

所述拉紧装置的布置数量根据实际需求选取，并均匀分布设置，以确保T型结构拉紧或松弛时的稳定性。

实施例二：

在曲面立板4左右两侧间隔增设有多个加强肘板9用于加强曲面立板4稳定性及强度，进一步提高对环形外平台1的支撑强度。

实施例三：

在所述工字钢3上端面分别增设有与环形外平台1同圆心但直径小于环形外平台1的环形中平台10及环形内平台11，所述环形中平台10及环形内平台11用于搭载不同直径的筒状结构件，满足不同型号的筒状结构的搭载需求。

实施例四：

为增加环形中平台10与环形内平台11的稳定性、承载能力，提高支撑强度，分别在所述环形中平台10沿中心线下端设有曲面立板4，所述曲面立板4左右两侧间隔设有多个加强肘板9以及所述环形内平台11沿中心线下端设有曲面立板4，所述曲面立板4左右两侧间隔设有多个加强肘板9。

实施例五：

为提高本装置结构的强度，耐久耐用；

所述工字钢3下端与所述加强圆板2对称设有另一块加强圆板2；

所述工字钢3下端与所述环形外平台1对称设有另一块环形外平台1。

所述工字钢3下端与所述环形中平台10对称设有另一块环形中平台10；所述工字钢3下端与所述环形内平台11对称设有另一块环形内平台11。

本装置的工作过程：

本装置通过拉紧装置，上端利用挂钩与T型结构进行挂钩卡接，下端利用挂钩与环形平台外沿卡接，再借助撬杠、铁管等工具插入插孔从而旋转转动杆，转动杆通过横销螺母拉紧拉环，实现拉紧或者松弛拉挂组件，上下两端的拉挂组件中分别利用拉环带动挂钩拉紧T型结构面板与环形平台。

特点：

在焊接过程中可以伴随偏移的程度灵活调整拉紧装置的松紧度对T型结构的偏移变形进行引导，从而达到在插装焊接过程中对T型结构变形进行控制的效果，同时也避免了要焊接角钢加强导致了火焰对工件本体造成的损伤。

钩挂方便，拆装灵活。利用“S”型结构的挂钩能够在上端灵活挂接T型结构，卡接T型结构端面，再下端挂接在环形平台，卡在环形平台外沿，拆卸安装均十分方便。

基于一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置的使用方法，步骤如下：

步骤一：吊装T型结构与筒状结构的组合件到承载平台上；

将插装完成后的T型结构与筒状结构的组合件，以正面坡口朝上的方式吊放到承载平台上，根据筒状结构的尺寸合理选择环形内平台11、环形中平台10或环形外平台1放置在其上，筒状结构的中心与平台中心对齐，确保偏差不大于10mm；

步骤二：根据T型结构到达环形平台的高度合理选择拉紧装置并进行布置；

测量所述平台距离插接在筒状结构上的T型结构的高度，依据测量高度选择长度合适的拉紧装置，预先进行调节件与拉挂组件的组装并将拉紧装置的总长度调节到合理的范围；均匀摆放到所述平台四周，每隔800mm～1000mm摆放一个；

步骤三：装配拉紧装置；

先利用设在调节件上端的拉挂组件的“S”型挂钩5与T型结构卡接，再利用设在调节件下端的拉挂组件的“S”型挂钩5吊接；

步骤四：转动调节件对T型结构进行合理的牵拉；

用撬杠或钢管插入调节件上设在转动杆8中间的插孔8.1内，借助撬杠或钢管转动调节件，使上下两端的拉挂件同时向调节件收缩，拉紧T型结构的面板与所述环形平台并对T型结构施加拉力，可依据不同的焊接形式，适当增加T型件的反变形；

步骤五：进行组合结构的正面坡口焊接；

焊接T型结构与筒状结构插装的正面坡口，在焊接过程中实时监测变形量大小，根据变形量的大小进行旋紧或旋松拉紧装置，从而保证对变形量可控；

步骤六：调整组合结构的位置；

正面焊接完成后，拆除拉紧装置，将T型结构与筒状结构翻身摆放在所述环形平台上，确保筒状结构中心与平台中心偏差不大于10mm；

步骤七：重复步骤二到步骤四的操作；

步骤八：进行组合结构的反面坡口焊接；

焊接T型结构与筒状结构插装的反面坡口，焊接过程中实时检测T型结构与筒状结构的变形量，根据变形量的大小旋紧或旋松拉紧装置，及时调整拉紧装置，保证变形量可控；

步骤九：拆除拉紧装置，重新测量T型结构与筒状结构焊接变形量。

通过以上步骤，解决焊接T型结构不规则变形的问题，实现对T型结构与筒状结构插装焊接变形的控制，使整圈焊接T型结构件的偏移变形可控且保证插装的T型结构与筒状结构的垂直度达到检验标准。

实施例六：

主要针对焊接形式为手工焊、气体保护焊及埋弧焊的焊接变形控制方法进行具体说明，以下说明均以腹板厚度为30mm的T型结构、板厚度为32mm的筒状结构，直径为30米的筒状结构为例。

1、手工焊：因手工焊的焊接变形较大，正面焊接前在T型结构面板上钩挂32个拉紧装置，均匀布置，拉紧装置，向下做3～5mm反变形，然后开始正面焊接。正面焊接完成后，松开拉紧装置，T型结构一般会向正面焊接方向上翘8～12mm，将筒状结构翻身气刨后焊接反面坡口，测量32点的上翘量，上翘不足8～12mm的，焊接反面坡口时可不钩挂拉紧装置，反面焊接过程中监测该点上翘量，待上翘量达到8mm，钩挂拉紧装置拉紧；上翘量超过12mm的位置，需钩挂拉紧装置拉紧到8～12mm以内；上翘量在8～12mm之间的区域，正常钩挂，拉紧即可。这样，在反面焊接结束后可保证T型结构与筒状结构的垂直度在0～4mm。

2、埋弧焊：与手工焊相比，埋弧焊的焊接变形量稍小，正面焊接前在T型结构面板上钩挂32个拉紧装置，均匀布置，拉紧装置，向下做0～3mm反变形，然后开始正面焊接。正面焊接完成后，松开拉紧装置，T型结构一般会向正面焊接方向上翘6～8mm，将筒状结构翻身气刨后焊接反面坡口，测量32点的上翘量，上翘不足6～8mm的，焊接反面坡口时可不钩挂拉紧装置，反面焊接过程中监测该点上翘量，待上翘量达到6mm，钩挂拉紧装置拉紧；上翘量超过8mm的位置，需钩挂拉紧装置拉紧到6～8mm以内；上翘量在6～8mm之间的区域，正常钩挂，拉紧即可。这样，在反面焊接结束后可保证T型结构与筒状结构的垂直度在0～2mm。

3、气体保护焊：与手工焊和埋弧焊相比，气体保护焊的焊接变形量要小的多，正面焊接前在T型结构面板上钩挂32个拉紧装置，均匀布置，拉紧装置，正常拉紧即可，不需做反变形，然后开始正面焊接。正面焊接完成后，松开拉紧装置，T型结构一般会向正面焊接方向上翘2～4mm，将筒状结构翻身气刨后焊接反面坡口，测量32点的上翘量，上翘不足2～4mm的，焊接反面坡口时可不钩挂拉紧装置，反面焊接过程中监测该点上翘量，待上翘量达到2mm，钩挂拉紧装置拉紧；上翘量超过4mm的位置，需钩挂拉紧装置拉紧到2～4mm以内；上翘量在2～4mm之间的区域，正常钩挂，拉紧即可。这样，在反面焊接结束后可保证T型结构与筒状结构的垂直度在0～2mm。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置，其特征在于：

包括承载平台与拉紧装置；

所述承载平台包括设置于承载平台中央的加强圆板（2），工字钢（3），环形外平台（1）及曲面立板（4）；

所述工字钢（3），设置于所述加强圆板（2）下部，多根等长的工字钢（3）与加强圆板（2）同圆心且呈360°散射状设置，所述工字钢（3）之间等夹角设置，与加强圆板（2）共同构成所述承载平台的承载框架；

所述环形外平台（1），与加强圆板（2）同圆心，设置在工字钢（3）末端上表面，构成所述承载平台的最外圈平台；

所述曲面立板（4）为弧形板，沿所述环形外平台（1）的中心线竖直设置在环形外平台下部，为环形外平台（1）提供支撑，所述曲面立板（4）的两端与相邻的工字钢（3）依次相连接，拼接构成圆环状；

所述拉紧装置一端与承载平台连接，另一端与待焊接组合件中的T型结构件连接，所述拉紧装置用于拉紧固定T型结构件，起到限位效果，防止其在焊接时发生偏移；

所述拉紧装置包括调节件及拉挂组件，所述调节件通过螺纹结构分别在上下两端连接有拉挂组件；

所述调节件为转动杆（8），所述转动杆（8）中间部设有用于辅助转动的插孔（8.1），所述转动杆（8）上下两端设有螺纹相反的螺纹拉杆（8.2）；

所述拉挂组件为“S”型挂钩（5），其上挂有拉环（6），所述拉环（6）下部装配有横销螺母（7），所述横销螺母（7）中间部设有螺孔（7.1），利用所述螺孔（7.1）与所述转动杆（8）上下两端的螺纹拉杆（8.2）进行旋转装配。

2.根据权利要求1所述的一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置，其特征在于：

所述曲面立板（4）左右两侧间隔设有多个加强肘板（9）用于加强曲面立板（4）稳定性及强度，进一步提高对环形外平台（1）的支撑强度。

3.根据权利要求1所述的一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置，其特征在于：

在所述工字钢（3）上端面分别增设有与环形外平台（1）同圆心但直径小于环形外平台（1）的环形中平台（10）及环形内平台（11），所述环形中平台（10）及环形内平台（11）用于搭载不同直径的筒状结构件。

4.根据权利要求3所述的一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置，其特征在于：

所述环形中平台（10）沿中心线下端设有曲面立板（4），所述曲面立板（4）左右两侧间隔设有多个加强肘板（9）。

5.根据权利要求3所述的一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置，其特征在于：

所述环形内平台（11）沿中心线下端设有曲面立板（4），所述曲面立板（4）左右两侧间隔设有多个加强肘板（9）。

6.根据权利要求1所述的一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置，其特征在于：

所述工字钢（3）下端与所述加强圆板（2）对称设有另一块加强圆板（2）；

所述工字钢（3）下端与所述环形外平台（1）对称设有另一块环形外平台（1）。

7.根据权利要求3所述的一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制装置，其特征在于：

所述工字钢（3）下端与所述环形中平台（10）对称设有另一块环形中平台（10）；

所述工字钢（3）下端与所述环形内平台（11）对称设有另一块环形内平台（11）。

8.一种T型结构与筒状结构插装焊接变形控制的方法，其特征在于：采用权利要求1-7任一项所述的装置，包括以下步骤：

步骤一：吊装T型结构与筒状结构的组合件到承载平台上；

将插装完成后的T型结构与筒状结构的组合件，以正面坡口朝上的方式吊放到承载平台上，根据筒状结构的尺寸合理选择环形内平台（11）、环形中平台（10）或环形外平台（1）放置在其上，筒状结构的中心与平台中心对齐，确保偏差不大于10mm；

步骤二：根据T型结构到达环形平台的高度合理选择拉紧装置并进行布置；

测量所述平台距离插接在筒状结构上的T型结构的高度，依据测量高度选择长度合适的拉紧装置，预先进行调节件与拉挂组件的组装并将拉紧装置的总长度调节到合理的范围；均匀摆放到所述平台四周，每隔800mm～1000mm摆放一个；

步骤三：装配拉紧装置；

先利用设在调节件上端的拉挂组件的“S”型挂钩（5）与T型结构卡接，再利用设在调节件下端的拉挂组件的“S”型挂钩（5）吊接；

步骤四：转动调节件对T型结构进行合理的牵拉；

用撬杠或钢管插入调节件上设在转动杆（8）中间的插孔（8.1）内，借助撬杠或钢管转动调节件，使上下两端的拉挂件同时向调节件收缩，拉紧T型结构的面板与所述环形平台并对T型结构施加拉力，可依据不同的焊接形式，适当增加T型件的反变形；

步骤五：进行组合结构的正面坡口焊接；

焊接T型结构与筒状结构插装的正面坡口，在焊接过程中实时监测变形量大小，根据变形量的大小进行旋紧或旋松拉紧装置，从而保证对变形量可控；

步骤六：调整组合结构的位置；

正面焊接完成后，拆除拉紧装置，将T型结构与筒状结构翻身摆放在所述环形平台上，确保筒状结构中心与平台中心偏差不大于10mm；

步骤七：重复步骤二到步骤四的操作；

步骤八：进行组合结构的反面坡口焊接；

焊接T型结构与筒状结构插装的反面坡口，焊接过程中实时检测T型结构与筒状结构的变形量，根据变形量的大小旋紧或旋松拉紧装置，及时调整拉紧装置，保证变形量可控；

步骤九：拆除拉紧装置，重新测量T型结构与筒状结构焊接变形量。

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