CN114309903A - 一种工型梁不清根的焊接定位装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工型梁不清根的焊接定位装置与方法，属于工型梁焊接工装与方法技术领域。本发明的装置包括：工型胎架以及设置在工型胎架两侧的工型梁；其中，工型梁包括腹板以及位于腹板两端的顶板与底板；腹板与顶板、底板之间均设置有预设角度的坡口，以在坡口通过焊丝将所述腹板与所述顶板、所述底板焊接。本发明通过在腹板上设置单面坡口，在坡口侧通过焊丝将腹板与顶板、底板焊接，并将腹板、顶板、底板整体吊装在工型胎架上，实现工型梁不清根可以达到I级熔透焊接，省去焊接过程中坡口背部气刨、打磨等工作，减少因气刨、打磨不充分造成的焊缝缺陷返修问题，降低焊缝返修工作量，降低人工成本，提高施工质量和生产效率。

Description

一种工型梁不清根的焊接定位装置与方法

技术领域

本发明属于工型梁焊接工装技术领域，具体涉及一种工型梁不清根的焊接定位装置与方法。

背景技术

目前钢结构桥梁中，为减少桥梁自重，桥面多采用组合梁形式，钢与混凝土通过剪力钉相结合。钢梁部分由纵梁、横梁及小纵梁构成，共同形成钢梁格体系，桥面横纵梁通常为工型梁，纵梁与横梁间、纵梁节段间多采用焊接链接。

根据桥梁设计方案，例如，桥梁工型梁总重为5067吨，约占整体桥梁总重的36%，420米跨度的钢结构桥梁，根据4米一道工型横梁，结合现场运输分块，整体工型梁数量为800余根，数量较多，其中工型横梁腹板最大尺寸为4.5米，顶、底板宽度分别为0.6米、0.8米，整体长度为50.5米，分成三块后最大轮廓长x宽x高为：15.6m x0.8m x4.5m，节段尺寸较大，单块重量为17吨。

桥面系工型梁（板单元熔透角接）多采用熔透角接焊接形式，其质量等级为UT I级（Q/CR 9211-2015）、RT I I级(GB/T 37910.1-2019)，质量要求等级高，传统工型梁焊接采用气保焊双面焊双面成型焊接工艺，焊接过程反面清根过程中投入大量工作量，例如，需要坡口背部气剖，打磨等，同时清根不彻底会造成大面积返修现象，清根后由于焊缝结构反复受热造成焊缝力学性能降低，返修过程中同时造成1/3的焊材、二氧化碳保护气体及电能的浪费。

因此，有必要提出一种新的工型梁焊接定位装置与方法，对现场尺寸较大、焊接数量较多以及施工效率低等状况，具有非常重要的指导意义。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种工型梁不清根的焊接定位装置与方法。

本发明的一方面，提供一种工型梁不清根的焊接定位装置，包括：工型胎架以及设置在所述工型胎架两侧的工型梁；其中，

所述工型梁包括腹板以及位于所述腹板两端的顶板与底板；所述腹板与所述顶板、所述底板之间均设置有预设角度的坡口，以在所述坡口侧通过焊丝将所述腹板与所述顶板、所述底板焊接。

可选的，所述腹板与所述顶板、所述底板之间的坡口预设角度范围均为40°～50°；

所述焊丝与所述顶板、所述底板之间的角度范围均为10°～30°。

可选的，所述工型胎架包括胎架底板、相对设置在所述胎架底板上的两个斜柱以及设置在所述胎架底板上方的连接件；其中，

所述斜柱的一端与所述连接件连接，另一端与所述胎架底板连接；并且，

所述工型梁的顶板与底板均沿所述腹板的端部向所述腹板厚度方向延伸，所述顶板的一端与所述斜柱连接。

可选的，所述底板、所述顶板与所述胎架底板之间的角度范围均为60°～80°。

可选的，所述斜柱上设置有多个牙板，所述多个牙板背离所述斜柱的一端与所述腹板焊接固定。

可选的，所述胎架底板靠近每个所述斜柱位置处均设置有焊接件，所述焊接件自所述胎架底板向远离所述斜柱的方向倾斜设置，且所述焊接件与所述底板连接。

可选的，所述工型梁还包括设置在所述腹板上且沿所述腹板厚度方向延伸的加劲板，所述加劲板的一端与所述斜柱连接。

可选的，所述坡口侧打底焊采用药芯焊丝电弧焊，所述坡口侧填充焊与盖面焊均采用埋弧焊。

可选的，所述药芯焊丝电弧焊的电流范围为200A～240A，电压范围为22V～26V；

所述埋弧焊的电流范围为650A～710A、840A～870A；电压范围为28V～34V，焊接速率范围为20m/h～24m/h。

本发明的另一方面，提供一种工型梁不清根的焊接定位方法，具体包括：

提供工型胎架；

提供工型梁；其中，

所述工型梁包括腹板以及位于所述腹板两端的顶板与底板；所述腹板与所述顶板、所述底板之间均设置有预设角度的坡口，以在所述坡口侧通过焊丝将所述腹板与所述顶板、所述底板焊接；

将所述工型梁设置在所述工型胎架两侧。

本发明提供一种工型梁不清根的焊接定位装置与方法，该装置包括：工型胎架以及设置在工型胎架两侧的工型梁；其中，工型梁包括腹板以及位于腹板两端的顶板与底板；腹板与顶板、底板之间均设置有预设角度的坡口，以在坡口侧通过焊丝将所述腹板与所述顶板、所述底板焊接。本发明通过在腹板与顶板、底板之间设置坡口，在该坡口侧通过焊丝将腹板与顶板、底板焊接，并将腹板、顶板、底板整体吊装在工型胎架上，实现工型梁不清根可以达到I级熔透焊接，省去焊接过程中坡口背部气刨、打磨等工作，减少因气刨、打磨不充分造成的焊缝缺陷返修问题，从而降低焊缝返修工作量，降低人工成本，提高施工质量和生产效率。

附图说明

图1为本发明一实施例的工型梁不清根的焊接定位装置的结构示意图；

图2为本发明图1中II处的局部放大图；

图3为本发明另一实施例的工型梁的结构示意图；

图4为本发明图3中I处的局部放大图；

图5为本发明另一实施例的船位焊接工艺示意图；

图6为本发明另一实施例的船位焊接工艺示意图；

图7为本发明另一实施例的工型胎架的结构示意图。

附图标记的说明

100-工型梁不清根的焊接定位装置；

110-工型胎架，111-胎架底板，112-斜柱，113-连接件，114-牙板，115-焊接件，116-槽钢；

120-工型梁，121-腹板，122-顶板，123-底板，124-加劲板；

130-焊丝。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

除非另外具体说明，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“包括”或者“包含”等既不限定所提及的形状、数字、步骤、动作、操作、构件、原件和/或它们的组，也不排除出现或加入一个或多个其他不同的形状、数字、步骤、动作、操作、构件、原件和/或它们的组。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示技术特征的数量与顺序。

在发明的一些描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”或者“固定”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是通过中间媒体间接连接，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的互相作用关系。以及，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、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，仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1至图7所示，本发明提供一种工型梁不清根的焊接定位装置100，包括：工型胎架110以及设置在工型胎架110两侧的工型梁120；其中，工型梁120包括腹板121以及位于腹板121两端的顶板122与底板123；腹板121与顶板122、底板123之间均设置有预设角度的坡口，以在坡口侧通过焊丝130将腹板121与顶板122、底板123焊接。

本实施例通过在腹板上设置有坡口，这样，腹板与顶板、底板焊接时，两者之间有预设角度的坡口，且焊丝与坡口相对应，通过点焊定位腹板与顶板、底板，以对工型梁进行焊接组装，并将工型梁吊装至工型胎架上，即该工型胎架起到固定工型梁的作用，该工型胎架是船位，工型梁放置到工型胎架上进行船位焊接时，工型梁配合工型胎架达到船位焊接角度，以实现工型梁不清根，并可达到I级熔透焊接，省去焊接过程中坡口背部气刨、打磨等工作，减少因气刨、打磨不充分造成的焊缝缺陷返修问题，从而降低焊缝返修工作量，降低人工成本，提高施工质量和生产效率，减少近1/3的工作量和材料及能源消耗，以及，实施例的工型胎架可实现两侧同时施工，提高场地利用率，提高生产产能。

具体的，本实施例的腹板与顶板、底板之间的坡口预设角度范围均为40°～50°，以及，焊丝与顶板、底板之间的角度范围均为10°～30°。也就是说，腹板与顶板之间设置有坡口，腹板与底板之间同样设置有坡口，即在该坡口侧通过焊丝将腹板与底板、腹板与顶板进行焊接，以省去焊接过程中坡口背部气刨、打磨等工作，实现工型梁不清根，并达到I级熔透焊接。

示例性的，本实施例的坡口形状为三角形，在该坡口处，腹板与底板、腹板与顶板之间的坡口角度均为45°，以及，焊丝与顶板、焊丝与底板之间的角度均为20°。

进一步的，如图1至图7所示，本实施例的工型胎架110包括胎架底板111、相对设置在胎架底板111上的两个斜柱112以及设置在胎架底板111上方的连接件113；其中，每个斜柱112的一端与连接件113连接，每个斜柱112的另一端与胎架底板111连接，即其中一个斜柱112的一端与胎架底板111的第一端连接，其中一个斜柱112的另一端与连接件113的第一端连接，另外一个斜柱112的一端与胎架底板111的第二端连接，另外一个斜柱112的另一端与连接件113的第二端连接。

另外，如图1至图7所示，本实施例的工型梁120的顶板122与底板123均沿腹板121的端部向腹板121厚度方向延伸，这样，顶板122的一端与斜柱112连接。

应当理解的是，本实施例的底板与顶板可以沿腹板端部向其厚度方向的任一侧延伸，也可以向其两侧延伸。

需要说明的是，本实施例的连接件可采用方钢管，通过方钢管将两侧的斜柱连接起来。

具体的，如图1和图7所示，本实施例的斜柱112与胎架底板111之间的距离，自胎架底板111中央区域向边缘区域依次减小。

进一步的，如图1至图7所示，本实施例的斜柱112上设置有多个牙板114，多个牙板114背离斜柱112的一端与腹板121焊接固定，即牙板的一端固定在斜柱上，牙板的另一端与腹板进行点焊固定，以进一步控制焊接变形量。

更进一步的，如图1至图7所示，本实施例的装置除了顶板与斜柱连接，腹板与牙板连接外，胎架底板111靠近每个斜柱112处均设置有焊接件115，即在胎架底板上设置有相对应的两个焊接件115，每个焊接件115自胎架底板111向远离斜柱112的方向倾斜设置，且焊接件115与工型梁的底板123连接。

需要说明的是，本实施例对于焊接件的形状与材质不作具体限定，例如，将其设置为长条状，即该焊接件沿胎架底板向远离斜柱的一侧向外延伸，斜柱与焊接件垂直设置，两者之间的夹角为90°。这样，由于工型梁的底板也为长条状，该底板可以连接在焊接件朝向顶板的一侧，以及，本实施例的焊接件可采用槽钢。

更进一步的，如图7所示，本实施例在胎架底板111上还设置有多个槽钢116，示例性的，在胎架底板111的中央区域设置有两个槽钢116，每个槽钢116的一端设置在胎架底板111上，槽钢116的另一端与斜柱112的中部区域焊接，以增加工型胎架的稳定性。

应当理解的是，由于斜柱倾斜设置，这样，腹板与牙板焊接，底板与槽钢连接，顶板与斜柱连接后，即工型梁整体固定在工型胎架上时，底板与胎架底板之间的角度范围为60°～80°，另外，顶板与胎架底板之间的角度范围也为60°～80°。

示例性的，如图1至图7所示，底板123与胎架底板111（该胎架底板相当于船位水平面）之间的角度为70°，顶板122与胎架底板111（该胎架底板相当于船位水平面）之间的角度也为70°，使工型梁配合工型胎架达到船位焊接角度。进一步的，再结合焊丝与顶板、焊丝与底板之间的角度均为20°，这样，可保证焊丝垂直向下到坡口根部，作为填充材料，经焊接工艺使焊丝焊接熔敷在坡口处，以将腹板与顶板、腹板与底板焊接固定。

更进一步的，为了进一步增加稳固性，如图1和图3所示，本实施例的工型梁120还包括设置在腹板121上且沿腹板121厚度方向延伸的加劲板124，该加劲板124同样沿腹板121厚度方向向其两侧延伸，该加劲板124的其中一端与斜柱112连接。

需要说明的是，本实施例对于顶板、底板、加劲板与工型胎架的连接方式不作具体限定，其可以为抵接关系，例如，将组装好的工型梁吊装在工型胎架上，仅通过斜柱上的多个牙板与工型梁上的腹板进行点焊固定，其余为抵接关系。

进一步需要说明的是，本实施例的两侧胎架采用方钢管、槽钢、钢板进行焊接制作，斜柱竖直夹角20°，用于顶板、底板、加劲板船位焊接。

仍需要说明的是，本实施例的装置中工型梁的数量为两个，每个工型梁设置在对应的斜柱上，也就是说，工型胎架是船位，工型梁放置到工型胎架上可以进行船位焊接，且此船位焊胎架可实现两侧同时施工，即在两侧的斜柱上均可焊接工型梁，以提高场地利用率，并进一步提高生产产能。另外，本实施例的胎架为3米一组模块化胎架，可根据工型梁长度自由进行胎架接长，现场操作灵活。

仍需要说明的是，本实施例在上述腹板的坡口侧打底焊采用药芯焊丝电弧焊，即顶板、底板与腹板坡口侧打底焊采用药芯焊丝电弧焊，对应的焊丝采用药芯焊丝E501T-1，焊接设备采用松下KRII-350型CO₂气体保护焊机。其次，上述腹板坡口侧填充焊与盖面焊均采用埋弧焊，即坡口侧填充焊、盖面焊采用埋弧焊H10Mn2+SJ101q，焊接设备采用威达直流电源ZD5-125和MZ-1-1000型焊机。

具体的，本实施例采用的药芯焊丝电弧焊的电流范围为200A～240A（220±20A），电压范围为22V～26V（24±2V）； 埋弧焊的电流范围为650A～710A（680±30A），对应的电压范围为28V～32V（30±2V）、840A～870A，对应的电压范围为32V～34V，焊接速率范围为20m/h～24m/h，即本实施例的工型胎架配合上述焊接设备和焊接工艺，可以提高效率，提高合格率，减少工作强度，提高质量。

本实施例采用起重设备对工型横梁进行180°翻身，坡口钝边侧不清根，采用埋弧焊大电流直接进行不清根亚船位焊接，经无损检测满足I级焊缝要求，理化性能满足设计要求，可实现半自动化生产，提高生产效率，其次，本实施例半自动焊机的使用，使焊接参数更加稳定，可以大量降低缺陷，提升焊缝一次合格率。

本发明的另一方面，提供一种工型梁不清根的焊接定位方法，具体步骤包括：

第一、提供工型胎架，其中，亚船位工型胎架制作时，该胎架采用方钢管、槽钢、钢板进行焊接制作，斜柱竖直夹角20°，用于顶、底、加劲板船位焊接。

具体的，本实施例的工型胎架包括胎架底板、相对设置在胎架底板上的两个斜柱以及设置在胎架底板上方的连接件，以及，在胎架底板靠近每个斜柱处均设置有焊接件，即在胎架底板上设置有相对应的两组焊接件，以及，斜柱上设置有多个牙板。

第二、提供工型梁；其中，工型梁包括腹板以及位于腹板两端的顶板与底板，以及在腹板上还设置有加劲板；通过对腹板制作坡口，使得腹板与顶板、底板之间均设置有预设角度的坡口，以在坡口侧通过焊丝将腹板与顶板、底板焊接。

第三、将工型梁设置在工型胎架两侧，即将组装好的工型梁吊装至胎架的斜柱上，并将腹板与胎架斜柱上的牙板进行点焊固定，以将工型梁固定在斜柱上，且可进一步控制焊接变形量。

本发明提供一种工型梁不清根的焊接定位装置与方法，相对于现有技术而言具有以下有益效果：

第一、本发明通过对腹板制作坡口，使腹板与顶板、底板之间具有预设角度的坡口，在坡口侧通过焊丝将腹板与顶板、底板进行焊接，省去焊接过程中坡口背部气刨清根、打磨等工作，减少因气刨清根、打磨不充分造成的焊缝缺陷返修问题，从而降低焊缝返修工作量，降低人工成本，提高质量和生产效率，减少近1/3的工作量和材料及能源消耗。

第二、本发明采用亚船位焊接工艺，可实现半自动化生产，提高生产效率，半自动焊机的使用，使焊接参数更加稳定，可以降低工型梁焊接变形，进而降低缺陷，以及降低后期火焰矫正工作，提升焊缝一次合格率。

第三、本发明的工型胎架可实现两侧同时施工，且工型梁配合胎架达到船位焊接角度，可提高场地利用率，提高生产产能。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种工型梁不清根的焊接定位装置，其特征在于，包括：工型胎架以及设置在所述工型胎架两侧的工型梁；其中，

所述工型梁包括腹板以及位于所述腹板两端的顶板与底板；所述腹板与所述顶板、所述底板之间均设置有预设角度的坡口，以在所述坡口侧通过焊丝将所述腹板与所述顶板、所述底板焊接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述腹板与所述顶板、所述底板之间的坡口预设角度范围均为40°～50°；

所述焊丝与所述顶板、所述底板之间的角度范围均为10°～30°。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述工型胎架包括胎架底板、相对设置在所述胎架底板上的两个斜柱以及设置在所述胎架底板上方的连接件；其中，

所述斜柱的一端与所述连接件连接，另一端与所述胎架底板连接；并且，

所述工型梁的顶板与底板均沿所述腹板的端部向所述腹板厚度方向延伸，所述顶板的一端与所述斜柱连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述底板、所述顶板与所述胎架底板之间的角度范围均为60°～80°。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述斜柱上设置有多个牙板，所述多个牙板背离所述斜柱的一端与所述腹板焊接固定。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述胎架底板靠近每个所述斜柱位置处均设置有焊接件，所述焊接件自所述胎架底板向远离所述斜柱的方向倾斜设置，且所述焊接件与所述底板连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述工型梁还包括设置在所述腹板上且沿所述腹板厚度方向延伸的加劲板，所述加劲板的一端与所述斜柱连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的装置，其特征在于，所述坡口侧打底焊采用药芯焊丝电弧焊，所述坡口侧填充焊与盖面焊均采用埋弧焊。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述药芯焊丝电弧焊的电流范围为200A～240A，电压范围为22V～26V；

所述埋弧焊的电流范围为650A～710A、840A～870A；电压范围为28V～34V，焊接速率范围为20m/h～24m/h。

10.一种工型梁不清根的焊接定位方法，其特征在于，具体步骤包括：

提供工型胎架；

提供工型梁；其中，

所述工型梁包括腹板以及位于所述腹板两端的顶板与底板；所述腹板与所述顶板、所述底板之间均设置有预设角度的坡口，以在所述坡口侧通过焊丝将所述腹板与所述顶板、所述底板焊接；

将所述工型梁设置在所述工型胎架两侧。

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