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集装箱平车中梁焊接变形的工艺分析

时间:2017-10-18 13:21:00   来源:本网   添加人:admin

  经验交流集装箱平车中梁焊接变形的工艺分析齐齐哈尔市锅炉压力容器检验所(61005)李辉齐齐哈尔铁路车辆(集团)有限责任公司(161002)陈卫我公司出口澳大利亚的C3型3T.E.U集装箱平车可同时装载3个6.1m(20英尺)T.E.U集装箱,或一个12.2m(40英尺)F.E.U集装箱和一个6.1m(20英尺)T.E.U集装箱。中梁呈鱼腹形,是主要的承载部件,其结构复杂,焊接质量要求高。所以大多零部件采用数控切割下料,以保证零部件的尺寸精度和组装质量。

  1平车中梁的结构特点由于中梁的长度长,截面形状复杂,组焊后要求中梁有一定的上挠,加之中梁焊缝长、焊脚大,所以如何控制中梁的焊接变形是中梁组焊工艺的关键。

  2平车中梁的主要技术要求平车中梁组装后的主要技术参数:中梁长度中梁全长扭曲(两端水平差)小于2mm.中梁旁弯全长小于5mm.两枕梁间的上挠度为19 3焊前工艺分析及措施31焊后产生挠曲、扭曲、侧弯的工艺分析及措施上盖板与腹板为焊脚」12mmX12mm的单侧焊缝,下盖板与腹板为焊脚」8mmX 8mm的双侧焊缝,由于焊脚大,焊接热输入量大,对中梁的焊接变形影响最大。从中梁的断面形状及焊缝分布的位置来看,焊缝相对抗弯截面惯性矩Y轴左右对称,如果采用合理的装配、焊接顺序、焊接方法和参数,就可以控制中梁的扭曲和侧弯。

  从焊缝外观质量和生产效率考虑,外侧角焊缝采用埋弧自动焊而对内侧角焊缝均采用热输入较低的混合气体保护焊。通过计算,确定中梁水平中性轴的位置在腹板中心偏上54mm,中梁截面惯性矩/=0.0045m、按照《焊接结构》中挠度变形公式:f=k1FHeL FH*焊缝截面积,mm2 /构件截面惯性距,mm4 k1*系数,与焊接方法和材料有关。埋弧自动焊单层焊取0.073.上盖板与腹板间的两条外侧角焊缝收缩引起的下挠为28.17mm,下盖板与腹板间两条外侧角焊缝引起的上挠为19.32mm,所以焊后中梁将产生下浮约9mm,预制腹板上挠度应考虑焊接收缩要消耗的这一部分上挠度,因此加上设计要求的上挠度19~26mm,中梁腹板预制的上挠度估算应为32mm. 3.2焊后产生纵向收缩的工艺分析及措施焊后产生的纵向收缩量AL也是重要的工艺参数之一,因为其直接影响旋锁座的组装、心盘距及全长尺寸。按照焊接纵向收缩量的计算公式:7mm,另外考虑内部隔板及枕、横梁与中梁焊接造成的横向收缩,中梁全长需预留10mm的工艺加长量。

  3.3焊后产生波浪、角变形的工艺分析及措施中梁上盖板焊后必然产生角变形,设计上没有加筋板防止变形,为了保证上盖板的平面度及外观质量,腹板较薄,可能会由焊接角变形引起波浪变形,所以在隔板间距较远的空段中,加支撑梁,提高腹板的刚度。

  4焊接工艺4.1制定中梁组焊工艺流程根据上述分析制定的组焊工艺流程见。

  42腹板、盖板的下料与拼接腹板、盖板均采取三段接长方案,接口相互错开。

  腹板在数控切割机上下料,并预制出32mm的上挠度,留出工艺加长量。按二次抛物线作为上拱曲线,确定定位挡相应的位置。接长焊缝焊后全部磨平,并用超声波探伤来检测焊缝根部是否熔透或其它缺陷。

  43中梁隔板、腹板与下盖板组焊下盖板正放,依靠组对夹具预调出32mm的上挠度夹紧固定,然后组对中梁隔板和两侧腹板。为了防止腹板的波浪变形,在隔板间隔较大处加上工艺加强筋,并严格控制组对间隙。在夹紧状态下施焊先焊接隔板与下盖板间焊缝,再焊接腹板与下盖板间焊缝,焊脚为8mmX 8mm.米用逆向分段多层焊法,4个人同时从中心往两侧施焊,采用富氩混合气体保护焊焊接电流控制在240~260A,焊接电压26~30V. 44隔板与腹板焊接隔板与腹板间的焊缝在中梁翻转机上焊接,由于中梁较长,其自重必然产生较大下浮,所以在有隔板的位置,必须用千斤顶支撑找平,防止产生侧弯。焊接同时由两人从中心往两侧施焊,隔板的焊接方向为由外向内。焊接方法采用混合气体保护焊焊后中梁基本上未产生侧弯和扭曲变形,两侧腹板上挠减少了45组装上盖板在组装上盖板前,先调整中梁两侧腹板的上挠度,使两腹板挠度差小于2mm,其目的是:①尽量减小上盖板与腹板的组对间隙,使两侧热输入量基本一致。

  两侧腹板的受力状态基本均匀一致,防止焊后产生扭曲变形。

  46腹板与上、下盖板外侧焊缝焊接考虑上盖板焊缝比下盖板焊缝焊脚大,焊后将产生向下挠曲,所以先焊接下盖板与中梁腹板的焊缝,再焊接上盖板与中梁腹板的焊缝,采用船形埋弧自动焊方式。其焊接顺序和方向见(图形外侧表示另一侧腹板的焊缝焊接顺序)为了保证焊缝跟踪可靠,焊缝成形良好和较高的生产率,在小车侧向加靠轮,即使在非直线段,通过及时调整,也可得到成形良好的焊缝。

  *一中梁焊接方向、顺序示意焊后效果焊后中梁的上挠度为22 ~24mm,由焊接变形造成的下浮约6~8mm,中梁整个全长焊接收缩量在8~10mm左右。另外中梁上盖板的焊接角变形与预制反变形量基本相抵消,腹板也达到了平面度的检测要求。

  通过生产实践证明,按上述方法施焊后的中梁扭曲和侧弯都很小,基本不需采取矫正措施,中梁上挠度也达到了预期的设想目标。

  (200109 15):李辉,1968年出生,工学硕士,工程师,从事焊接工艺和锅炉制造工艺及检验。②便于组装中上盖板和保证上息板的水平度P保证hingHouse.Allrightsreserved.http