大型复杂框体成型控制技术研究.pdf
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1、第期(总第 期)年 月机 械 工 程 与 自 动 化ME CHAN I C A LE N G I N E E R I N G&AUT OMA T I ONN o D e c 文章编号:()大型复杂框体成型控制技术研究李臣达,高杨,贾江鹏,李志敏,崔卫则,贾彦奎(山西航天清华装备有限责任公司,山西长治 ;火箭军装备部驻长治地区军事代表室,山西长治 )摘要:首先介绍了大型复杂框体结构特点,并深入分析了框体焊接变形原因,从焊接规范、焊接顺序、工装、校形、去应力退火等方面综合控制框体焊接变形,最后成功将这一技术应用于某框体的焊接加工.关键词:框体;焊接变形;控制中图分类号:T G 文献标识码:B收稿日
2、期:;修订日期:作者简介:李臣达(),男,山西晋城人,工程师,本科,主要从事大型复杂框体结构件工艺研究.引言轻量化是地面制造装备发展的必然趋势,钢结构框体自重轻、抗震性能好、施工周期短,广泛应用于大型装备生产中.大型复杂钢结构框体主要由矩形管和H型钢等组焊而成,具有结构尺寸特别大、开口型变形不易控制、刚性弱、壁薄、机加工形位公差精度高、接口尺寸多和装夹定位困难等特点,框体呈多节点相贯连接的枝状构造结构,各枝状节点焊缝集中,因应力集中导致焊接变形复杂.因此,焊接变形控制是框体制造的主要难题之一 .本文重点介绍框体结构特点及工艺流程,分析产生焊接变形的原因及影响因素,并制定控制焊接变形措施,并成功
3、应用于大型复杂框体焊接,取得了较好的效果.结构特点及工艺流程框体为桁架结构,主要由端板、对接立梁、横梁和斜筋等组成.某框体外形尺寸为 mm mm mm,材料为Q A优质合金结构钢,其结构示意图见图,由位于个边角的根主立梁、用于个框体对接的根对接立梁、中间部位 根横梁、根斜筋及厚端板拼接组焊而成,框体焊缝主要以角焊缝、对接焊缝为主.对接立梁为架体重要受力杆件,各横梁、斜筋焊接位置集中于对接立梁杆件上,在焊接过程中极易产生角变形、扭曲变形、局部或整体变形.若焊接变形得不到有效控制,将直接导致框体整体外形尺寸及横梁与分型面夹角严重超差,即便是分型面连接横梁、安装面预留机加工余量,但如果变形较大,在机
4、加工过程中很可能出现“过加工”或“欠加工”的情况,导致机加工部位厚度不一致甚至加工不起来,以致于无法通过机加工序达到成型尺寸要求.因此,对于类似支撑多节点相贯连接的枝状构造结构,对零件下料、组对、焊接变形控制提出了较高要求,需要合理设置焊接工艺流程.框体焊接变形原因及影响因素框体焊接变形主要分为两种:纵向收缩变形和横向收缩变形.纵向收缩变形是指纵向缩短,主要发生在对接立梁与横梁焊接处;横向收缩变形是指横向缩短,主要发生在对接立梁与横梁,对接立梁、横梁与斜筋焊接处.影响焊接变形的主要因素是焊接方向和焊接顺序.适当地改变焊接方向,可以使局部焊缝造成的变形减小或相互抵消,从而达到减小总体变形的目的.
5、此外,应尽量采用对称焊接,以减小先焊焊缝在焊件刚性较小时造成的变形.图框体结构示意图焊接变形控制 预留焊接收缩量考虑到焊接枝点较多,各零件组焊过程中存在焊接收缩,零件成型应预留焊接收缩量,分型面两端对接立梁应预留 mm焊接收缩量,各零部件组焊后,框体整体成型精度由机加工序保证.正确的焊接规范整个焊接过程中,为了有效防止变形,组件选用卧式焊接,采用熔深大、焊接热影响区小而热敷效率高的C O气体保护半自动焊的工艺方法,并配合合理的焊接工艺参数,采用手工焊或焊接机器人,焊丝为E R ,直径,焊接参数见表.在保证焊缝质量的前提下,焊缝高度不要过大以减少焊接变形.合理的焊接顺序框体组焊时,为使焊接变形减
6、到最小,应确定好合理的装焊顺序.首先,对接梁、加强筋、对接板组成对接梁组件,两件对接梁组件背靠背点固并焊接,焊后校直,同时短纵筋和相应加厚块组成短纵筋组件,焊后校直;其次,在装点焊接定位工装上装点焊接对接立梁、横梁、斜筋等件.测量长度方向焊接收缩量,裁掉多余部分后焊接厚垫块、端板等其余件.焊接过程中应使用弓形夹等夹具夹紧各对接立梁与横梁等相接位置.表焊接参数电流(A)电压(V)焊速(mm/m i n)气体流量(L/m i n)机器人焊接 手工焊 框体组焊焊缝以短角焊缝和对接焊缝为主,焊缝数量多且集中.要求名焊工同时从中间向四周对称焊接,先焊对接立梁与横梁收缩量较大的对接焊缝,再焊对接立梁、横梁
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