文档介绍：箱形梁(柱)内隔板熔嘴电渣焊工艺参数优化设计
[摘要]  本文通过对内隔板等关键部件进行铣边加工,控制几何尺寸和加工精度;对封闭箱形截面构件的翼缘板与内隔板,运用熔嘴电渣焊技术进行焊接;通过焊接熔透性工艺试验,优化焊接工艺参数,选择合适挡板、隔板厚度和组装间隙,确保了焊接质量和生产效率的提高。
[关键词] 箱形截面构件;内隔板;间隙;熔嘴电渣焊;工艺参数优化
1    引    言
        2009年,公司承接了新乡商会大厦工程建设项目,大厦工程用钢板材质全部为Q345B,钢框架箱形结构柱构件共680根,其中,柱壁板设计厚度为30mm、28mm、25mm、22mm、20mm、18mm、16mm的规格基本均分,内隔板设计厚度与平台梁的翼缘板等厚度(内隔板厚度不得小于此厚度),电渣焊口共计7648个。在箱形截面构件制作方面,内隔板熔嘴电渣焊关键部位制作方法和尺寸以及焊接工艺参数, 文献资料报导较少。现结合新乡商会大厦工程,对箱形构件制作工艺进行改进和焊接工艺试验,优化工艺流程和焊接参数,以满足工程建设的质量和进度要求。
2    熔嘴电渣焊原理概述
        熔嘴电渣焊是一种利用电流通过导电的液体熔渣所产生的电阻热作为热源使金属熔化的熔焊方法,是电渣焊的一种。该方法适合焊接较厚的工件,只要求工件边缘保持一定的装配间隙,不需要开坡口,就能一次成形, 生产效率高,金属熔池的凝固速率低, 熔池中的气体以及杂质容易浮出进入熔渣中,不易产生气孔和夹渣等缺陷, 因此也较适用于钢结构箱形梁(柱)内隔板部位焊口的焊接。内隔板的接口型式如图1所示,它利用焊丝和固定在工件间隙中并与工件绝缘的熔化嘴共同作为熔化电极。当焊接启动后,焊丝与引弧板接触产生电弧,利用电弧的热量使助焊剂熔化并形成液态熔渣,熔池达到一定深度时降低焊接电压并增加焊丝送进速度,这样会使焊丝插入渣池熄灭电弧而转入电渣焊过程。
高温熔渣具有一定的导电性,电流通过时在渣池内产生大量的电阻热, 使焊丝、熔嘴、挡板、内隔板和工件边缘熔化,熔化的金属沉积到渣池下面形成金属熔池,随着焊丝金属向金属熔池的过渡,金属熔池不断上升,底部的金属冷却凝固形成焊缝。
3    箱形梁(柱)优化后的制作工艺流程
        大厦建筑质量目标是要拿鲁班奖, 制作过程质量严格控制,工期紧、任务重,没有合适的工艺和高效的生产率是不能按期完成的。针对此情况对工艺流程进行了改进优化,取消在隔板组立机上组装隔板工序,变为地胎组装,为保证熔嘴电渣焊接质量和生产效率,采用隔板周边预留2mm加工余量,组焊好后由箱形线上的端面铣床进行加工(目前还未见报导用端面铣床加工隔板的资料),确保了隔板垂直度和平行度,使组装质量显著提高,间隙控制达到了1mm以下,在整个工程电渣焊施焊过程中没出现一例漏渣现象。
        电渣焊道的制孔问题做了多种尝试,查阅了相关资料,包括焊孔怎样制、什么时间制、孔径制多大都进行了试验:首先是在箱形梁(柱)组装成U形后的翼缘板上划出焊道中心线,待箱形四条主焊缝CO2打底焊后再划出焊道中心,用摇臂钻制孔,孔中心位置在腹板坡口上,一是钻孔中心在斜坡母材,一是CO2焊接后的熔敷金属和母材硬度不一,启钻困难。第二是把制孔放在切割好腹板后,在条板上划线钻孔,由于孔径中心偏离腹板边沿,偏钻造成损坏钻头。第三还尝试了用钻模定位等方法都不能满足生产要求。最后摸索出在U 形组装好后用气割的方式进行切割制孔,可以省去划线定位、钻床等工装夹具且工位灵活、效率高,优化后的箱形梁(柱)制作工艺流程见图2所示
影响箱形构件内隔板与壁板熔嘴电渣焊接质量的关键,一个是焊接参数与焊接技术;另一个是箱形构件壁板、内隔板、挡板的加工精度和三者相互装配的间隙质量。如切割加工装配不按工艺要求做和装配前不进行矫正校平,组立后就很难保证接触面不产生过大间隙,当装配间隙>1mm时,就会在电渣焊接时导致漏渣,造成焊接过程中断,箱形构件装配时常出现的缺陷如图3所示。 
4    熔嘴电渣焊接技术
    挡板、隔板切割和坡口加工
        采用数控切割进行切割下料,切割后清理挂渣,同时对挡板、隔板进行检查,检查项目如下:
    挡板、隔板尺寸是否与详图相符合。
    隔板的坡口角度、加工余量、平行度、垂直度是否在公差要求范围之内。
    挡板、隔板是否弯曲,对其进行调直矫平处理。
    隔板组装
    在地胎上进行隔板与挡板装配, 见图4所示。隔板组立也进行了多次优化,起初按传统工艺在隔板组立机上进行组装,需要液压夹紧、电动翻转、天车吊装,动作多、时间长、效率低。也进行了多次改进尝试:第一次改进是甩开隔板组立机,采用人工地胎水平组装