大型钢结构件的骨架定型法焊接成型

摘 要：大型钢结构件的焊接成型，如何保证成型精度是行业一直探索的课题。本文根据自身工作实践，总结出利用骨架定型法，即利用筋板等骨架的刚度，对大型构件整体进行定型，最后在不产生较大应力的情况下，做出合格稳定的产品。

关键词：大型钢构；骨架定型；以内定外

1 问题提出

随着设备制造技术的发展，大型焊接结构件的应用越来越多，要求也越来越高。其特点是：尺寸大，单向尺寸几米、几十米，甚至更大的；笨重，单件重量几吨、几十吨，甚至更重；整形困难，大型构件变形后往往难于整形，有的大型构件，人工时效都有一定困难；价值高，一旦出现不可控的变形，必然造成较大的损失。下面介绍一下在长期的工作实践中，我们总结出了骨架定型法工艺技术方案。

2 骨架定型法的概述

骨架定型法，顾名思义就是利用大型构件内部的骨架、筋板等为构件定型。生产实践中，人们往往关注构件的外形即使用面的尺寸和形状，而放松其内部筋板等的精度的控制，即保证外形合格，放宽内部成型要求。这在一般构件时无可厚非的，但对于大型构件的焊接成型，则可以利用骨架的刚度以内定外，对规范成型和减少应力更有利。这种工艺一般是骨架以较高的精度预成型，或者将筋板等以较高的形状和尺寸精度加工，用以“固定”面板、外壳的形状和尺寸等。

3 骨架定型的工艺实践与措施

3.1 网格骨架定型

即先将网格骨架高精度成型，再利用其刚度整体成型。幾年前，我们设计一款40000kN的大型试验设备，其承载平台就是一个长8000mm，宽3900mm，高1200mm，单件重量近百吨的大型构件，受地域加工条件的限制（构件大，不希望长途运输），其表面选择不做机加工，要靠焊接最后达到平面度±1.5mm的使用要求。通过分析，我们利用内部网格状的筋板做定型，工艺措施是：用两个平行割炬同步进行切割下料，同一规格的筋板点组一起上龙门刨加工立筋的边缘，以释放筋板切割边应力，同时保证筋板处于同一高度尺寸，点组时先点组网格状筋板，利用平台让筋板外缘处于同一平面，采取先重点，再轻焊，继之对称施焊的方式的要求，即为了保证稳定性，点组要结实，定型要可靠，初始焊接电流强度要小焊缝要低，主要是成型作用，先固定住网格骨架，然后再对称施焊达到要求，一般地网格状筋板都不需要连续焊缝，在兼顾刚度的情况下，对称布置焊缝，并同步对称焊接，使网格状骨架最后成型的平面度比较理想。骨架焊接成型后，因为施焊比较合理，加上高度尺寸大，刚度即抗弯性能好等，一般都有较高的平面度。同时也可对平面度不理想的部分可以进行局部简单处理，有条件时可以人工时效去应力处理，上加工设备对平面进行加工等。骨架完成后，将面板从一端点组，渐次进行，保证面板贴紧骨架，不可先点组两头或两侧，防止面板不平，使余料及应力不好释放。从一端焊接，让其余的面板处于自由状态，一般的面板与骨架的焊接强度无须过大，抗弯主要靠骨架，面板在使用时一般受拉应力，焊缝满足要求即可。而盖板仅仅采取与筋板多点塞焊即可，这样最后成型的构件，平面度一般都比较理想，即便有条件加工，其加工余量也可以控制得很小。

3.2 边、筋定型

该试验设备有4件主梁，单件主梁长度达十五米，断面尺寸单边超过1000mm，重量超过30吨，且三个面有导向要求，主梁采取钢板拼焊结构。如果该梁成型后变形较大，势必影响后面加工，除非投入更厚的板材，加大余量，这样不但浪费，加工量和工艺难度都相应增加。为此，我们采用内边板和筋板定型的工艺，即将内边板和筋板进行规范切割，将对称边切口进行刨削加工，用它们来强制规范面板平直度及定型效果，再辅以合理的焊接工艺措施，焊接成型后其平直度均比较理想，整体余量控制在3mm以内，为后期的加工创造了良好的条件。而且焊接应力较小，对产品后期使用有利。

4 结论

采取以内定外的方式，利用网格骨架、内侧板、筋板等的刚度和重要面的尺寸、形状精度，对大型构件进行定型，不但成型精度高，变形小，内应力也较小，可供在大型构件的焊接成型时参考。

作者简介：

丛剑（1976-），女，安徽淮北人，供职于安徽省矿业机电装备有限责任公司技术中心。