关于对T型钢开过渡坡口的工艺研究

王 丽

大连华锐重工起重机有限公司

关于对T型钢开过渡坡口的工艺研究

王 丽

大连华锐重工起重机有限公司

一、概述

本研究是对起重机主要结构关键零部件制造工艺的研究，以实现提升产品焊接质量，提升表面质量，节能降耗，并实现零部件自动化切割。

现起重机偏轨箱型主梁的T型钢与主腹板对接，常规生产过程为：T型钢不开坡口，主腹板开45°单边坡口，焊接时采用埋弧焊并对T型钢与主腹板厚度差处焊接包边(件图1)。此种焊接方法厚薄板厚度差较大时焊接应力集中大、焊接量大、焊接变形大、焊缝成型质量低，因此，提出对T型钢开过渡斜梢坡口进行技术提升(见图2)。

图1 现T型钢与主腹板焊接

图2 预想T型钢与主腹板焊接

二、前期准备工作

2.1 相关标准规定

2.1.1 ISO标准规定：承受动载，当板厚＞3mm时，加工过渡斜面为1：4。

2.1.2 AWS标准规定：不等厚度零件对接接头并承受周期拉伸应力者必须对其中一个零件表面作成不大于1：2.5的斜坡，以形成光滑过渡。这种过渡可以通过将焊缝表面作成斜坡、将较厚件切成斜面或这两种方法的组合来完成。

2.1.3 国标GB/T3811-2008中规定：主要承载结构中不等板厚或板宽的对接，均应从一侧或两侧制成不大于1：4的过渡斜度。

2.2 统计T型钢使用种类，以便于选择切割设备

2.2.1 我厂所有T型钢种类如下：(下列列出H型钢规格，T型钢为H型钢切开使用)(以使用量为序)

①HW400×400×13×21、

②HW414×405×18×28、

③HM588×300×12×20

④HW428×407×20×35、

⑤HM594×302×14×23、

⑥HW350×350×12×19

⑦HN692×300×13×20

单边翼缘板宽度分别为：(200、207、294、214、297、175、346)mm

腹板高度分别为：(179、174.5、130、168.5、128、156、130)mm

腹板厚度分别：(12、13、14、18、20)mm

2.2.2 T型钢切割过渡坡口受T型钢翼缘板及腹板的尺寸限制，传统卡道车切割方法无法摆放切割；而底吸式及侧吸式的运行小车小车外形尺寸大，无法涵盖上述所有T型钢的尺寸范围，因此设计专用切割小车，即切割小车骑于T型钢腹板上运行并切割。

2.3 T型钢开过渡坡口与目前制造优劣对比

表1

T型钢规格HW414×405×18×28、T型钢腹板厚度18mm，主梁腹板厚度12mm，主梁长度25m，以制造单根主梁计算：（见表1）

2.4 试验设计思想

2.4.1 预实现对T型钢立板开坡口，T型钢需将预切割边朝上进行摆放。

2.4.2 设计切割小车，功能是将切割小车固定在T型钢板立板上，小车可在T型的钢板立板上行走，割炬可调整至切割T型钢立板坡口位置(小车先在立板上运行，小车运行的后端对立板切割坡口)。

三、试验内容

(1)利用卡道车切割过渡坡口，以试验过渡坡口的成型性。

(2)研制专用切割小车，专用切割小车切割试验。

(3)专用切割小车切割后T型钢变形测量与分析。

四、试验过程

4.1 过渡坡口成型性试验

4.1.1 利用卡道车切割，T型钢底朝下摆放

将T型钢按图3摆放，气割小车垂直切割，此切割方法割炬角度调整方便，切割过程可控，割后割口均匀。缺点是切割行程太短，仅是气割小车轨道的行程；切割小车需要垫起，操作不便，灵活性差。

图3 T型钢底部朝下摆放切割

4.1.3 卡道车气割试验结果

卡道车切割T型钢过度坡口，可形成均匀的过渡斜梢，切割边尺寸及角度可控性好，操作视野较好。由于此次试验仅对气割割口成型进行试验因此此种切割的工艺方法可行，但需研制专用设备进行自动化切割。

4.2 研制专用切割小车

为规避上述切割缺点，研制专用切割小车，实现自动化切割，以提高生产效率，提高切割质量，提出专用切割小车技术要求，与小车上产厂家进行交流

1、T型钢需底部朝下进行切割

2、小车运行方式为骑在T型钢腹板上

3、预切割过渡坡口的T型钢腹板，厚度范围为10mm~30mm；小车固定骑在立板上可调范围为10mm~30mm，且对于此厚度范围的立板，小车均能紧固固定。

4、预切割坡口的立板，高度范围为150mm~350mm，小车设计制造时需满足此高度范围的运行及切割要求。

5、切割小车夹具，所夹割炬的直径为φ30mm，因此夹具需可调，范围为φ30＋2mm；所夹割炬长度为75mm。

4.3 专用切割小车切割试验

1、T型钢选取规格为HW414×405×18×28-6000，H型钢破开后接长。

2、将接长后的T型钢底面朝下摆放在地面上，预将T型钢18mm厚的腹板切割至12mm的过渡坡口，过渡距离30mm。

3、T型钢为H型钢割开，由于小车骑在T型钢腹板随行运行，为保证切割质量，需将小车此运行面打磨平顺，不得有突然的凸起。

4、将T型钢腹板接长接口焊缝磨平。

5、专用切割小车骑在T型钢腹板上，试运行，运行速度：600mm/min，切割角度约为22度。

6、切割后表面成型均匀，切割质量高，自动化程度高(见图4)。

图4 专用小车切割后

4.4 切割后T型钢变形测量与分析

1、T型钢规格HW414×405×18×28，总长12米，预气割腹板厚度18mm，切割至12mm，过渡长度30mm。

2、旁弯测量

切割前测量：旁弯变形为0；切割后测量：旁弯变形为4mm。

本次切割T型钢为12米长，切割后旁弯变形为4mm，而我厂通用T型钢长度为20~40余米不等。切割后虽产生形变，但由于长度大，而T型钢刚性弱，且旁弯变形小，此旁弯变形对T型钢拼接组装不产生影响。

3、拱度测量

切割前测量：拱度向背弯10mm。(由于H型钢受轧制内应力影响，H型钢从中间破开后，T型钢成自由状态，因此会向背部发生弯曲变形)。

切割后测量：拱度向内弯12mm。(T型钢腹板切割受热产生内弯)。

我厂T型钢与主梁腹板对接，起重机腹板预置下料拱度，T型钢切割过渡坡口后产生内弯，正好与起重机腹板的下料拱度弯曲方向一致，更易于T型钢与腹板的组装拼接。

4、经检测，T型钢开过渡坡口后产生的形变不仅不影响后期与主梁腹板的组装拼接，而且更有益于拼接。

五、结论

5.1 利用专用切割小车对T型钢开过渡坡口工艺可行。

5.2 T型钢开过渡坡口后产生的旁弯形变小，不影响与主梁腹板的组装；产生拱度内弯变形，更有益于与主梁腹板拼接。

5.3 T型钢开过渡坡口后，焊接量减少50%，节约焊材，节约焊接工时；焊后变形减少50%，节约火焰矫正工时；节约氧-乙炔气体；焊后应力集中小，成型美观。