压轮定位焊在钢闸门止水预埋件制作中的应用

郭瑞军，陈晓东，杨艳玲

（山东临水机电设备有限公司，山东 临沂 276000）

泰山橡胶坝兴建于枣庄市薛城区蟠龙河上，京福高速公路高架桥下游300m处，橡胶坝分为2孔，单孔净宽65m，总净宽130m，坝高4.5m；在蟠龙河北堤内建设充排水泵站，兼做管理用房；橡胶坝北侧设船闸1座，净宽7.0m。文章以枣庄市蟠龙河综合整治工程泰山橡胶坝工程船闸为例，介绍预埋件止水座板焊接中压轮定位焊的应用，止水预埋件如图1所示。

图1 钢闸门预埋件止水座板焊接设备

1 船闸止水预埋件拼焊

1.1 船闸止水预埋件拼焊前的准备

为了焊接连续、焊缝美观、减少焊接变形，准备牢固的固定架①，长度为预埋件止水座板长度的2倍，为了便于人工焊接操作，高度定为0.5m，为使用大多数止水预埋件焊接宽度定为0.6m，在固定架顶面两侧安装两道直线导轨道，轨距0.5m。上面安装滑动工作台②，宽度与固定架匹配定为0.6m，要求滑动工作台有一定的强度支撑止水预埋件重量，高度定为0.2m，滑动工作台与固定架用SBR导轨滑块与两道直线导轨道连接，滑动灵活，配合间隙小，运行平稳。滑动工作台有调速电机⑨驱动，电机采用弹性连接，提高电机使用寿命。为把止水预埋件固定在滑动工作台上，在滑动工作台上台面②放线钻孔攻丝，先在滑动工作台台面②上放一道基准线，要求基准线与滑动导轨轴线平行，为固定多种规格预埋件台面做4排丝孔，每排丝孔都和基准线平行，中间两道丝孔间距300mm，孔间距500mm，另两道丝孔平行前两道丝孔，向两侧扩50mm。固定架①中间做压轮固定导向架⑥，压轮上下行程450mm，压轮采用圆钢加工，每端加工一个轴承位，采用高温轴承，压轮固定导向架⑥上下移动采用气缸驱动，这样可以缓冲预止水埋对压轮固定导向架⑥上下阻力。压轮固定导向架⑥两侧各安装一套焊枪固定架⑦，焊枪可以调节高度，也可以转动角度。

1.2 船闸止水预埋件拼焊前的固定

先把滑动工作台②移动到固定架①的一端，把止水预埋件③放到滑动工作台②上，调止水整预埋件③，使止水预埋件③止水面中心线与滑动工作台台面②上基准线左右平行，并且止水预埋件③止水面与滑动工作台台面②水平平行，调好后用螺丝、压板和垫块⑧固定，固定好后把不锈钢止水座板④放到止水埋件③止水面上，对准中心线，把压轮放下压住不锈钢止水座板④一端。调好焊枪固定架⑦的高度和角度。

1.3 船闸止水预埋件拼焊过程

把不锈钢止水座板④中心线与止水埋件③止水面中心线对齐，压轮压住不锈钢止水座板④一端定好位，用电焊机把不锈钢止水座板④后部点焊拼装，点焊点高度为焊缝高度的1/2，根据不锈钢止水板④的厚度和焊丝直径，调整好电流、电压、送气量、焊接速度。

枣庄市蟠龙河综合整治工程泰山橡胶坝工程船闸止水预埋不锈钢止水座板④4mm，采用ER309实心1.0mm的焊丝，焊接电压采用19V，焊接电流采用105A。焊接线能量是根据前期焊接工艺评定得出的最佳数值，因为焊接电流与电弧电压是关键的焊接参数，使焊缝成形良好、飞溅气孔减少、减少焊接缺陷，要把焊接电弧电压和焊接电流相互匹配好，同时也要通过改变送丝速度来调节焊接电流。焊接电弧电流太小，焊接电弧电压太高，焊丝熔化速度快金属飞溅将大大增多；焊接电弧电压太低，则焊丝很容易伸到熔池里，使焊接电弧不稳定。焊接电弧电流太大，焊接电弧电压过大，则金属飞溅特别多，容易产生大量大小不均的气孔；焊接电弧电压太低，使得焊接电弧太短，使焊缝成形不良。

焊接使用氩气与二氧化碳混合气体，气体流量约为8L/min，焊接速度约为1.0m/min，焊接速度过快，气体的保护作用时间短，保护效果就差一些，使焊缝熔滴的冷却速度加快，降低了焊缝的塑性，而且使焊缝成形出现缺陷；反之，焊接速度过慢，焊缝宽度就会明显增加，熔池热量也会太集中，很容易发生焊穿原材等缺陷。一般焊丝伸出导电嘴长度为8mm，如果焊丝伸出长度过长时，容易使焊丝提前过热而熔化加快，结果使焊接熔池极不不稳定、产生大量严重金属飞溅、同时焊缝成形很差和气体对熔池的保护作用也随之减弱；反之，如果焊丝伸出长度过短时，则焊接电流也会大大增加，同时也缩短了喷嘴与焊件之间的距离，造成喷嘴热量集中、金属飞溅物极易粘住或堵塞喷嘴，烧坏了焊嘴堵住保护气体的气流流通。

直流回路中电感对焊接电弧稳定和飞溅也有很大影响，电感值过大，焊接电流增过慢，会产生大颗粒的金属飞溅和焊丝成段爆断，造成断弧或引弧困难；当电感值过小，焊接电流增长过快，会产生很细颗粒的金属飞溅，使焊缝成形出现缺陷。平时盘绕的焊接电缆线就相当于一个附加电感，在焊接调试稳定后，不要轻易挪动盘绕的焊接电缆线。所有焊前准备工作完成，焊接参数设置好，在不锈钢止水板④开始焊接端部设10mm引弧板，在引弧板处开始引弧焊接，两把焊枪同时焊接，减少不锈钢止水板④焊接变形。焊接完成后进行冷却过程校正。

2 压轮定位焊接的优点

1）压轮定位焊接设备操作简单、焊缝质量好。

2）压轮定位焊接完成进行检测，焊缝外观无气孔、无裂纹，止水面平面度、直线符合规范和设计要求。常规焊接步骤多、误差大。

3）效率大幅度提高，根据对枣庄市蟠龙河综合整治工程泰山橡胶坝工程船闸实际实践应用，压轮定位焊接速度快，精度高。枣庄市蟠龙河综合整治工程泰山橡胶坝工程船闸用传统常规焊接用2h，用了压轮定位焊接仅1h，节约了拼装找点的时间。节约了人力物力，提高了效率。

3 质量检测

首先进行了外观检测，表面无裂纹、无焊瘤、无飞溅、无气孔、无夹渣、部分咬边深度小于0.5mm、焊缝直线度达到每300mm长度内1mm，焊接厚度3mm，母体与不锈钢止水座板角焊缝焊接对称小于0.5mm。整体直线度采用2m靠尺加塞尺测量，任意2m范围内最大为1.5mm。同时进行了无损检测，无超规范及设计要求的缺陷，鉴定结果合格。

通过压轮定位焊接在枣庄市蟠龙河综合整治工程泰山橡胶坝工程船闸实际应用中，最终产品外形美观，各验收尺寸符合设计和规范要求，现场安装时能一步到位，可为类似止水预埋件制作提供参考借鉴。