250 t橋式天車小車架裝焊制造新工藝

劉立良 吳 瓊 高志剛

（天津賽瑞機(jī)器設(shè)備有限公司，天津 300301）

起重機(jī)械按其功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，大致可以分為4大類:輕、小型起重設(shè)備、橋式起重機(jī)、臂架式起重機(jī)和升降機(jī)。

2009年我公司設(shè)計(jì)制造的印尼250 t天車，就屬于橋式起重機(jī)，特點(diǎn)是可以使掛在吊鉤或其他取物裝置上的重物在空間實(shí)現(xiàn)垂直升降或水平運(yùn)移。

橋式起重機(jī)（圖1）包括:起升機(jī)構(gòu)，大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)沿鋪設(shè)在大車上的軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，起升機(jī)構(gòu)就可以充分利用大車下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。依靠這些機(jī)構(gòu)的配合動(dòng)作，可使重物在一定的立方形空間內(nèi)起升和搬運(yùn)。

小車架（圖2）是小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)中的重要部件，是支承和安裝起升機(jī)構(gòu)與小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的機(jī)架。小車架的主要構(gòu)件有:2根順著小車軌道的縱梁、2根或數(shù)根與之相垂直的連接橫梁。橫梁與縱梁焊在一起形成一個(gè)剛性構(gòu)架。其箱型類的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在整體裝焊制造中常出現(xiàn)焊接變形大、變形后調(diào)形困難、安裝車輪軸承箱的4組彎板超幾何公差要求即車輪組中車輪難共面，致使小車運(yùn)行不平穩(wěn)，存在安全隱患。本文以250 t橋式天車為例介紹小車架的裝焊制造新工藝，解決傳統(tǒng)方法制造中存在的問題。

1 影響小車架的變形因素及控制措施

小車架的主要變形有小車架上平面彎曲變形、小車架4組彎板的位置變形和小車彎板角縮小等變形。

1．1 小車架上平面彎曲變形的原因

（1）組裝小車架的平臺(tái)不平;

（2）小車架各梁焊接時(shí)上蓋板產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象，橫梁、蓋板反變形過大;

（3）各構(gòu)件尺寸偏差大，梁與梁之間的間隙不同，致使焊接變形也不同;

（4）沒有選擇合理的組裝焊接程序，由于上部焊縫多，故小車架整體焊接后易出現(xiàn)彎曲變形;若小車架各梁?jiǎn)为?dú)組裝定位焊下蓋板后焊接4條縱向角焊縫，則可控制撓曲變形;因此小車架宜選擇各梁?jiǎn)为?dú)焊接以控制變形，最后將各梁整體組裝焊接成小車架的方案;

（5）缺少輔助措施。

1．2 小車架4組彎板產(chǎn)生水平差的因素

（1）與4組彎板連接的立板高低不等;

（2）小車架上平面瓢曲變形;

（3）小車架走行梁兩端有撓曲變形;

（4）研配小車架時(shí)4組彎板測(cè)量不準(zhǔn)確等。

1．3 焊接小車彎板角度縮小的原因

（1）腹板切割和彎板壓彎時(shí)的角度偏小;

（2）彎板立板與彎板焊縫收縮使彎板角度縮小。

1．4 小車架變形的控制

在小車架制造過程中，要針對(duì)產(chǎn)生變形的因素對(duì)每道工序加以控制。

（1）小車架制造應(yīng)在平臺(tái)上組裝。平臺(tái)是組裝小車架的基準(zhǔn)面，最好是鑄鋼或鑄鐵平臺(tái);平臺(tái)的地基不得有下沉現(xiàn)象，應(yīng)選擇鋼筋水泥基礎(chǔ);平臺(tái)應(yīng)定期檢查水平度和平面度。

（2）為減小小車架整體焊接變形，應(yīng)分成易控制焊接變形的構(gòu)件分別組裝焊接。我們對(duì)焊接箱形梁有控制撓曲、扭曲和傾斜變形的方法，小車架應(yīng)盡量分成單獨(dú)的梁制造，最后拼成小車架;由于此時(shí)各梁已有較大剛度，且連接焊縫較少，小車架的整體變形就會(huì)減小。

（3）小車架的焊接變形與各板件接頭的間隙有關(guān)。為減小接頭的間隙，組成小車架的各梁要預(yù)先在平臺(tái)上整體預(yù)裝成，打上接頭標(biāo)記，然后再拆開分別組裝焊接。

（4）為控制彎板組件在焊接時(shí)角度變小，立板與彎板應(yīng)有反變形。

（5）為減小小車架瓢曲變形，應(yīng)增加小車架的剛性，可事先將走臺(tái)邊角鋼組裝定位焊在小車架上，再焊接小車架各焊縫。

2 小車架裝焊工藝

小車架（圖3）是由各梁組裝焊接而成。由于鋼板長(zhǎng)度和寬度都比較大，拼接焊縫較多，鋼板焊接時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)內(nèi)應(yīng)力，焊接后產(chǎn)生殘余應(yīng)力，并同時(shí)產(chǎn)生殘余變形。由于焊接變形的校正費(fèi)時(shí)費(fèi)工，所以焊接時(shí)首先考慮的是控制變形和殘余應(yīng)力。

（1）采取合理的焊接順序

在焊縫較多的情況下，應(yīng)根據(jù)焊縫的布置先焊收縮量較大的焊縫，后焊收縮量較小的焊縫;先焊拘束度較大而不能自由收縮的焊縫，后焊拘束度較小而能自由收縮的焊縫;先焊短焊縫，后焊長(zhǎng)焊縫。減小焊接拘束度，拘束度越大，焊接應(yīng)力越大。首先應(yīng)盡量使焊縫在較小拘束度下焊接，盡可能不用剛性固定的方法控制變形，以免增大焊接拘束度。降低焊件剛度，創(chuàng)造自由收縮的條件。因此采取了小車架各梁?jiǎn)为?dú)按圖紙組裝定位焊，即將梁的上蓋板鋪放在平臺(tái)上，劃出筋板和腹板的定位線。首先組裝筋板，每塊筋板側(cè)邊要與上蓋板垂直（可用直角彎尺測(cè)量）。然后組裝定位焊兩腹板，焊接內(nèi)壁焊縫。然后組裝定位焊下蓋板，成為箱形梁。焊接箱形梁4道縱向焊縫，焊接次序見圖4。4條焊縫對(duì)稱施焊，并且分段跳焊，嚴(yán)格控制焊接變形。錘擊減小焊接應(yīng)力，每層焊道焊完后立即用敲渣圓頭小錘均勻敲擊焊縫金屬，使其產(chǎn)生塑性延伸變形，并抵消焊縫冷卻后承受的局部拉應(yīng)力。在各梁?jiǎn)为?dú)組裝焊接后，總體組裝研配小車架。凡是需要研配的梁，接頭處要留研配余量。

（2）焊接參數(shù)的選擇

小車架是由各件鋼板（材料為Q345B）焊接成形。為保證焊縫性能與母材匹配，具有必要的強(qiáng)度，焊縫成分應(yīng)力求與母材相近。但為了防止焊縫有較大的熱裂傾向，焊縫含碳量往往比母材要低。為保證焊縫質(zhì)量和力學(xué)性能要求，選擇的焊接參數(shù)詳見表1。

（3）小車架連接接頭處理

高強(qiáng)螺栓連接的接頭（圖5）處要經(jīng)拋丸處理。小車梁組裝焊接后，還要進(jìn)行如下處理:首先按圖紙尺寸定位焊連接板，鉆出所有的孔;然后鏟掉連接板，并打上標(biāo)號(hào)，用砂輪磨掉定位焊肉;接著按圖紙尺寸劃出接口的氣割線，按氣割線火焰切割腹板（蓋板待小車架組裝后割開）;最后腹板上的連接板用1/4～1/3數(shù)量的螺栓擰上。

表1 焊接參數(shù)

（4）彎板組合件的裝配焊接

為補(bǔ)償彎板組合件焊接時(shí)彎角的縮小，立板下料時(shí)應(yīng)大于90°（反變形），用直角彎尺測(cè)量應(yīng)有1 mm間隙，可用數(shù)控切割或靠模切割保證。彎板壓成彎角的要求同立板。立板與彎板按圖紙尺寸組裝定位焊成彎板組合件，焊后整形使彎板成90°角。

（5）小車架整體焊接

小車架整體焊接應(yīng)在小車架整體組裝定位焊后進(jìn)行。焊接次序應(yīng)先焊小車架各梁的連接接頭焊縫，先從里向外焊，然后將小車架底面朝上放在平臺(tái)或平地上，焊接小車架底面的各焊縫。并將小車架翻轉(zhuǎn)180°，正面朝上放在平地上焊對(duì)接焊縫，焊前用氣刨和風(fēng)鏟開坡口?？稍谛≤嚰芸傮w組裝焊接后，按接口切割線火焰切割上、下蓋板，再將聯(lián)接板用2/3數(shù)量的螺栓擰緊。

3 結(jié)語(yǔ)

新工藝解決了橋式天車小車架裝焊制造生產(chǎn)時(shí)安裝車輪軸承箱4組彎板壁厚減薄、幾何公差超差等影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題。新工藝屬于箱型類工件制作的典型工藝，是改變傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)大型非精密制作結(jié)構(gòu)件的一次嘗試。小車架已經(jīng)成功安裝于250 t天車上，現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行良好，贏得了客戶的好評(píng)。