鋼機柜焊接加工的工藝分析與對策

陶本雄 賀曉江 屈柯斌

【摘 要】鋼機柜進行焊接加工時，變形是不可避免的。本文主要結合鋼結構焊接機柜的實踐，總結出加工工藝心得，為以后焊接鋼機柜加工積累寶貴經驗。

【關 鍵 詞】鋼機柜；焊接變形；加工；強度

【中圖分類號】 P755.1【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0226-01

在我公司的眾多產品中，鋼機柜是其中應用普遍、加工難度較大的一種類型，對加工者的技術水平要求相對較高。鋼結構機柜大多采用焊裝結構。一般機柜的尺寸精度、形位公差要求嚴格；機柜整體牢固可靠，設備安裝方便，配合電氣設計安裝需要符合總體設計要求；電磁屏蔽性好，“三防”及抗振性能優良。為了保證設計要求，焊裝結構機柜就要在焊接坡口設計、焊接方法的選擇、焊接工藝、矯正變形等方面入手，找到最佳的加工工藝方案。以下以我公司某種鋼結構機柜為例做一淺析。

1 工藝方法分析

有焊接就可能產生變形，本機柜框架是焊接裝配結構。為了防止焊接中產生的位移變形，在加工工藝上通過預先制作專用定位工裝來保證重要尺寸精度。這樣在焊接過程中就能夠確保設計尺寸精度要求。如果這些重要部位尺寸精度，由于焊接產生變形而達不到設計要求，那么和機柜配套設計的零件及插箱將不能順利安裝。在焊接方式上為了盡量減小焊接過程中產生的應力變形，機柜采用二氧化碳氣體保護焊焊接，通過實際加工驗證效果很好。二氧化碳焊焊接鋼機柜優點如下：

1） 電弧的穿透力強，厚板焊接時坡口的鈍邊可設計得稍大一些；

2） 焊接電流密度大，焊絲熔化率高，焊后一般不需清渣；

3） 二氧化碳氣體價格便宜，二氧化碳保護焊比普通電弧焊的生產成本低，生產率比普通的電弧焊高1～3倍；

4） 電弧熱量集中，受熱面積小，焊接速度快，對薄壁構件焊接質量高，焊接變形小，同等條件下可代替氣焊。

5）設備操作簡單，焊縫成型好，焊接質量高，變形量相對較小。

焊接次序則考慮到由于所焊接部位的間隙不同，應先焊接間隙小的部位，再焊接間隙大的部位，這樣有利于減少焊接造成的構件變形。多層焊的每道焊完后，必須將焊渣、飛濺及焊疤清除干凈，并經確認無裂紋缺陷后，再焊下一道。對鋼機柜構件采取焊接施工時，引弧應在墊板、幫條形成焊縫的部位進行，禁止燒傷主筋。在焊接鋼機柜過程中應即時清除焊渣、飛濺，確保焊縫表面光滑且焊縫余高平緩過渡、弧坑應填滿。焊接關鍵是要選用合適的電流、應當防止電流過大、電弧拉得過長、控制好焊槍的角度和運弧的方法。

2 工藝方案及優化處理

2.1基本要求和加工難點

（1） 機柜外形尺寸約1700X1100X600，上下一般分為三到五層，大多由30～60余個零部件組成，結構復雜；

（2） 尺寸精度、形位要求、強度要求、美觀要求均較高；

（3） 機柜各種類型孔多達數百個，形狀各異；

（4） 加工的難點主要為：變形大、矯正困難、空間關聯尺寸的精度要求難以保證。

2.2加工方法分析

通過大量的生產實踐，我對鋼機柜加工方法總結了以下幾點：

（1）首先仔細消化圖紙，與設計師詳細溝通，對機柜結構做到心中有數。

（2）其次規劃好裝配順序，一般為零件—組件—部件—總成，這樣就化解了加工難度，將復雜的機柜整件分解為相對容易能保證精度的小部件、組件。

（3）將難度最大的地方、最易出現問題的部分提前采取預防、避免的措施，比如采用自制工裝、夾具、定位樣板、心軸、鉆孔樣板等，利用這些工具保證精度要求。

（4）裝配過程中焊接變形問題是解決的難點和重點。

2.3裝配過程中焊接變形問題優化處理

（1）只要條件允許，把機柜分成若干個結構簡單的部件，單獨進行焊接，將變形在部件中消除，然后再總裝成整件。

（2）選擇合理的裝配焊接順序

在焊縫較多的組裝條件下，應根據構件形狀和焊縫的布置，采取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焊縫的原則。比如：主梁的焊接裝配，對于焊縫非對稱布置的結構，裝配焊接時應先焊焊縫少的一側。

（3）采用反變形法來減小焊接變形：這是生產中經常使用的行之有效

（5）采用熱平衡法：焊接時，在與焊縫對稱的位置，用氣體火焰與焊接同步加熱，使加熱區和焊縫產生同樣的膨脹變形，焊后其一致收縮，則可以防止彎曲變形。

2.4焊接變形矯正方法

在機柜的生產過程中，雖然采取各種措施，但焊接變形總是不能避免。因此，焊接后通常需要采取辦法對焊接變形進行矯正。其方法都是設法獲得新的變形去抵消或減少原有的變形，從而使零件獲得矯正。具體方法有：

（1）手工矯正法：對于單一的彎曲、或波浪變形，通常采用錘子等工具錘擊焊件的變形處進行矯正；扭曲變形通常采用兩人或多人抬高機柜反方向鐓擊來消除。

（2）機械矯正法：利用三點彎曲使焊件產生一個與焊接變形方向相反的變形，來矯正焊接變形。比如千斤頂、拉緊器、壓力機等將焊件頂直或壓平。一般適用于塑性比較好的材料及開敞式的、內部空間的柜體。對于薄板結構的變形可以采用滾壓焊縫或逐點擠壓焊縫的方法（多見于底板、頂板、壁板的斷續焊和點焊）。

（3）火焰加熱矯正法：焊接時，利用氣體火焰加熱構件的伸長部分，使其在較高溫度下發生壓縮塑性變形，冷卻后收縮而變短，使構件的變形得到矯正。需要注意的是，加熱溫度不宜過高，否則會使金屬表面質量受到損壞。一般情況下，加熱溫度為650℃～800℃。

3 結論

實踐證明，通過采取有效的焊接工藝方法和控制焊接變形的措施，焊后采用適當的變形矯正方法，就能確保鋼機柜焊接質量和加工精度，為順利實現后續加工及滿足裝配質量提供了必要的條件；同時可以簡化校正工序，降低操作工的勞動強度，提高生產效率。在鋼機柜焊接加工方面積累了寶貴經驗，提高了我公司市場競爭能力，為進一步提高產品質量打下了一個良好的基礎。

參考文獻

[1]《焊接技術與高招》機械工業出版社，朱穎主編，2011年版

[2]《焊接變形的控制與矯正》機械工業出版社，付榮柏主編，2006年版

[3] 《焊接結構》機械工業出版社，田錫唐主編，1992年版