補強板焊接變形控制技術研究

悅 平 范偉利 曾慶華 鄧文星 白志剛

（長治清華機械廠，長治 046012）

補強板焊接變形控制技術研究

悅 平 范偉利 曾慶華 鄧文星 白志剛

（長治清華機械廠，長治 046012）

針對補強板與筒體焊接精度要求難以保證的難題，開展了補強板焊接技術的研究。在詳細分析補強板和筒體焊接結構的基礎上，深入研究了焊接接頭形式，針對補強板與筒體焊接后圓周度、同軸度及垂直度超差問題，提出了整體可調型對正防變形技術方案，保證了脫插口補強板焊接質量和焊接精度，有效控制了焊接變形量，同時提高了焊接可操作性和生產效率。

補強板；焊接精度；防變形；焊接變形量；生產效率

1 引言

脫插口補強板與筒體需在加工后進行筒體內部周邊坡口焊接，焊接變形量需有效控制。由于安裝架和筒體內加強環、加強筋的位置限制，以及筒體焊接位置開口處局部變形，造成脫插口補強板與筒體焊接精度要求難以保證，實際焊接后筒體自身的圓周度、筒體與其它組件的同軸度、脫插口補強板自身的圓度、補強板與其它組件的垂直度存在超差，且返修難度大。該問題將導致其它組件無法正常裝配，轉向偏載等情況。此外，由于筒體中多種障礙物的影響，采用傳統的焊接變形控制措施焊接時，還存在焊接可操作性差、焊接周期長、生產效率低、安全隱患嚴重等問題。為了有效突破這一技術瓶頸，針對工件焊接結構、焊縫接頭形式進行相關研究，需要一種安全、方便、有效的防焊接變形方法。

2 產品簡介

補強板與筒體需在加工后進行筒體內部周邊坡口焊接。脫插口補強板結構如圖2所示。補強板與筒體焊縫接頭形式如表1所示。

表1 焊縫接頭形式

脫插口補強板與筒體內外直徑一致，筒體為長方形通孔，與補強板外形尺寸呈重合狀態。焊接時，將脫插口補強板對正放置在筒體脫插口處，在筒體內部對脫插口補強板進行周邊坡口焊接。

3 現狀分析

脫插口補強板的焊接變形控制方法為傳統的側位頂緊方式，即將防變形裝置放置于筒體內部距離焊接位置一定尺寸處，采用10t螺旋千斤頂施力，將筒體頂緊。此種反變形方式適用于焊前留有余量，焊接變形控制要求低，通過焊后加工保證部件尺寸精度要求的情況。側位頂緊焊接流程見圖2，側位防變形方式見圖3，側位防變形裝置見圖4。

由圖2、圖3、圖4以及實際頂緊、焊接過程及效果可知：傳統的側位頂緊防變形方式安裝最少需要四個人同時操作，且費時、費力，安裝效率低、安全性差；由于動力裝置安裝架、加強環、加強筋等障礙物存在，放置防變形一側施焊困難，焊接時難以保證焊縫質量，焊接效率低；由于防變形裝置遠離脫插口焊縫口，焊接變形難以有效控制。所以，傳統的側位頂緊防變形方式效果差、效率低、焊接可操作性差、安全性差。

必須改進焊接變形控制方法，才能保證脫插口補強板焊接質量，有效控制焊接變形量，提高焊接可操作性和生產效率，杜絕安全隱患。

4 技術方案制定

依據分析結論和技術研究，結合實際情況，提出了新的焊接變形控制方案：脫插口對正頂緊方案。此方案分為兩種，一種為分散型，一種為整體可調型。

4.1 分散型對正防變形技術方案

分散型對正防變形方案增加了焊接防變形頂力，防變形裝置上頂座讓開了焊槍焊接位置和脫插口補強板焊接位置，安裝時上頂座與脫插口補強板對正頂緊后進行焊接。分散型方案流程見圖5，分散型對正防變形方案見圖6，分散型對正防變形裝置見圖7。

分散型對正防變形方案解決了側面反變形焊接的位置弊端，保證了焊縫質量，并可有效控制焊接處的焊接變形量，同時提高焊接效率。但是，該分散型對正防變形裝置安裝時仍需要現場人為支撐上頂座，甚至增加到最少五個工人同時操作，安全問題沒有得到解決，反而增加了有效空間內的安裝困難，但安裝效率低、安全性差。

由于安裝困難和安全隱患主要集中上頂座支撐，所以，提出了一種頂緊裝置整體可調型的脫插口對正頂緊方案：即將上、下頂座固定為一體，可整體安裝，并且可自由伸縮。

4.2 可調型對正防變形技術方案

可調型對正防變形方案在分散型對正防變形方案的基礎上增加了調節裝置，并將兩個頂桿焊接在下頂座，將上頂座、下頂座、拉桿通過調節裝置連接固定為一個調節整體。可調型方案流程見圖8，可調型對正防變形方案見圖9，可調型對正防變形裝置見圖10。

可調型對正防變形裝置放入筒體前將其調整為收縮狀態，放入脫插口補強板位置后，調節伸縮桿，使上、下頂座伸出至撐緊筒體，并調節其軸向位置，使上頂座與脫插口補強板對正，此時整個調整裝置處于安全狀態。放入千斤頂預緊，卸掉調節裝置，千斤頂頂緊筒體后焊接，焊接狀態如圖6所示。焊接完待應力釋放后安裝調節裝置并撐緊，拿掉千斤頂，然后調節裝置回收拿出即可，整個焊接過程一個人即可操作，并且安全、可靠、有效，解決了安裝困難、安全隱患和效率低的問題。可調型對正防變形方案可滿足補強板焊接變形控制要求，可保證焊接質量和焊接精度，且可用于焊接完畢后的校形。

5 效果對比

為了驗證可調型對正防變形方案焊接變形控制的實際效果，對其焊接效果和傳統的側位頂緊方式焊接結果進行了對比，對比情況如表2所示。

表2 防變形控制對比情況

由表2可知，可調型對正防變形的焊接變形控制措施安全、可靠，能保證焊接質量，有效控制焊接變形量，效率是側位防變形控制的8倍。

6 結束語

通過實踐應用證明，該技術方案可有效控制補強板的焊接變形量，保證其焊接質量和焊接精度，同時可大大提高焊接可操作性和生產效率。該技術可廣泛應用于各種工件與圓筒件的焊接變形控制，還可在工件焊后校形領域廣泛推廣應用。

1 成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2002

2 高澤遠.機械設計[M].沈陽：東北工學院出版社，1987

3 付永忠.Solid Edge零件設計教程[M].北京：北京希望出版社，2002

4 陳祝年.焊接設計簡明手冊[M].北京：機械工業出版社，1997

Research on Welding Deformation Control Technology of Reinforcing Plate

Yue Ping Fan WeiliZeng Qinghua Deng Wenxing Bai Zhigang
(Changzhi Qinghua Machinery Factory,Changzhi 046012)

In order to ensure the welding precision of the reinforcing plate and the cylinder,the welding technology of the reinforcing plate was researched in this article.The welding joint form was observed in depth based on detailed analysis of the welding structure of the reinforcing plate and the cylinder.Regarding to the problem of tolerance of circumference,coaxiality and verticality after the welding of reinforcing plate and cylinder body,this paper also developed an overall adjustable anti-deformation technology,which improves the welding quality and welding precision of the reinforcing plate,also efficiently controls the amount of welding deformation,while improving the welding operability and productivity.

reinforcing plate；welding precision；anti-deformation；welding deformation；productivity

悅平（1978-），高級工程師，機械設計與制造專業；研究方向：機械制造及加工工藝。

2016-12-12