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        鋁合金電塔塔架的焊接變形控制方法

        2014-11-24 08:22:18遼寧忠旺集團(tuán)有限公司鋁合金車體制造廠遼沈111003楊興亮
        金屬加工(熱加工) 2014年2期
        關(guān)鍵詞:焊縫變形工藝

        遼寧忠旺集團(tuán)有限公司鋁合金車體制造廠(遼沈 111003)楊興亮

        鋁合金產(chǎn)品焊接工藝中,除了要保證焊縫質(zhì)量以外,首要解決的就是焊接變形及尺寸精度控制問題。不同的鋁合金焊接產(chǎn)品所要求的工藝特性不同,所以采用的焊接工藝也有所不同。下面著重闡述鋁合金電塔塔架的焊接工藝及焊接變形的控制。

        該項(xiàng)目為國外用于發(fā)電設(shè)備的鋁合金電塔塔架,主要有以下幾個方面的要求:①焊縫外觀均勻美觀,不允許有焊接弧灰。②平面度和寬度尺寸公差均保證在2mm以內(nèi)。③所有組成鋁合金塔架的材料牌號為6082-T6。④塔架長度規(guī)格從2~6m不等,結(jié)構(gòu)形式各有不同,如圖1所示。

        圖1

        1.工藝分析

        此產(chǎn)品屬于鋁方管框架焊接結(jié)構(gòu),鋁型材切割加工后進(jìn)行組焊;焊縫位置點(diǎn)分布多,且焊縫分布不均勻。焊縫類型有平焊縫、角焊縫等形式。焊接方式采用手工TIG焊,焊絲采用φ3.2mm 4043牌號的鋁焊絲。

        根據(jù)產(chǎn)品的工藝特點(diǎn)分析制定工藝路線,為減少焊接變形,一般首先會考慮設(shè)計(jì)塔架的整體翻轉(zhuǎn)焊接工裝,但對于此種產(chǎn)品,將會產(chǎn)生以下問題:

        第一,工裝制作較復(fù)雜,并且由于塔架規(guī)格較多,焊接工裝數(shù)量多且都不能夠通用,工裝制作的成本投入大、制作周期較長。

        第二,由于塔架焊縫分布不規(guī)則,在施焊過程中,部分焊縫由于空間局限導(dǎo)致不能夠在工裝上進(jìn)行施焊。

        第三,用整體翻轉(zhuǎn)焊接工裝焊接,對于產(chǎn)品的焊接變形問題,工裝的優(yōu)化調(diào)整比較復(fù)雜。而且對于后續(xù)的產(chǎn)品整形工序也比較麻煩,效率低。

        2.工藝改進(jìn)

        鑒于以上分析的三點(diǎn)問題,焊接工藝方案改為:將塔架拆解分成片狀結(jié)構(gòu)件進(jìn)行模塊化焊接(見圖2、圖3),此工藝方案有以下幾大優(yōu)點(diǎn):

        圖2

        圖3

        第一,將不同塔架的片狀結(jié)構(gòu)統(tǒng)一設(shè)計(jì)焊接通用工裝,工裝投入少且制作工期短。

        第二,焊接過程變形較易控制,單片焊接尺寸一致性好,焊后變形人工矯正比較容易。

        按照優(yōu)化后的工藝方案,兼顧片狀結(jié)構(gòu)件焊接工裝的通用性,進(jìn)行焊接工裝的設(shè)計(jì)。由于不考慮工裝的翻轉(zhuǎn),并且部分焊縫在工裝上無法實(shí)現(xiàn)(見圖4),需要將產(chǎn)品從工裝上拆下后,進(jìn)行手工焊接。制定工藝路線為:鋁型材切割下料→在點(diǎn)焊工裝上進(jìn)行片狀結(jié)構(gòu)件的點(diǎn)焊組對→點(diǎn)焊件下工裝進(jìn)行焊縫焊接→工件形狀矯正→塔架的整體組焊。片狀件點(diǎn)焊工裝結(jié)構(gòu)如圖5所示。點(diǎn)焊工裝由平臺、快速夾鉗、支撐桿和定位塊等組成。

        圖4

        圖5

        點(diǎn)焊工裝上的支撐桿根據(jù)不同塔架的寬度制作成不同的長度,防止點(diǎn)焊時外側(cè)邊框向內(nèi)收縮導(dǎo)致寬度變窄,支撐桿長度比產(chǎn)品內(nèi)寬增加0.5~1mm,支撐時起到反變形作用。

        點(diǎn)焊后的片狀工件從工裝上拆下后進(jìn)行焊縫的手工焊接,由于圖4焊縫結(jié)構(gòu)焊接收縮的作用,外框邊梁在沒有斜支撐處,焊后產(chǎn)生很大的收縮變窄(見圖6),形成腰形狀。

        經(jīng)過現(xiàn)場反復(fù)試焊并分析變形數(shù)據(jù),我們設(shè)計(jì)了一種可調(diào)式脹形裝置(見圖7)。該裝置可以適用不同寬度規(guī)格的片狀工件,在焊接時根據(jù)焊后寬度尺寸適時調(diào)節(jié)脹形寬度。運(yùn)用此裝置經(jīng)小批量焊接生產(chǎn),產(chǎn)品焊后寬度尺寸公差均控制在2mm以內(nèi),大大減少了后續(xù)的矯形勞動強(qiáng)度。對于焊接變形控制,效果明顯。

        圖6

        圖7

        每種規(guī)格塔架將其分成類似上述片狀結(jié)構(gòu)件,焊接時通過以上措施保證了焊接后片狀工件尺寸及平面度的一致性。在進(jìn)行塔架整體組焊時,很好地保證了整體塔架的最終焊后尺寸和幾何公差要求。

        塔架的整體組焊工序同片狀結(jié)構(gòu)件焊接方法類似。每種塔架設(shè)計(jì)一套整體組對點(diǎn)焊工裝,將兩個片狀工件和斜支撐按照圖樣尺寸組對點(diǎn)焊后,再通過脹形裝置手工焊接塔架的所有焊縫。由于塔架重量較輕,所以在手工焊接時根據(jù)最適宜焊工焊接手法的焊接角度來調(diào)整放置工件,以達(dá)到最佳的焊縫質(zhì)量。

        3.結(jié)語

        該塔架項(xiàng)目規(guī)格較多,結(jié)構(gòu)形式看似簡單,但如果盲目地進(jìn)行焊接工裝設(shè)計(jì),不但增加了工裝的投入成本,而且工裝在使用過程中對于產(chǎn)品的變形控制,并不一定有很好的效果。所以我們在項(xiàng)目開發(fā)過程中,要開放性的思考問題,將復(fù)雜的問題簡單化。利用一些巧妙的方法,會起到一些意想不到的效果。

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