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        高鐵預(yù)制梁定位網(wǎng)鋼筋智能焊接設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用

        2021-04-01 03:50:18楊基好
        關(guān)鍵詞:胎具焊接設(shè)備半成品

        楊基好

        (中鐵十局,濟(jì)南250000)

        1 工程概況

        1.1 工程概述

        中鐵十局廊坊制梁場位于河北省廊坊市廣陽區(qū)萬莊鎮(zhèn)境內(nèi),新建城際鐵路聯(lián)絡(luò)線一期工程線路里程DK22+827 線路左側(cè),占地面積170 畝(0.11km2)。承擔(dān)新建城際鐵路聯(lián)絡(luò)線一期工程廊坊東站前特大橋、廊坊特大橋、新航城特大橋、動(dòng)車走行線左線特大橋、動(dòng)車走行線右線特大橋共計(jì)460 孔箱梁的預(yù)制施工任務(wù)。預(yù)制箱梁預(yù)應(yīng)力管道位置偏差會(huì)直接影響高鐵箱梁耐久性,規(guī)范要求預(yù)應(yīng)力管道定位鋼筋加工、安裝位置尺寸偏差均為2mm,施工過程中控制難度大。

        1.2 國內(nèi)技術(shù)背景

        針對預(yù)制箱梁定位鋼筋加工,采用傳統(tǒng)30mm×30mm 薄角鋼焊接加工的定位網(wǎng)胎具,人工焊接定位網(wǎng)鋼筋,難以保證全部孔道位置誤差≤2mm;且在使用過程中容易發(fā)生形變,影響定位網(wǎng)片精度,人工焊接焊點(diǎn)質(zhì)量難以保證,容易造成開焊,燒傷鋼筋等缺陷。

        為提高定位網(wǎng)鋼筋焊接精度、質(zhì)量,提高工作效率,設(shè)計(jì)研發(fā)了一種電阻焊接形式的箱梁定位網(wǎng)鋼筋智能焊接設(shè)備。

        2 高鐵預(yù)制梁定位網(wǎng)鋼筋智能焊接設(shè)備的設(shè)計(jì)研發(fā)

        箱梁定位網(wǎng)筋智能焊接裝備(見圖1)通過放線盤儲存盤圓鋼筋,利用矯直輪對鋼筋進(jìn)行矯直并儲存至儲料架,通過送絲機(jī)構(gòu)進(jìn)行縱向鋼筋長度精準(zhǔn)送絲至焊接機(jī)構(gòu),橫向鋼筋通過鋼筋儲料箱自動(dòng)落料,由磁鐵吸附至焊接電極處。壓下電極利用電流通過工件及焊接接觸面間所產(chǎn)生的電阻熱,將焊件加熱至塑性或局部熔化狀態(tài),再施加壓力形成焊接接頭的焊接方法。

        圖1 高鐵預(yù)制梁定位網(wǎng)鋼筋智能焊接設(shè)備平面布置圖

        將焊件壓緊在2 個(gè)柱狀電極之間,通電加熱,使焊件在接觸處熔化形成熔核,然后斷電,并在壓力下凝固結(jié)晶,形成組織致密的焊點(diǎn)。這種焊接焊疤小、焊接牢固、不變形。

        焊接完成后,由步進(jìn)機(jī)構(gòu)精準(zhǔn)輸送至剪切機(jī)構(gòu)進(jìn)行剪切,剪切后形成底、腹板半成品鋼筋網(wǎng)片,通過組裝胎具對底板、腹板半成品鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行組裝焊接形成成品定位網(wǎng)片。

        3 高鐵預(yù)制梁定位網(wǎng)鋼筋智能焊接施工工藝

        高鐵預(yù)制梁定位網(wǎng)鋼筋智能焊接施工工藝流程如圖2 所示。

        圖2 高鐵預(yù)制梁定位網(wǎng)鋼筋智能焊接施工工藝流程圖

        3.1 鋼筋的預(yù)矯直

        預(yù)矯直機(jī)構(gòu)采用五輥式交錯(cuò)方式,從2 個(gè)90°垂直方向?qū)︿摻钤倪M(jìn)行矯直。

        圖3 高鐵預(yù)制梁定位網(wǎng)鋼筋智能焊接的鋼筋預(yù)矯直

        3.2 鋼筋儲料

        預(yù)矯直后的鋼筋經(jīng)牽引機(jī)構(gòu)牽引進(jìn)入儲料架儲料,為步進(jìn)機(jī)構(gòu)提供緩沖段,減輕步進(jìn)機(jī)構(gòu)牽引壓力,提高了步進(jìn)機(jī)構(gòu)精確度。

        3.3 鋼筋步進(jìn)

        步進(jìn)機(jī)構(gòu)下輪上設(shè)有齒牙,可以避免鋼筋的打滑現(xiàn)象,提高了網(wǎng)片的尺寸精度和快速的送進(jìn)。

        3.4 主機(jī)焊接

        GWCP500-X 主機(jī)采用橋式回路焊接方式,一次可以焊接2~4 個(gè)點(diǎn),焊接火花小,焊接均勻。主機(jī)可實(shí)現(xiàn)定制角度旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)短鋼筋斜網(wǎng)焊接。主機(jī)可以旋轉(zhuǎn)定制角度,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)片傾斜焊接。

        3.5 定位網(wǎng)鋼筋剪切

        剪切機(jī)構(gòu)為整體式剪切,可在定制方向旋轉(zhuǎn)一定角度,滿足底板定位網(wǎng)片與腹板定位網(wǎng)片不同角度的剪切需求。

        3.6 定位網(wǎng)鋼筋半成品存放

        定位網(wǎng)焊接生產(chǎn)線可生產(chǎn)出的底板與腹板定位網(wǎng)片半成品,分編號擺放在存放架上,可一次性生產(chǎn)多套半成品,提高成品拼焊效率。

        3.7 定位網(wǎng)鋼筋半成品拼裝

        定位網(wǎng)焊接設(shè)備生產(chǎn)的半成品根據(jù)型號選擇相應(yīng)的胎具拼焊成成品。整齊擺放在存放架上,以備施工使用。

        4 工程應(yīng)用及效益分析

        4.1 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

        該機(jī)械與傳統(tǒng)定位網(wǎng)胎具人工焊接相比,焊接效果好,操作方便,工作效率高,提高了工程質(zhì)量和施工技術(shù)水平。該生產(chǎn)線可焊接寬度≤1 500mm 網(wǎng)片,可對任意線材進(jìn)行交叉傾斜角度焊接;該生產(chǎn)線用于將φ5.0mm~φ12.0mm 的冷拔鋼絲、鍍鋅鐵絲、帶肋鋼筋焊接成各種規(guī)格尺寸的網(wǎng)片;采用新型的焊接控制系統(tǒng),更加穩(wěn)定可靠,滿足生產(chǎn)各種規(guī)格網(wǎng)片的生產(chǎn)需求;該設(shè)備采用數(shù)控伺服控制系統(tǒng),精度準(zhǔn)確,效率高、成本低;豐富的人機(jī)互動(dòng)畫面,可直接反饋出故障點(diǎn),減少操作人員查找故障時(shí)間,提高工作效率。

        4.2 效益分析

        高鐵預(yù)制梁定位網(wǎng)鋼筋智能焊接設(shè)備在中鐵十局廊坊制梁場中成功研發(fā)應(yīng)用,安全、經(jīng)濟(jì)、高效,節(jié)約了大量的人力、物力,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。該梁場節(jié)約費(fèi)用34.6 萬元,該設(shè)備按5 個(gè)梁場進(jìn)行折舊考慮,共計(jì)節(jié)約費(fèi)用173 萬元。

        1)電阻焊接設(shè)備,節(jié)省焊條使用:單孔梁定位網(wǎng)焊接需要焊條費(fèi)用約85 元,460×85=39 100 元。

        2)人工焊接單片網(wǎng)片用時(shí)需5min,包含胎具拼裝,鋼筋擺放及焊接,單孔梁用時(shí)約5.5h。定位網(wǎng)筋焊接設(shè)備拼裝單片網(wǎng)片用時(shí)僅需1min,包含底腹板網(wǎng)片擺放,拼焊單孔梁用時(shí)約1h。功效提高約82%,綜合功效分析計(jì)算定位網(wǎng)筋焊接設(shè)備每分鐘出半成品網(wǎng)片4 片,單孔梁需195 片預(yù)計(jì)用時(shí)約0.8h,考慮鋼筋更換等按照1h 進(jìn)行計(jì)算,綜合功效提高約64%。

        計(jì)算460 孔梁定位網(wǎng)焊接總用時(shí)460×5.5=2 530h,按照每天8h 一臺班計(jì)算共需要316 個(gè)臺班,每人每臺班200 元,費(fèi)用合計(jì)約200×2×360=144 000 元。按照功效提高64%計(jì)算約節(jié)省費(fèi)用92 160 元。

        3)高鐵預(yù)制梁定位網(wǎng)鋼筋智能焊接設(shè)備的應(yīng)用,減小成品不合格率,降低原材損耗,單孔梁節(jié)省約100kg 鋼筋,按每噸原材4 500 元計(jì),梁場計(jì)節(jié)省鋼筋材料費(fèi)20.7 萬元;模具加工用型鋼材料費(fèi)節(jié)省30mm 角鋼約350m,按照4 600 元/t 計(jì)算單套網(wǎng)片可節(jié)約2 000 元,按照通常4 套計(jì)算需要8 000 元。

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