專利名稱：一種型材結(jié)構(gòu)的焊接工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大尺寸型材結(jié)構(gòu)件的焊接工藝方法，屬焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)接坡口焊接是常見的型材焊接連接方式。目前，國(guó)內(nèi)外使用的對(duì)接連接的大尺寸型 材坡口處設(shè)計(jì)有兩種結(jié)構(gòu)，即坡口墊板無(wú)插槽結(jié)構(gòu)和帶插槽兩種結(jié)構(gòu)。參看圖9，坡口墊 板無(wú)插槽結(jié)構(gòu)的一型材處只有坡口斜面，另一型材坡口下面設(shè)有自帶的墊板，通過(guò)將一型 材坡口搭在另一型材的墊板上進(jìn)行組對(duì)而形成焊接坡口。該結(jié)構(gòu)由于型材的尺寸以及工裝 墊塊的平面度均存在一定的公差，所以型材組對(duì)后，坡口兩側(cè)型材的高度出現(xiàn)一定的差值， 即焊前錯(cuò)邊。錯(cuò)邊一般出現(xiàn)在型材第二面坡口處，這是由于第一面焊后產(chǎn)生變形所致。錯(cuò) 邊的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致坡口中用于固定型材的點(diǎn)固焊縫開裂而使工件焊后變形過(guò)大，也可能導(dǎo)致 焊槍不能將坡口處型材徹底熔化而產(chǎn)生未焊透，同時(shí)對(duì)工件焊后坡口處的平面度造成很大 影響，因此坡口墊板處無(wú)插槽結(jié)構(gòu)型材不利于控制坡口處的錯(cuò)邊。參看圖10，坡口帶插 槽結(jié)構(gòu)在不帶墊板型材的一面設(shè)有一插槽，插槽位于坡口下，在與另一帶墊板結(jié)構(gòu)的型材 進(jìn)行組對(duì)時(shí)，可使其墊板插入此型材的插槽之中，通過(guò)插槽約束墊板固定組對(duì)后的坡口， 從而達(dá)到控制型材坡口處的錯(cuò)邊的目的。此種結(jié)構(gòu)的型材已應(yīng)用于軌道車輛中的地板等大 尺寸部件中。通常，焊接過(guò)程坡口帶插槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在型材的正面，型材反面為無(wú)插槽結(jié)構(gòu)。 單面坡口帶插槽結(jié)構(gòu)型材焊接關(guān)鍵的技術(shù)問題是控制工件焊后變形及減少調(diào)修難度，按照 傳統(tǒng)的裝配方式，先裝配正面，即型材帶插槽結(jié)構(gòu)的一面朝上，將此面所有焊縫焊接后， 將工件翻轉(zhuǎn)至反面，即型材無(wú)插槽結(jié)構(gòu)的一面朝上，再對(duì)反面焊縫進(jìn)行焊接。按照這種傳 統(tǒng)的先正裝后反裝的裝配方式進(jìn)行焊接，可以保證工件形成預(yù)期的形狀，即工件正裝放置 時(shí)呈向上凸起的拱形，利于承受向下的壓力。但是，這種傳統(tǒng)的裝配方式在實(shí)際的生產(chǎn)中
暴露出諸多缺點(diǎn)第一，焊接帶有插槽結(jié)構(gòu)的第一面的過(guò)程中，工件的焊接變形，導(dǎo)致無(wú) 插槽結(jié)構(gòu)的第二面焊接時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)邊和坡口收縮，使坡口處不易焊透，嚴(yán)重影響焊縫質(zhì)量， 給工件安全造成隱患；第二，為了控制焊接過(guò)程中產(chǎn)生的錯(cuò)邊，必須在裝配后對(duì)坡口進(jìn)行
密集點(diǎn)固焊接，而焊接每道焊縫前，又必須將點(diǎn)固焊縫進(jìn)行清理以備正式焊接，過(guò)多的點(diǎn) 固焊縫使得點(diǎn)固焊接和清理點(diǎn)固焊縫等焊接輔助工序耗費(fèi)了大量的時(shí)間，大大影響了生產(chǎn)
效率；第三，傳統(tǒng)的裝配方式雖然保證了工件焊后的上凸形狀，但是由于焊接變形過(guò)大，
使工件上凸過(guò)量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出工件平面度的公差，加之上凸一面插槽結(jié)構(gòu)的約束，給調(diào)修造
成極大困難。綜上，從焊縫質(zhì)量、生產(chǎn)效率和焊接變形三個(gè)方面進(jìn)行綜合分析，傳統(tǒng)的先
正裝方式不適于正面插槽結(jié)構(gòu)型材的裝配和焊接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于克服已有技術(shù)的缺陷而提供一種可有效控制焊前錯(cuò)邊且大幅度減少點(diǎn)固 焊縫從而提高工作效率的型材結(jié)構(gòu)的焊接工藝方法。
本發(fā)明所稱問題是以下技術(shù)方案解決的
一種型材結(jié)構(gòu)的焊接工藝方法，用于一面為無(wú)墊板插槽組對(duì)坡口、另一面為帶墊板 插槽組對(duì)坡口的型材焊接，它按如下步驟進(jìn)行
a. 工件反裝將工件反裝，即型材無(wú)墊板插槽組對(duì)坡口的一面向上、型材帶墊板插 槽組對(duì)坡口的一面向下置于工裝上，點(diǎn)固焊縫，調(diào)整坡口處錯(cuò)邊；
b. 反裝焊接將夾具壓卡在反裝的工件兩端及待焊焊縫的相鄰尚未焊接焊縫處，采
用由中間焊縫向兩側(cè)焊縫遞進(jìn)的焊接順序施焊，每道焊縫完成焊接后，待其在室溫下自然
冷后，調(diào)整夾具壓卡位置，繼續(xù)下一道焊縫的焊接，之至本面焊縫全部焊完；
C.工件正裝待第一面所有焊縫完成焊接、自然冷卻至室溫后，松卡所有夾具，將
工件吊裝翻轉(zhuǎn)正裝，即帶墊板插槽的一面向上置于工裝上，根據(jù)工件要求為工件第二面焊
縫的焊接預(yù)置反變形量，點(diǎn)固焊縫；
d.正裝焊接將夾具壓卡在正裝工件兩端，正裝工件中間焊縫上施以壓鐵壓固，采
用由兩側(cè)焊縫口向中間焊縫遞進(jìn)的焊接順序施焊，每道焊縫完成焊接后，待工件在室溫下
自然冷后再繼續(xù)下一道焊縫的焊接，最后焊接中間焊縫施時(shí)將壓鐵吊出施焊。
上述型材結(jié)構(gòu)的焊接工藝方法，所述工件反裝步驟中，焊縫點(diǎn)固段長(zhǎng)度60 70mm，
點(diǎn)固段間距1 3m且由中間焊縫向兩側(cè)焊縫方向點(diǎn)固段間距逐漸減小；所述工件正裝步驟
中，中間焊縫點(diǎn)固段長(zhǎng)度60 70mm，點(diǎn)固段間距1 1. 5m，由中間焊縫向兩側(cè)焊縫方向點(diǎn)
固段間距逐漸加大，至最外側(cè)焊縫點(diǎn)固段長(zhǎng)度60 70mm，點(diǎn)固段間距5 6m。
上述型材結(jié)構(gòu)的焊接工藝方法，所述夾具分為長(zhǎng)夾具和短夾具，其中，短夾具用于
夾卡工件兩端，長(zhǎng)夾具用于夾卡工件中部待焊焊縫的相鄰未焊焊縫；所述壓鐵長(zhǎng)度1. 5m， 壓鐵間距1. 5 2. 5m。
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有大尺寸型材正裝焊接工藝錯(cuò)邊不易控制、點(diǎn)固焊縫過(guò)多的問題進(jìn)行了
改進(jìn)，它改變傳統(tǒng)工藝焊接順序，采用先反裝后正裝的焊接工藝方法，配合夾具使用可充
分發(fā)揮插槽結(jié)構(gòu)約束坡口錯(cuò)邊的優(yōu)點(diǎn)，避免因第一面焊接產(chǎn)生的變形而造成第二面坡口的
錯(cuò)邊和收縮，從而保證了第二面焊縫質(zhì)量；此外，由于第二面坡口無(wú)需裝配調(diào)整而可以直
接進(jìn)行焊接，所以第二面的焊縫焊前只進(jìn)行少量點(diǎn)固即可，大大減少了焊接輔助時(shí)間；再
者，此種方法配合適當(dāng)?shù)暮附禹樞蚝秃盖邦A(yù)置反變形處理，可以保證工件焊后變形基本上
控制在平面度公差允許范圍以內(nèi)，焊后整體變形量很小，只需簡(jiǎn)單的調(diào)修即可滿足最終的
平面度要求。


圖1是工件反裝第一道焊縫待焊示意圖2是圖1的俯視圖3是工件反裝第二道焊縫待焊示意圖4是圖3的俯視圖5是工件反裝第四道焊縫待焊示意圖6是圖5的俯視圖7是工件正裝第六道焊縫待焊示意圖8是圖7的俯視圖9是無(wú)墊板插槽型材組對(duì)坡口示意圖； 圖IO是帶墊板插槽型材組對(duì)坡口示意圖； 圖11是工件反裝面焊縫點(diǎn)固段示意圖； 圖12是工件反裝面焊縫點(diǎn)固段示意圖。
附圖中標(biāo)號(hào)表示如下l.工件；2.短夾具；3.長(zhǎng)夾具；4.無(wú)墊板插槽組對(duì)坡口； 5. 帶墊板插槽組對(duì)坡口； 6.工裝，7.壓鐵；S.墊片；9.焊縫點(diǎn)固段。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明方法針對(duì)坡口帶墊板插槽結(jié)構(gòu)的型材，提供一種先焊接反面無(wú)墊板插槽坡口、 后焊接正面帶墊板插槽結(jié)構(gòu)坡口的焊接工藝方法，該方法結(jié)合夾具壓卡及壓鐵壓固方式提
供了各焊縫的焊接順序，使其能夠較好地控制大尺寸型材工件焊前錯(cuò)邊和焊后變形，并可 減少焊后調(diào)修難度。以下結(jié)合一個(gè)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例為采 用本方法的軌道客車車體組裝大尺寸鋁型材的焊接過(guò)程。
參看圖1、圖2，焊接第一步將工件1反裝，即型材無(wú)墊板插槽組對(duì)坡口 4的一面向 上、帶墊板插槽組對(duì)坡口5的一面向下置于工裝6上，工裝位于基準(zhǔn)面上。圖中方框內(nèi)的 數(shù)字表示各焊縫的焊接先后順序。用手工焊機(jī)點(diǎn)固焊接此面各焊縫處坡口，對(duì)接坡口處在 點(diǎn)固焊接前預(yù)留約0.5mm間隙，并通過(guò)錘擊、添加壓鐵等方法調(diào)整坡口處的錯(cuò)邊。對(duì)于帶 插槽結(jié)構(gòu)的型材來(lái)講，無(wú)論先正裝還是先反裝，第一面裝配時(shí)所需焊縫點(diǎn)固段的數(shù)量是相 當(dāng)?shù)?。由于第一面焊縫采用從中間焊縫向兩邊焊縫焊接的順序，為了控制因前道焊縫焊接 產(chǎn)生的錯(cuò)邊，較后焊接的焊縫需要點(diǎn)固較多的焊縫，所以第一面中間焊縫所需的焊縫點(diǎn)固 段9的數(shù)量較少，間距較長(zhǎng)，為3m;次外側(cè)兩道焊縫由于較后焊接，焊縫點(diǎn)固段間距2m; 最外側(cè)焊縫最后焊接，焊縫點(diǎn)固段間距l(xiāng)m，點(diǎn)固段長(zhǎng)度為60 70mm。反裝第一面焊縫點(diǎn) 固段的示意圖參看圖ll。焊縫點(diǎn)固后用短夾具2和長(zhǎng)夾具3配合壓卡，其中短夾具壓卡 在工件兩側(cè)外端，長(zhǎng)夾具分別壓卡在第一道焊縫兩側(cè)相鄰尚的未焊焊縫處，即第二道和第 三道焊縫，從而保證焊接待焊焊縫時(shí)待焊煌縫兩側(cè)的未煤焊縫不會(huì)因?yàn)楹附幼冃味谄驴?處產(chǎn)生較大的錯(cuò)邊，同時(shí)保證工件整體的變形趨勢(shì)。清理第一道焊縫坡口內(nèi)的點(diǎn)固焊縫， 對(duì)其焊縫施焊，該道焊縫完成焊接后，等待其在室溫下自然冷卻再進(jìn)行下一道焊縫的焊接。
參看圖3、圖4，焊接第二道焊縫時(shí)短夾具2始終壓卡在工件兩側(cè)未動(dòng)；由于第l道 焊縫己經(jīng)焊接，組成焊縫1的兩型材已經(jīng)成為一個(gè)整體，所以左側(cè)長(zhǎng)夾具3仍然壓卡在第 3道焊縫上，以控制第二道焊縫焊接時(shí)產(chǎn)生的錯(cuò)邊和工件整體的變形，右側(cè)的長(zhǎng)夾具移至 待焊焊縫右側(cè)的第四道未焊焊縫上，以控制該焊縫的錯(cuò)邊，清理第2道焊縫坡口內(nèi)的點(diǎn)固 焊縫，對(duì)第2道焊縫施焊。焊接第三道焊縫時(shí)，左側(cè)長(zhǎng)夾具以與圖3、圖4對(duì)稱的方式壓 卡在第五道焊縫上，右側(cè)長(zhǎng)夾具仍然以圖3、圖4所示位置壓卡在第四道焊縫上不動(dòng)。
參看圖5、圖6，這是型材反裝焊接第四道焊縫壓卡示意圖，焊接該道焊縫，左側(cè)長(zhǎng) 夾具仍然壓卡在第五道焊縫5上，而右側(cè)長(zhǎng)夾具將松卡不再壓卡工件，以防止阻擋焊槍通 過(guò)。同樣當(dāng)焊接第五道焊縫，左側(cè)的長(zhǎng)夾具也松卡不再壓卡工件，只保留短夾具壓卡在工 件最外端。工件反裝的第一面焊完自然冷卻至室溫后，開始第二面的焊接。
參看圖7、圖8，用天車將工件吊起，翻轉(zhuǎn)正裝使帶墊板插槽組對(duì)坡口 5的一面向上 置于工裝上，根據(jù)工件要求在工裝上從工件中間到兩側(cè)分別添加不同厚度的鋁制墊片8， 以預(yù)置焊前反變形量，墊片厚度由中間向兩端對(duì)稱遞減，墊片厚度分別為IO誦，8mm， 6腿。 參看圖12，正裝點(diǎn)固焊縫時(shí)為了防止應(yīng)力過(guò)大，中間焊縫焊縫點(diǎn)固段9的間距比較密集， 為lm，次外側(cè)焊縫點(diǎn)固段間距為3m，最外側(cè)焊縫點(diǎn)固段間距為5左右，每段點(diǎn)固焊縫長(zhǎng) 度60 70mm。此面的焊縫點(diǎn)固段數(shù)量較傳統(tǒng)方法大幅度減少，因而大大地減少了焊接輔 助時(shí)間，明顯提高了生產(chǎn)效率。型材正裝時(shí)長(zhǎng)夾具不再使用，只使用短夾具2始終壓卡工 件最外側(cè)兩端，同時(shí)，在中間焊縫上施加壓鐵7，壓鐵長(zhǎng)度1.5m，壓鐵間距2m，壓鐵與 工件接觸處應(yīng)墊有尼龍塊，避免鐵質(zhì)材料與鋁件直接接觸。正裝焊縫采用從兩側(cè)向中間的 焊接順序，第六道、第七道、第八道、第九道焊縫依次焊完并徹底自然冷卻后，將壓鐵去 除，焊接最后的第十道焊縫，此時(shí)工件只利用兩側(cè)的短夾具壓卡完成焊接即可。焊后，待 工件自然徹底冷卻至室溫后，松卡短夾具，將工件用天車吊出，即完成整道工序。
由圖可見，工件正反面中間焊縫處都沒有設(shè)置插槽結(jié)構(gòu)，這主要是因?yàn)楣ぜ虚g焊縫 下為立筋結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)承載的強(qiáng)度，由于立筋距離中間焊縫較近，在結(jié)構(gòu)上沒有空間再增加 一墊板插槽，而其他焊縫處為斜筋結(jié)構(gòu)，斜筋與焊縫之間有足夠的空間增加插槽。
權(quán)利要求
1.一種型材結(jié)構(gòu)的焊接工藝方法，用于一面為無(wú)墊板插槽組對(duì)坡口、另一面為帶墊板插槽組對(duì)坡口的型材焊接，其特征在于它按如下步驟進(jìn)行a.工件反裝將工件反裝，即型材無(wú)墊板插槽組對(duì)坡口(4)的一面向上、型材帶墊板插槽組對(duì)坡口(5)的一面向下置于工裝(6)上，點(diǎn)固焊縫，調(diào)整坡口處錯(cuò)邊；b.反裝焊接將夾具壓卡在反裝的工件兩端及待焊焊縫的相鄰尚未焊接焊縫處，采用由中間焊縫向兩側(cè)焊縫遞進(jìn)的焊接順序施焊，每道焊縫完成焊接后，待其在室溫下自然冷后，調(diào)整夾具壓卡位置，繼續(xù)下一道焊縫的焊接，之至本面焊縫全部焊完；c.工件正裝待第一面所有焊縫完成焊接、自然冷卻至室溫后，松卡所有夾具，將工件吊裝翻轉(zhuǎn)正裝，即帶墊板插槽的一面向上置于工裝上，根據(jù)工件要求為工件第二面焊縫的焊接預(yù)置反變形量，點(diǎn)固焊縫；d.正裝焊接將夾具壓卡在正裝工件兩端，正裝工件中間焊縫上施以壓鐵壓固，采用由兩側(cè)焊縫口向中間焊縫遞進(jìn)的焊接順序施焊，每道焊縫完成焊接后，待工件在室溫下自然冷后再繼續(xù)下一道焊縫的焊接，最后焊接中間焊縫施時(shí)將壓鐵吊出施焊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的型材結(jié)構(gòu)的焊接工藝方法，其特征在于所述工件反裝歩驟中，焊縫點(diǎn)固段(9)長(zhǎng)度60 70mm，點(diǎn)固段間距1 3m且由中間焊縫向兩側(cè)焊縫方向 點(diǎn)固段間距逐漸減??；所述工件正裝步驟中，中間焊縫點(diǎn)固段長(zhǎng)度60 70mm，點(diǎn)固段間 距l(xiāng) 1.5m，由中間焊縫向兩側(cè)焊縫方向點(diǎn)固段間距逐漸加大，至最外側(cè)焊縫點(diǎn)固段長(zhǎng)度 60 70mm，點(diǎn)固段間距5 6m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的型材結(jié)構(gòu)的焊接工藝方法，其特征在于所述夾具分 為長(zhǎng)夾具和短夾具，其中，短夾具用于夾卡工件兩端，長(zhǎng)夾具用于夾卡工件中部待焊焊縫 的相鄰未焊焊縫；所述壓鐵長(zhǎng)度1.5m，壓鐵間距1. 5 2. 5m。
全文摘要
一種型材結(jié)構(gòu)的焊接工藝方法，屬焊接技術(shù)領(lǐng)域，用于解決大尺寸型材正裝焊接工藝錯(cuò)邊不易控制、點(diǎn)固焊縫過(guò)多的問題。其技術(shù)方案由工件反裝、反裝焊接、工件正裝、正裝焊接等步驟組成。本發(fā)明對(duì)于大尺寸型材焊接采用先反裝后正裝的工藝方法，此方法可充分發(fā)揮插槽結(jié)構(gòu)約束坡口錯(cuò)邊的優(yōu)點(diǎn)，避免因第一面焊接產(chǎn)生的變形而造成第二面坡口的錯(cuò)邊和收縮，從而保證了第二面焊縫質(zhì)量；此外，由于第二面坡口無(wú)需裝配調(diào)整而可以直接進(jìn)行焊接，第二面的焊縫焊前只進(jìn)行少量點(diǎn)固，大大減少了焊接輔助時(shí)間；再者，此種方法配合適當(dāng)?shù)暮附禹樞蚝秃盖邦A(yù)置反變形處理，可以保證工件焊后整體變形量很小，只需簡(jiǎn)單的調(diào)修即可滿足最終的平面度要求。
文檔編號(hào)B23K33/00GK101337306SQ200810055560
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者劉志平, 王秀義, 胡文浩 申請(qǐng)人:唐山軌道客車有限責(zé)任公司