钢机柜焊接加工的工艺分析与对策

陶本雄 贺晓江 屈柯斌

【摘 要】钢机柜进行焊接加工时，变形是不可避免的。本文主要结合钢结构焊接机柜的实践，总结出加工工艺心得，为以后焊接钢机柜加工积累宝贵经验。

【关 键 词】钢机柜；焊接变形；加工；强度

【中图分类号】 P755.1【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0226-01

在我公司的众多产品中，钢机柜是其中应用普遍、加工难度较大的一种类型，对加工者的技术水平要求相对较高。钢结构机柜大多采用焊装结构。一般机柜的尺寸精度、形位公差要求严格；机柜整体牢固可靠，设备安装方便，配合电气设计安装需要符合总体设计要求；电磁屏蔽性好，“三防”及抗振性能优良。为了保证设计要求，焊装结构机柜就要在焊接坡口设计、焊接方法的选择、焊接工艺、矫正变形等方面入手，找到最佳的加工工艺方案。以下以我公司某种钢结构机柜为例做一浅析。

1 工艺方法分析

有焊接就可能产生变形，本机柜框架是焊接装配结构。为了防止焊接中产生的位移变形，在加工工艺上通过预先制作专用定位工装来保证重要尺寸精度。这样在焊接过程中就能够确保设计尺寸精度要求。如果这些重要部位尺寸精度，由于焊接产生变形而达不到设计要求，那么和机柜配套设计的零件及插箱将不能顺利安装。在焊接方式上为了尽量减小焊接过程中产生的应力变形，机柜采用二氧化碳气体保护焊焊接，通过实际加工验证效果很好。二氧化碳焊焊接钢机柜优点如下：

1） 电弧的穿透力强，厚板焊接时坡口的钝边可设计得稍大一些；

2） 焊接电流密度大，焊丝熔化率高，焊后一般不需清渣；

3） 二氧化碳气体价格便宜，二氧化碳保护焊比普通电弧焊的生产成本低，生产率比普通的电弧焊高1～3倍；

4） 电弧热量集中，受热面积小，焊接速度快，对薄壁构件焊接质量高，焊接变形小，同等条件下可代替气焊。

5）设备操作简单，焊缝成型好，焊接质量高，变形量相对较小。

焊接次序则考虑到由于所焊接部位的间隙不同，应先焊接间隙小的部位，再焊接间隙大的部位，这样有利于减少焊接造成的构件变形。多层焊的每道焊完后，必须将焊渣、飞溅及焊疤清除干净，并经确认无裂纹缺陷后，再焊下一道。对钢机柜构件采取焊接施工时，引弧应在垫板、帮条形成焊缝的部位进行，禁止烧伤主筋。在焊接钢机柜过程中应即时清除焊渣、飞溅，确保焊缝表面光滑且焊缝余高平缓过渡、弧坑应填满。焊接关键是要选用合适的电流、应当防止电流过大、电弧拉得过长、控制好焊枪的角度和运弧的方法。

2 工艺方案及优化处理

2.1基本要求和加工难点

（1） 机柜外形尺寸约1700X1100X600，上下一般分为三到五层，大多由30～60余个零部件组成，结构复杂；

（2） 尺寸精度、形位要求、强度要求、美观要求均较高；

（3） 机柜各种类型孔多达数百个，形状各异；

（4） 加工的难点主要为：变形大、矫正困难、空间关联尺寸的精度要求难以保证。

2.2加工方法分析

通过大量的生产实践，我对钢机柜加工方法总结了以下几点：

（1）首先仔细消化图纸，与设计师详细沟通，对机柜结构做到心中有数。

（2）其次规划好装配顺序，一般为零件—组件—部件—总成，这样就化解了加工难度，将复杂的机柜整件分解为相对容易能保证精度的小部件、组件。

（3）将难度最大的地方、最易出现问题的部分提前采取预防、避免的措施，比如采用自制工装、夹具、定位样板、心轴、钻孔样板等，利用这些工具保证精度要求。

（4）装配过程中焊接变形问题是解决的难点和重点。

2.3装配过程中焊接变形问题优化处理

（1）只要条件允许，把机柜分成若干个结构简单的部件，单独进行焊接，将变形在部件中消除，然后再总装成整件。

（2）选择合理的装配焊接顺序

在焊缝较多的组装条件下，应根据构件形状和焊缝的布置，采取先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝；先焊拘束度较大而不能自由收缩的焊缝，后焊拘束度较小而能自由收缩焊缝的原则。比如：主梁的焊接装配，对于焊缝非对称布置的结构，装配焊接时应先焊焊缝少的一侧。

（3）采用反变形法来减小焊接变形：这是生产中经常使用的行之有效

（5）采用热平衡法：焊接时，在与焊缝对称的位置，用气体火焰与焊接同步加热，使加热区和焊缝产生同样的膨胀变形，焊后其一致收缩，则可以防止弯曲变形。

2.4焊接变形矫正方法

在机柜的生产过程中，虽然采取各种措施，但焊接变形总是不能避免。因此，焊接后通常需要采取办法对焊接变形进行矫正。其方法都是设法获得新的变形去抵消或减少原有的变形，从而使零件获得矫正。具体方法有：

（1）手工矫正法：对于单一的弯曲、或波浪变形，通常采用锤子等工具锤击焊件的变形处进行矫正；扭曲变形通常采用两人或多人抬高机柜反方向镦击来消除。

（2）机械矫正法：利用三点弯曲使焊件产生一个与焊接变形方向相反的变形，来矫正焊接变形。比如千斤顶、拉紧器、压力机等将焊件顶直或压平。一般适用于塑性比较好的材料及开敞式的、内部空间的柜体。对于薄板结构的变形可以采用滚压焊缝或逐点挤压焊缝的方法（多见于底板、顶板、壁板的断续焊和点焊）。

（3）火焰加热矫正法：焊接时，利用气体火焰加热构件的伸长部分，使其在较高温度下发生压缩塑性变形，冷却后收缩而变短，使构件的变形得到矫正。需要注意的是，加热温度不宜过高，否则会使金属表面质量受到损坏。一般情况下，加热温度为650℃～800℃。

3 结论

实践证明，通过采取有效的焊接工艺方法和控制焊接变形的措施，焊后采用适当的变形矫正方法，就能确保钢机柜焊接质量和加工精度，为顺利实现后续加工及满足装配质量提供了必要的条件；同时可以简化校正工序，降低操作工的劳动强度，提高生产效率。在钢机柜焊接加工方面积累了宝贵经验，提高了我公司市场竞争能力，为进一步提高产品质量打下了一个良好的基础。

参考文献

[1]《焊接技术与高招》机械工业出版社，朱颖主编，2011年版

[2]《焊接变形的控制与矫正》机械工业出版社，付荣柏主编，2006年版

[3] 《焊接结构》机械工业出版社，田锡唐主编，1992年版