高精度薄板起重机箱型梁制造工艺研究

刘刚++赵宏明

摘 要：起重机是应用于起重行业的典型设备，工业发展使起重机逐步向着轻型化发展，同时对起重机生产制造的质量和精度要求也越来越高，本文以欧式起重机为例，着重对高精度薄板主梁制造工艺进行介绍和分析，希望为相关设计人员提供有益的参考。

关键词：欧式起重机 主梁 制造工艺

中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（c）-0097-03

Abstract： Crane is a typical equipment used in hoisting crane industry， along with the development of the industry gradually toward light development， quality and precision requirements at the same time of crane manufacturing is also more and more high， the European crane as an example， focusing on the high precision plate girder manufacturing process were introduced and analyzed.

Key Words：European style crane； Girder； Manufacturing technology

随着经济的快速发展，我国工业进入腾飞的新阶段。近些年来，工业上对起重机的需求越发多样化，逐步向着轻型化、精益化发展并且得到了广泛使用。沈冶机械公司作为国内大型起重设备及电解铝设备的专业制造厂家，有着生产大型机械设备的设计、焊接、加工能力。欧式起重机是典型的桥式起重机设备，它的设计与生产基于欧洲各国先进的设计理念以及生产制造工艺，其优点是提高了产品的性能，结构上更加轻盈精炼，运行也更为稳定，操作使用方便。基于欧式起重机的各项优点，这就要求对欧式起重机生产制造质量和精度具有严格的要求。本文以沈冶机械公司为出口伊朗南方铝业项目生产制造的欧式起重机为例，从起重机主梁制造工艺入手分析，以有效的工艺设计作为技术保障，使欧式起重机的产品质量得到保证（图1）[1]。

1 主梁制造工艺方案分析及实施

主梁作为起重机的主要部件，其焊接质量的好坏直接影响整个起重机运行及整体质量。本项目欧式起重机在结构设计上具有如下特点。

（1）主梁部件钢板较薄（t≤6mm），主梁宽度尺寸窄（300～450mm），结构容易变形，下料前需要进行板材校型；焊接时还应防止焊接变形，必须确定合适的焊接工艺参数。

（2）主梁及桥架的制造几何参数精度要求高，因此零部件下料必须保证质量，且结构体成型时应重点防止主梁变形。

1.1 工艺分析一（钢板预处理、下料）

由于本項目主梁部件钢板较薄（t≤6mm），使用除锈、校型一体化钢材预处理线在钢板下料前需要对钢板原材料进行除锈、钢板整体进行校型和消应力处理。既可以消除钢板表面的锈蚀、氧化皮等杂质，还能够对钢板表面变形进行校正并可以使钢板的内应力得到释放（图2）。

钢板下料使用德国进口的ESAB数控精细等离子切割机，采取数控编程，双边双枪同时切割，提高了下料切割精度，减少下料尺寸误差，下料后钢板切割边缘齐整，氧化皮少且可自动脱落，下料可杜绝受热引起的钢板变形，而且钢板下料的整体效率得到提高（见图3）。

1.2 工艺分析二（焊接工艺的确定）

从保证焊接质量，提高焊接制造效率及降低主梁焊接变形量方面考虑，焊接工艺是影响主梁焊接质量的重要因素。针对薄板的焊接成形技术进行焊接试验，焊接采取CO2气体保护焊，对接焊缝采用小电流，控制热输入，防止焊接变形的产生。

主梁纵缝角焊缝是主梁最重要的焊缝，为了保证焊接质量和焊缝的外观成型，主梁纵缝角焊缝焊接使用自动焊接小车完成。使用自动焊接小车焊接代替人工焊接，不但可以使焊枪焊接时速度匀速，焊枪摆动稳定，而且焊缝质量稳定，焊接缺陷产生几率低，焊缝成型好，焊接效率高，同时也减少了人工劳动强度（如图4）。

在主梁的焊接制造过程中尽可能地选用对称的构件截面和焊缝位置，这种焊缝位置对称于截面重心，焊后能使弯曲变形控制在较小的范围；尽可能地减少结构上的焊缝数量和焊缝的填充金属量；而且必须有利于减少应力集中。应力集中不仅是降低材料塑性和引起结构脆断的主要原因，而且对结构强度有很坏的影响。为了减少应力集中，应尽量使结构表面平滑，截面改变的地方应平缓和有合理的接头形式；在不影响结构的强度与刚度的前提下，尽可能的减小焊缝截面尺寸或把连续角焊缝设计成断续角焊缝，减小了焊缝截面尺寸和长度，能减少塑性变形区的范围，使焊接应力与变形减少。

1.3 工艺分析三（结构变形控制）

（1）采用反变形法。根据生产中发生变形的规律，预先把焊件人为地制成一个变形，为使这个变形与焊后发生的变形方向相反而数值相等，以达到防止产生残余变形的方法。至于反变形值，应根据材料性质、厚度、坡口型式与大小、焊接方法等来确定。

（2）焊后处理。构件发生焊接变形，可用火焰矫正法和机械矫正法进行矫正。火焰矫正法是利用火焰局部加热时产生压缩塑性变形，使较长的金属在冷却后收缩，来达到矫正变形的目的。矫正的工具，是气焊焊矩。机械矫正是利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形，也可用锤击来延展焊缝金属及其周围压缩塑性变形区域的金属，达到消除焊接变形的目的。

（3）采用对称焊接和非对称焊接。焊接结构中很多焊缝以中性轴对称的，为了防止对称焊缝的变形，采用对称焊抵消焊接变形的方法进行焊接。在实践中，非对称焊缝的结构十分常见，对此，应先焊焊缝少的一侧，后焊焊缝多的一侧。使多焊缝的一侧所造成的变形，抵消前一侧的变形，达到总体变形减小。具体方法可根据变形经验法，确定变形量的大小和方向来解决。

（4）选择主梁结构体组焊装配顺序。编制细化工艺方案，制定合理的组焊装配顺序，可以从一定程度上避免结构体焊接变形的产生。主梁结构体整体组焊方案采取倒装法，即在安装平台上先铺设上盖板，然后以上盖板为基础组焊腹板，最后组焊下盖板，完成整体主梁结构体组焊（如图5所示）。

2 结语

本文通过对欧式起重机主梁特殊结构的制造工艺进行分析，所采用的工艺方法在主梁组焊制造过程中得到了实践应用，打破了传统的起重机主梁制造工艺方案束缚，对实现主梁制造的系列化、提高起重机制造品质、促进起重机生产的技术进步有着积极的作用，严格规范装焊工艺，采用合理的组装顺序和制造工艺，为欧式起重机主梁的制造提供了有益的参考，取得如下成果。

（1）新设备经实践操作证明，采用机械操作替代人工操作，显著降低了人工的劳动难度和劳动强度，大幅提高了生产效率。

（2）新思维、新工艺方法的运用，使得主梁制造质量和工作效率均得以大幅度提高，目前该工艺方法已广泛应用于该公司欧式起重机主梁的焊接生产中，产品各项指标均达到设计要求，质量全部合格，应用效果显著，目前部分产品已经制造完成发至用户现场（图6）。

参考文献

[1] 李家森，刘红枫.欧式天车主梁焊接工艺分析[J].金属加工：热加工，2014（14）：57-58.