一种U肋单面焊双面成型装置的制作方法

一种u肋单面焊双面成型装置
技术领域
1.本发明涉及u肋技术领域，特别涉及一种u肋单面焊双面成型装置。


背景技术：

2.正交异性钢桥面板，是钢桥尤其是大跨度钢桥结构中采用最多的一种桥面板结构形式，也是现代钢桥结构重要的标志性成果之一，具有重量轻、承载力高、适用性强等优点。一般的正交异性钢桥面板指在桥面的面板下面采用纵横加强肋加强的结构形式，目前应用最为广泛的正交异性钢桥面板是采用u型纵向加劲肋的结构形式。但该结构形式基于传统的单面熔深焊接方法，规定熔深达到80%，内角根部缺陷与生俱来，不断出现令人头痛的u肋焊趾部位疲劳开裂而失效的问题。
3.大量工程案例表明正交异性钢桥面板的疲劳裂纹主要萌生于焊缝位置，开裂几乎全部发生在内侧根部未熔合的部位。有研究表明该部位采用熔透焊接技术形成的接头整体抗疲劳水平大幅度提高。因此，u肋与桥面板接头要求整体熔透焊接成为当今正交异性桥面板制造最重要的主流技术。
4.目前，主流的u肋熔透自动焊采用的技术方案为： 在u肋内外布置两套焊接装置，分别对u肋内外侧焊缝进行两次焊接，达到u肋焊缝熔透要求。这种施焊方案需在u肋内侧设置小型自动焊机，而内侧焊机因工作故障等因素产生的焊接缺陷难以修复，提高了设备成本，同时需要内外分别施焊，焊缝成型不美观，需要较长的施工时间。


技术实现要素：

5.基于此，本发明提供一种u肋单面焊双面成型装置，该装置在u肋的内部设置有可以随焊接枪同步行走的冷却机构，该冷却机构具有强制冷却和保证外侧焊缝与内侧焊缝同时成型的作用，有效地避免了内侧焊机工作故障等因素产生的焊接缺陷且难以修复的问题，最终保证u肋熔透及成型效果。
6.本发明采用的技术方案是：一种u肋单面焊双面成型装置，用于将u肋与桥面板焊接成型，包括：焊接机构，设置在所述u肋的外侧，具有焊接枪，所述焊接枪设置在所述u肋与所述桥面板的外侧角接缝处；冷却机构，设置在所述u肋的内侧，具有行走驱动箱，焊接时，所述行走驱动箱与所述焊接枪同步行走；其中，所述冷却机构还具有冷却成型导热滑块，所述冷却成型导热滑块设置在所述行走驱动箱的两侧，与所述u肋与所述桥面板的内侧角接缝适配；所述冷却成型导热滑块上开设有成型凹槽，所述成型凹槽的开口朝向所述内侧角接缝；焊接时，所述冷却成型导热滑块跟随所述行走驱动箱与焊接枪同步行走，焊接枪对外侧角接缝进行焊接，外侧角接缝的金属熔化后，一部分液态金属冷却成型，形成外侧焊
缝，另一部分液态金属则进入内侧角接缝，被所述成型凹槽快速冷却成型，形成内侧焊缝，使得外侧焊缝与内侧焊缝同时成型。
7.在本技术公开的u肋单面焊双面成型装置中，所述u肋的两外侧边开设有坡口，使所述u肋与所述桥面板线接触。
8.在本技术公开的u肋单面焊双面成型装置中，焊接时，所述桥面板倾斜设置，所述焊接枪位于所述外侧角接缝的上方。
9.在本技术公开的u肋单面焊双面成型装置中，所述桥面板的倾斜角度为0
°
~70
°
。
10.在本技术公开的u肋单面焊双面成型装置中，所述冷却成型导热滑块为高导热金属材料。
11.在本技术公开的u肋单面焊双面成型装置中，所述冷却成型导热滑块通过销轴安装在行走驱动箱上，销轴上设置有自适应弹簧，所述自适应弹簧位于所述冷却成型导热滑块与行走驱动箱之间，可将冷却成型导热滑块压紧在内侧角接缝处。
12.在本技术公开的u肋单面焊双面成型装置中，所述行走驱动箱具有行走电机滚轮总成，所述行走电机滚轮总成与所述焊接机构信号连接，所述行走电机滚轮总成在同步信号的控制下带动冷却机构随焊接枪在u肋的内部行走。
13.在本技术公开的u肋单面焊双面成型装置中，所述装置还包括循环冷却水箱，所述循环冷却水箱位于所述u肋的外部；所述冷却成型导热滑块的内部设置有冷却通道，所述冷却通道的冷却水进口、冷却水出口与所述循环冷却水箱相连。
14.在本技术公开的u肋单面焊双面成型装置中，所述冷却通道设置在所述冷却成型导热滑块靠近所述成型凹槽的一端，并沿所述成型凹槽的槽底设置。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）该装置在u肋的外侧采用埋弧自动焊机施焊，在u肋的内侧布置可以随焊机同步行走的冷却机构，该冷却机构具有强制冷却和保证外侧焊缝和内侧焊缝同时成型的作用，最终保证u肋熔透及成型效果。该装置的自动化程度高，有效地提高生产效率，充分利用埋弧自动焊的优点，有效保证焊缝外观成型和熔透要求，提高u肋板单元寿命。该焊接方式不需在u肋的内侧施焊，相较目前的施工方法，取消了u肋内焊焊机，减少设备投入和施工工序，缩短焊接时间，提高了工作效率，降低了生产成本，还有效地避免了内侧焊机工作故障等因素产生的焊接缺陷且难以修复的问题。冷却机构随焊接枪同步行走，使得u肋两边的内侧焊缝与外侧焊缝同时成型，一次作业即可完成焊接工作，大大提高了工作效率，焊缝成型更加均匀、美观。
16.（2）冷却成型导热滑块为高导热金属块，起焊缝衬垫的作用，保证埋弧自动焊焊接时坡口的液态金属不流失，进而保证焊缝双面成型，其内部采用循环冷却水降温，保证液态金属与冷却成型导热滑块接触时快速冷却成型，且不发生粘接。
17.（3）冷却成型导热滑块和行走驱动箱之间设置有自适应弹簧，起到保持冷却成型导热滑块与u肋之间适度压紧的作用，同时对冷却成型导热滑块与u肋和桥面板接触面之间的卡阻或障碍进行避让，保证冷却机构通行顺畅。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本技术的u肋单面焊双面成型装置的结构示意图；图2为本技术的冷却机构的结构示意图；图3为本技术的u肋与桥面板的结构示意图；图4为图3中的a处放大图；图5为本技术中一实施例的u肋单面焊双面成型装置的工作示意图；图6为冷却通道的结构示意图；图7为本技术的u肋焊接成型后的剖面图。
20.附图标记：1、u肋；11、外侧角接缝；12、内侧角接缝；13、坡口；2、桥面板；3、冷却机构；31、行走驱动箱；32、行走电机滚轮总成；33、冷却成型导热滑块；34、成型凹槽；35、销轴；36、自适应弹簧；37、冷却通道；38、冷却水进口；39、冷却水出口；4、焊接机构；41、焊接枪；5、外侧焊缝；6、内侧焊缝。
具体实施方式
21.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本技术的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
22.本技术中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
23.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
24.在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
25.请参阅图1~7所示，本技术实施例提供了一种u肋单面焊双面成型装置，主要目的是解决现有施焊装置需在u肋的内侧设置小型自动焊机，而内侧焊机因工作故障等因素产生的焊接缺陷难以修复，提高了设备成本，同时需要内外分别施焊，焊缝成型不美观，需要较长的施工时间的问题。
26.本技术公开的一种u肋单面焊双面成型装置，用于将u肋1与桥面板2焊接成型，包括：焊接机构4，设置在u肋1的外侧，具有焊接枪41，焊接枪41设置在u肋1与桥面板2的外侧角接缝11处。焊接机构4具有两把焊接枪41，焊接枪41用于对u肋的两外侧角接缝11进行焊接，形成外侧焊缝5。焊接机构4为埋弧自动焊机，采用埋弧焊丝+埋弧焊剂组合的焊接技术，具有熔深大、成型美观、自动化程度高等优点。
27.冷却机构3，设置在u肋1的内侧，具有行走驱动箱31，焊接时，行走驱动箱31与焊接枪41同步行走。u肋1内侧的冷却机构3随行走驱动箱31与外侧的两把焊接枪41同步行走，冷却机构3用于对液态金属快速冷却成型，加快形成内侧焊缝6和外侧焊缝5，其自动化程度高，使得u肋两边的内侧焊缝6与外侧焊缝5同时成型，能有效地提高生产效率。
28.其中，冷却机构3还具有冷却成型导热滑块33，冷却成型导热滑块33设置在行走驱动箱31的两侧，与u肋1与桥面板2的内侧角接缝12适配。冷却成型导热滑块33起焊缝衬垫的作用，保证内侧焊缝6成型及熔透，还可保证焊接枪41焊接时u肋1内的液态金属不流失，进而保证内侧焊缝6成型。
29.冷却成型导热滑块33上开设有成型凹槽34，成型凹槽34的开口朝向内侧角接缝12。成型凹槽34可以保证内侧焊缝6成型。成型凹槽34的形状为内侧焊缝6的形状，优选为弧形，可保证冷却机构3行走顺畅，内侧焊缝6成型美观。
30.焊接时，冷却成型导热滑块33跟随行走驱动箱31与焊接枪41同步行走，焊接枪41对外侧角接缝11进行焊接，外侧角接缝11的金属熔化后，一部分液态金属冷却成型，形成外侧焊缝5，另一部分液态金属则进入内侧角接缝12，被成型凹槽34快速冷却成型，形成内侧焊缝6，使得外侧焊缝5与内侧焊缝6同时成型。
31.本技术是在u肋1的外侧采用埋弧自动焊机施焊，在u肋1的内侧布置可以随焊机同步行走的冷却机构3，该冷却机构3具有强制冷却和保证内侧焊缝6与外侧焊缝5同时成型的作用，最终保证u肋1熔透及成型效果。该装置的自动化程度高，有效地提高生产效率，充分利用埋弧自动焊的优点，有效保证焊缝外观成型和熔透要求，提高u肋1板单元寿命。同时该焊接方式不需在u肋1的内侧施焊，相较目前的施工方法，取消了u肋1内焊焊机，减少设备投入和施工工序，缩短焊接时间，提高了工作效率，降低了生产成本，还有效地避免了内侧焊机工作故障等因素产生的焊接缺陷且难以修复的问题。冷却机构3随焊接枪41同步行走，使得u肋两边的内侧焊缝6与外侧焊缝5同时成型，一次作业即可完成焊接工作，大大提高了工作效率，请参见图7所示，焊缝成型更加均匀、美观。
32.在一个实施例中，请参见图4所示，u肋1的两外侧边开设有坡口13，使u肋1与桥面板2线接触。该坡口13为斜面，使得u肋1与桥面板2线接触，便于焊接枪41在外侧焊接时，液态金属进入内侧角接缝12，达到双面成型的效果。
33.在一个实施例中，请参见图5所示，焊接时，桥面板2倾斜设置，焊接枪41位于外侧角接缝11的上方。桥面板2倾斜设置，使得焊丝能更多地接触坡口13的根部，保证焊缝熔透，
焊缝成型也更均匀、美观。
34.具体地，桥面板2的倾斜角度为0
°
~70
°
。桥面板2的倾斜角度可以为10
°
、30
°
、45
°
、60
°
、70
°
等，优选为45
°
。
35.在一个实施例中，冷却成型导热滑块33为高导热金属材料。高导热金属材料可以保证内侧角接缝12处的液态金属与冷却成型导热滑块33接触时快速冷却成型，且不与冷却成型导热滑块33粘接，焊缝成型更加均匀、美观。
36.在一个实施例中，请参见图1、2所示，冷却成型导热滑块33通过销轴35安装在行走驱动箱31上，销轴35上设置有自适应弹簧36，自适应弹簧36位于冷却成型导热滑块33与行走驱动箱31之间，可将冷却成型导热滑块33压紧在内侧角接缝12处。自适应弹簧36设置在冷却成型导热滑块33和行走驱动箱31之间，起到保持冷却成型导热滑块33与u肋1之间适度压紧的作用，同时对冷却成型导热滑块33与u肋1和桥面板2接触面之间的卡阻或障碍进行避让，保证冷却机构3通行顺畅。
37.在一个实施例中，请参见图2所示，行走驱动箱31具有行走电机滚轮总成32，行走电机滚轮总成32带动冷却机构3在u肋1的内部行走。行走电机滚轮总成32与焊接机构4信号连接，行走电机滚轮总成32在同步信号的控制下带动冷却机构3随焊接枪41在u肋1的内部行走。行走驱动箱31采用数字信息控制，正常施焊时其滑动方向、速度与埋弧自动焊的焊接方向、速度一致，且同时处于u肋1同一位置的内外侧。冷却机构3随焊接枪41同步行走，使得内侧焊缝6与外侧焊缝5同时成型，焊缝成型更加均匀、美观。
38.在一个实施例中，该装置还包括循环冷却水箱（图中未示出），循环冷却水箱位于u肋1的外部。冷却成型导热滑块33的内部设置有冷却通道37，冷却通道37的冷却水进口38、冷却水出口39与循环冷却水箱相连。焊接时，启动水泵将循环冷却水箱中的冷却水压入冷却成型导热滑块33，液态金属传递给冷却成型导热滑块33的热量被冷却管路中的冷却水带回循环冷却水箱，起到对液态金属强制冷却并成型的作用，同时避免了冷却成型导热滑块33被高温液态金属损坏。
39.在一个实施例中，请参见图6所示，冷却通道37设置在冷却成型导热滑块33靠近成型凹槽34的一端，并沿成型凹槽34的槽底设置。冷却通道37设置在成型凹槽34的槽底，可以将成型凹槽34内的液态金属快速冷却成型，提高热交换效率，缩短焊接时间，提高工作效率。
40.本发明的u肋单面焊双面成型装置的工作方式：焊接时，启动焊接机构4和冷却机构3，冷却成型导热滑块33跟随行走驱动箱31与焊接枪41同步行走，焊接枪41对外侧角接缝11进行焊接，外侧角接缝11的金属熔化后，一部分液态金属冷却成型，形成外侧焊缝5，另一部分液态金属则进入内侧角接缝12；自适应弹簧36将冷却成型导热滑块33压紧在u肋1上，并对行走过程中的卡阻或障碍进行避让；同时启动水泵，将循环冷却水箱中的冷却水压入冷却成型导热滑块33，内侧角接缝12处的液态金属将热量传递给冷却通道37中的冷却水，再带回循环冷却水箱；液态金属在成型凹槽34内被快速冷却成型，形成内侧焊缝6。
41.本技术的u肋单面焊双面成型装置，在u肋1的外侧采用埋弧自动焊机施焊，在u肋1的内侧布置可以随焊机同步行走的冷却机构3，该冷却机构3具有强制冷却和保证外侧焊缝5和内侧焊缝6同时成型的作用，最终保证u肋1熔透及成型效果。该装置的自动化程度高，有
效地提高生产效率，充分利用埋弧自动焊的优点，有效保证焊缝外观成型和熔透要求，提高u肋板单元寿命。同时该焊接方式不需在u肋1的内侧施焊，相较目前的施工方法，取消了u肋1内焊焊机，减少设备投入和施工工序，缩短焊接时间，提高了工作效率，降低了生产成本，还有效地避免了内侧焊机工作故障等因素产生的焊接缺陷且难以修复的问题。冷却机构3随焊接枪41同步行走，使得u肋两边的内侧焊缝6与外侧焊缝5同时成型，一次作业即可完成焊接工作，大大提高了工作效率，焊缝成型更加均匀、美观。
42.冷却成型导热滑块33为高导热金属块，起焊缝衬垫的作用，保证埋弧自动焊焊接时坡口的液态金属不流失，进而保证焊缝双面成型，其内部采用循环冷却水降温，保证液态金属与冷却成型导热滑块33接触时快速冷却成型，且不发生粘接。
43.冷却成型导热滑块33和行走驱动箱31之间设置有自适应弹簧36，起到保持冷却成型导热滑块33与u肋1之间适度压紧的作用，同时对冷却成型导热滑块33与u肋1和桥面板2接触面之间的卡阻或障碍进行避让，保证冷却机构3通行顺畅。
44.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。