专利名称：箱形梁的焊接装配方法
技术领域：
本发明涉及焊接工艺技术领域，特别是涉及一种箱形梁的焊接装配方法。
背景技术：
箱形梁是由四块钢板焊接而成的梁状结构，截面通常为矩形，具有承载能力强，刚度大，重量轻等优点，在工程机械、建筑等领域的应用十分广泛。如图1所示，箱形梁通常包括上盖板I、下盖板2和两个腹板3，两个腹板3与上盖板I和下盖板2之间通过焊接装配的方式连接在一起。现有箱形梁的焊接装配方法通常包括以下几个步骤一、将下盖板2放置于工装平台6上作为装配基准，请参见图2所示；二、将两个腹板3分别定位装配在下盖板2上，形成倒置的TI形梁，装配后的结构请参见图3所示；三、将上盖板I放置于工装平台6上，然后将正置的TI形梁定位装配在上盖板I上，装配后的结构请参见图4所示；四、采用图4所示的放置形式将两个腹板3与上盖板I焊接，然后垂直翻转焊接件，将两个腹板3与下盖板2焊接。如图1a所示，该步骤中，每一对定位装配接头处均采用多层焊，首先进行打底焊填平焊接坡口 7形成打底焊层4，然后进行盖面焊形成盖面焊层5(有时在打底焊和盖面焊之间还需要进行至少一道填充焊)。纵向角焊缝的焊脚尺寸通常为盖板与腹板中厚度较薄者的板厚，装配后的结构请参照图1所示。现有技术存在的缺陷在于，为了保证箱形梁的焊接质量，角焊缝的焊接层数通常至少为两层，焊缝金属的填充量较大，焊材消耗较多，不但影响了箱形梁的焊接效率，增加了焊接成本，而且也不利于控制焊接变形。
发明内容
本发明提供了 一种箱形梁的焊接方法，用以降低箱形梁的焊接成本并进一步提高箱形梁的焊接装配效率。本发明箱形梁的焊接装配方法，所述箱形梁包括上盖板、下盖板及两个腹板，所述箱形梁的焊接装配方法依次包括如下步骤步骤S101、将所述上盖板、所述下盖板和所述两个腹板定位装配，形成箱形结构，其中，每个所述腹板定位装配于所述上盖板和所述下盖板之间，且每一所述腹板与所述上盖板和所述下盖板定位装配的根部具有开向箱形结构外侧的焊接坡口；步骤S102、将每个所述腹板与所述上盖板和所述下盖板焊接装配，其中，在对每一对定位装配接头进行焊接时，依次将每个所述腹板水平朝上放置，每一所述腹板对应的焊接坡口向上。优选的，步骤SlOl具体包括如下步骤S1011、将所述下盖板放置于工装平台上；
S1012、将所述两个腹板分别定位装配在所述下盖板上，形成倒置的n形梁；S1013、将所述上盖板放置于工装平台上，然后将正置的所述n形梁定位装配在所述上盖板上。优选的，步骤S102具体包括如下步骤S1021、将步骤S1013所形成的箱形结构翻转90度，使两个所述腹板水平放置，其中一个所述腹板所对应的所述焊接坡口向上，另一个所述腹板所对应的所述焊接坡口向下；S1022、依次对所述焊接坡口向上的所述腹板所对应的所述定位装配接头进行焊接；S1023、将完成步骤1022的箱形结构翻转180度，使尚未焊接的另一所述腹板所对应的所述焊接坡口向上； S1024、依次对所述焊接坡口向上的所述腹板所对应的所述定位装配接头进行焊接。较佳的，在对每一对所述定位装配接头进行焊接时，焊接层数为一层或两层。优选的，在对每一对所述定位装配接头进行焊接时，所形成的角焊缝的焊脚尺寸满足以下关系I 毫米彡 Min (C1, C2) -L 彡 2 毫米其中，L为焊脚尺寸，C1为形成所述定位装配接头的上盖板或下盖板的板厚，C2为形成所述定位装配接头的腹板的板厚。优选的，所述焊接坡口的角度范围为30度至60度。优选的，每个所述腹板与所述上盖板和所述下盖板定位装配的根部还具有取值范围为广2毫米的钝边。本发明技术方案中，在对每一对定位装配接头进行焊接时，腹板水平放置，焊接坡口向上，这使得熔融状态的焊缝金属在重力作用下向焊接坡口内部铺展的较为充分，焊接熔深较深，因此，可以在保证箱形梁焊接质量的前提下，减少焊缝金属的填充量，从而减少焊材消耗，降低箱形梁的焊接成本，并进一步提高焊接装配效率，减少焊接变形。
图1为采用现有焊接装配方法所制作的箱形梁结构示意图；图1a为图1中A处局部放大示意图；图2为现有焊接装配方法第一步骤示意图；图3为现有焊接装配方法第二步骤示意图；图4为现有焊接装配方法第三步骤示意图；图5为本发明实施例的焊接装配方法流程示意图；图6为图5中的步骤101完成后的示意图；图7为图5中的步骤102完成后的示意图；图7a为图7中B处局部放大示意图。附图标记1-上盖板2_下盖板3_腹板
4-打底焊层 5-盖面焊层 6-工装平台7-焊接坡口8-钝边9-焊缝金属
具体实施例方式为了降低箱形梁的焊接成本并进一步提高箱形梁的焊接装配效率，本发明实施提供了一种箱形梁的焊接装配方法。该技术方案中，在对每一对定位装配接头进行焊接时，将腹板水平放置，使焊接坡口向上以得到较深的焊接熔深，从而可以在保证焊接质量的前提下减少焊缝金属的填充量，降低箱形梁的焊接成本，并进一步提高焊接装配效率。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举具体实施例对本发明作进一步详细说明。如图5所示，本发明箱形梁的焊接装配方法一实施例，依次进行如下步骤SlOl及步骤S102:步骤SlOl :将上盖板I、下盖板2和两个腹板3定位装配，形成箱形结构。其中，每个腹板3定位装配于上盖板I和下盖板2之间，且每一腹板3与上盖板I和下盖板2定位装配的根部具有开向箱形结构外侧的焊接坡口 7。该步骤完成后的结构请参照图6所示。步骤S102 :将每个腹板3与上盖板I和下盖板2焊接装配，其中，在对每一对定位装配接头进行焊接时，依次将每个腹板3水平朝上放置，每一腹板3对应的焊接坡口 7向上；该步骤完成后的结构请参照图7所示。以上步骤SlOl为箱形梁的定位装配工序，步骤S102为箱形梁的焊接装配工序。所述定位装配接头是指腹板与盖板定位装配相连接的部分，如图6所示，每个腹板3的两端分别与上盖板I和下盖板2形成一对定位装配接头，在完成步骤SlOl后两个腹板3与上盖板I和下盖板2共形成四对定位装配接头。根据箱形梁的具体应用领域及型号参数，上盖板I、下盖板2和两个腹板3的板厚可能相同，也可能不同。在步骤101中，各结构件定位装配的具体顺序不限，例如可以采用现有技术(如图2至图4所示)所描述的定位装配顺序(图4中定位装配的箱形梁顺时针翻转90度后即为图6)，也可以采用其它定位装配顺序；各结 构件定位装配所采用的具体工艺也不受限制，例如可以通过点焊工艺将结构件定位，也可以直接采用夹持治具将结构件夹持定位，只要最后可以组装成较稳定的箱形结构且腹板位于上盖板和下盖板之间即可。在本发明的一实施例中，步骤SlOl具体包括如下步骤A、将下盖板2放置于工装平台6上作为装配基准，该步骤完成后的状态可参见图2所示；B、将两个腹板3分别定位装配在下盖板2上，形成倒置的TI形梁，该步骤完成后的状态可参见图3所示；C、将上盖板I放置于工装平台6上，然后将正置的TI形梁定位装配在上盖板I上，该步骤完成后的状态可参见图4所示。在步骤S102中，各结构件焊接装配的具体顺序不限，可以按照任意顺序对步骤SlOl中形成的四条纵向角焊缝进行焊接。在本发明的一实施例中，步骤S102具体包括如下步骤Al、优选采用翻转工装治具将步骤C所形成的箱形结构翻转90度，使两个腹板3水平放置，这时其中一个腹板3所对应的焊接坡口 7向上，另一个腹板3所对应的焊接坡口7向下；BI、依次对焊接坡口 7向上的腹板3所对应的两对定位装配接头进行焊接；Cl、采用翻转工装治具将完成步骤BI的箱形结构翻转180度，这时，尚未焊接的腹板3所对应的焊接坡口 7向上；D1、依次对焊接坡口 7向上的腹板3所对应的两对定位装配接头进行焊接。对比图1a和图7a所示，在现有技术中，腹板3竖直放置，熔融状态的焊缝金属进入焊接坡口 7时受重力的作用主要熔化盖板，向焊接坡口 7内部铺展不充分，熔深较浅；而本发明技术方案中，在对每一对定位装配接头进行焊接时，腹板3水平放置，焊接坡口 7向上，这使得熔融状态的焊缝金属在重力作用下向焊接坡口 7内部铺展较为充分，同时熔化盖板(图示中为上盖板I)和腹板3，焊接熔深较深，因此，可以在保证箱形梁焊接质量(包括箱形梁的力学性能、疲劳强度等)的前提下，减少焊缝金属9的填充量，从而减少焊材消耗，降低箱形梁的焊接成本，并进一步提高焊接装配效率，与此同时，也减少了箱形梁因焊接热输入所引起的结构变形。焊接坡口 7的角度范围为30度至60度，例如焊接坡口 7的角度可以为30度、45度、60度等等。在本发明实施例中，焊接坡口 7优选为45度，这样腹板3不易被焊穿，且可以获得较大的焊接熔深，进一步提高了结构件的焊接性能。请参照图6所示，每个腹板3与上盖板I和下盖板2定位装配的根部还具有取值范围为f 2毫米的钝边8。钝边8可以防止腹板3根部被焊穿，利于焊缝更好的融合和焊透，减少工艺缺陷。本发明技术方案可以在保证箱形梁焊接质量的前提下，减少焊缝金属9的填充量，因此，如图7a所示，在对每一对定位装配接头进行焊接时，可以将焊接层数降为一层，这样，不但减少了焊材消耗，降低了箱形梁的焊接成本，还进一步提高了焊接装配效率。在其它实施方式中，为满足其它工艺要求，还可以在完成上述的第一层焊缝金属9后再进行第二层焊接。此外，现有技术中，在进行盖面焊之前还需要使用角磨机对打底焊层进行打磨清根，以去除氧化层，这也影响到焊接装配效率，且氧化层去除不彻底时极易产生焊接缺陷，本发明实施例则避免了这些问题，不需要进行中间处理，在提高焊接装配效率的同时也减少了焊接缺陷。根据GB/T 3811-2008起重机设计规范和美国AISC钢结构设计规范，参照图7a所示，本发明实施例中，在对每一对定位装配接头进行焊接时，所形成的角焊缝的焊脚尺寸满足以下关系I 毫米彡 Min (C1, C2) -L 彡 2 毫米其中，L为焊脚尺寸，C1为形成定位装配接头的上盖板或下盖板的板厚，C2为形成定位装配接头的腹板的板厚。可见，与现有技术相比，本发明技术方案所形成的纵向角焊缝的焊脚尺寸更小，不但降低了箱形梁的焊接成本，而且能够减少焊接变形。以下为本发明技术方案与现有技术的对比数据(I)以上盖板和下盖板板厚8毫米、两个腹板板厚6毫米,两个腹板开45度坡口，留I毫米钝边制成的箱形梁为例，本技术方案将单条纵向角焊缝焊丝填充截面积从现有技术的36平方毫米减小为13. 5平方毫米，填充量减少62. 5%，节约了近一半焊丝用量；
(2)以上盖板和下盖板板厚8毫米、两个腹板板厚6毫米,两个腹板开45度坡口，留I毫米钝边制成的箱形梁为例，本技术方案将纵向角焊缝的焊接层数减少至少一层，焊接效率提高I倍以上；(3)以上盖板和下盖板板厚8毫米、两个腹板板厚6毫米,两个腹板开45度坡口，留I毫米钝边制成的箱形梁为例，在轴向拉-拉交变载荷作用下，有95%的把握说，本技术方案纵向角焊缝的中值疲劳寿命是现有技术纵向角焊缝中值疲劳寿命的1. 1167^1.8535倍。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种箱形梁的焊接装配方法，所述箱形梁包括上盖板(I)、下盖板(2)及两个腹板(3)，其特征在于，所述箱形梁的焊接装配方法依次包括如下步骤 步骤SIOI、将所述上盖板(I )、所述下盖板(2 )和所述两个腹板(3 )定位装配，形成箱形结构，其中，每个所述腹板(3 )定位装配于所述上盖板(I)和所述下盖板(2 )之间，且每一所述腹板(3)与所述上盖板(I)和所述下盖板(2)定位装配的根部具有开向箱形结构外侧的焊接坡口(7)； 步骤S102、将每个所述腹板(3)与所述上盖板(I)和所述下盖板(2)焊接装配，其中，在对每一对定位装配接头进行焊接时，依次将每个所述腹板(3 )水平朝上放置，每一所述腹板(3)对应的焊接坡口(7)向上。
2.如权利要求I所述的焊接装配方法，其特征在于，步骤SlOl具体包括如下步骤 51011、将所述下盖板(2)放置于工装平台(6)上； 51012、将所述两个腹板(3)分别定位装配在所述下盖板(2)上，形成倒置的TI形梁； 51013、将所述上盖板(I)放置于工装平台(6)上，然后将正置的所述TI形梁定位装配在所述上盖板(I)上。
3.如权利要求2所述的焊接装配方法，其特征在于，步骤S102具体包括如下步骤 51021、将步骤S1013所形成的箱形结构翻转90度，使两个所述腹板(3)水平放置，其中一个所述腹板(3 )所对应的所述焊接坡口( 7 )向上，另一个所述腹板(3 )所对应的所述焊接坡口(7)向下； 51022、依次对所述焊接坡口(7)向上的所述腹板(3)所对应的所述定位装配接头进行焊接； 51023、将完成步骤1022的箱形结构翻转180度，使尚未焊接的另一所述腹板(3)所对应的所述焊接坡口(7)向上； 51024、依次对所述焊接坡口(7)向上的所述腹板(3)所对应的所述定位装配接头进行焊接。
4.如权利要求I所述的焊接装配方法，其特征在于，在对每一对所述定位装配接头进行焊接时，焊接层数为一层或两层。
5.如权利要求I所述的焊接装配方法，其特征在于，在对每一对所述定位装配接头进行焊接时，所形成的角焊缝的焊脚尺寸满足以下关系 I毫米彡Min (C1, C2) -L ^ 2毫米 其中，L为焊脚尺寸，C1为形成所述定位装配接头的上盖板或下盖板的板厚，C2为形成所述定位装配接头的腹板的板厚。
6.如权利要求广5任一项所述的焊接装配方法，其特征在于，所述焊接坡口(7)的角度范围为30度至60度。
7.如权利要求广5任一项所述的焊接装配方法，其特征在于，每个所述腹板(3)与所述上盖板(I)和所述下盖板(2 )定位装配的根部还具有取值范围为广2毫米的钝边(8 )。
全文摘要
本发明涉及焊接工艺技术领域，公开了一种箱形梁的焊接装配方法，箱形梁包括上盖板、下盖板及两个腹板，箱形梁的焊接装配方法依次包括如下步骤将上盖板、下盖板和两个腹板定位装配，形成箱形结构，其中，每个腹板定位装配于上盖板和下盖板之间，且每一腹板与上盖板和下盖板定位装配的根部具有开向箱形结构外侧的焊接坡口；将每个腹板与上盖板和下盖板焊接装配，其中，在对每一对定位装配接头进行焊接时，依次将每个腹板水平朝上放置，每一腹板对应的焊接坡口向上。本发明方案可以在保证箱形梁焊接质量的前提下，减少焊缝金属的填充量，从而减少焊材消耗，降低箱形梁的焊接成本，并进一步提高焊接装配效率。
文档编号B23K31/02GK102974948SQ20121043865
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者付玲, 江亚平, 李耀 申请人:中联重科股份有限公司