一种不带焊脚的T型钢及其生产工艺的制作方法

本发明涉及建筑幕墙钢结构龙骨、集成式房屋骨架、钢结构屋顶桁架拉杆及高速公路、铁路、牧场围栏等代替双角钢结构的技术领域，尤其涉及一种不带焊脚的T型钢及其生产工艺。

背景技术：

随着经济的不断发展，高层建筑及集成式别墅房屋越来越多，人们对审美和建筑质量的要求也日渐提高。原有的焊接T型钢玻璃幕墙龙骨和双角钢结构的集成房屋骨架，由于原有的焊接根部余高影响安装质量和美观已经逐渐被用户放弃。随之腹板开双面坡口填丝焊接后再打磨，或者采用T型钢翼板腹板打孔攻丝栓接以及用双角钢结构焊接等方式来代替，但由于生产过程复杂，程序繁琐、效率低下、防腐困难以及超高的生产成本而广受诟病，成为建筑装饰装潢领域施工人员莫大的烦恼。

以上现有技术的几种方法中，T型钢一般采用将翼板和腹板组立、点焊固定的方式，不能进行连续化成本，生产过程能耗高、焊接效率和焊接质量较都很低，一般的焊接速度只有0.5-1m/min，同时需要较高的人工成本。同时，生产得到的T型钢在腹板和翼板焊接处都有一个2-10°的焊接圆角R，不能满足审美要求较高的玻璃幕墙及集成房屋行业的需要。

另外一个情况是，当T型钢翼板厚度较大时，尤其是高强度低合金钢及高强钢，采用普通MAG或MIG电弧焊接容易产生裂纹及材料热损伤，影响焊件的平整度，使T型钢变形过大，需要增加修整、矫直等工序方可得到合格产品。不仅修整、矫直过程繁琐，而且有时矫正效果不佳。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种不带焊角的T型钢及其生产工艺，抛弃以往将翼板和腹板组立、点焊固定的方式，降低了能耗和人工成本，极大提高了焊接效率和质量，降低了人工费用，并且得到的产品不带焊脚，外形美观，同时质量可靠，使用方便。

为了实现上述目的，本发明提供一种不带焊脚的T型钢，包括T型钢本体，其特征在于所述T型钢本体包括翼板和腹板，所述腹板垂直于所述翼板，且所述腹板与所述翼板的连接部位的夹角为90°，不存在焊接脚，所述腹板和所述翼板所组成的连接部位夹角无明显焊接部，且无焊缝余高。

所述翼板和所述腹板的厚度均≥3mm，且小于等于30mm。

所述腹板的高度与所述翼的板厚度之和大于等于30mm，且小于等于300mm。

所述T型钢本体的截面为T型。

所述翼板和所述腹板焊接连接。

一种不带焊脚的T型钢及其生产工艺，其特征在于包括如下步骤：

(1)通过卷板纵剪生产线将所需原料卷板剪切成需要的腹板和翼板宽度的切边钢带；

(2)按照相应的翼板、腹板规格将切边钢带送至上料机构的放料架；

(3)通过放料架上的引料、切头、夹送矫平等工序，将腹板、翼板分别送入T型钢自动焊接机，并通过自动焊接机的扶正定位轮组使腹板和翼板处在相应位置，然后自动向前送料；

(4)启动T型钢自动焊接机，调整焊接速度，通过激光或激光复合GMA的方式，对经过所述步骤(3)扶正输送的腹板和翼板在不进行组立点焊的情况下，直接进行焊接作业；焊接时，激光焊接头和焊枪位置保持不变，翼板和腹板在T型钢自动焊接机的带动下向前移动，进而完成焊接；改变了以往T型钢焊接中组对点焊再摆正定位后采用焊接小车和传输轨道控制焊接的工艺，在生产效率上有较大的改进，节约了定位组对的时间，提高了生产效率；

(5)在不停机的运动状态下，采用在线飞锯或液压剪断机按照需要的定尺长度将所述步骤(4)焊接得到的T型钢剪断；

(6)通过T型钢矫平机将步骤(5)得到的T型钢校正后检验，并喷标、打包、码垛，完成整个生产流程。

所述步骤(4)中，当翼板厚度较小时，采用激光焊接，从翼板底面中心垂直沿T型钢长度方向照射的方式进行焊接，使激光束穿透翼板直达腹板与翼板的交接处，将两块相接的长条形钢板即翼板和腹板的接触部分瞬间熔化并焊接成一体，并将熔化的铁水填充到腹板与翼板相接的缝隙中，得到无焊缝余高的直角T型钢。

所述翼板厚度≥3mm且≤6mm，激光宽度聚焦范围为1mm-1.5mm；

优选地，所述激光采用4KW-6KW高功率激光。

所述步骤(4)中，当翼板厚度较大时，或对高强度低合金钢及高强钢进行焊接时，采用激光-GMA复合焊接工艺进行焊接，将激光焊机与GMA焊接机通过计算机进行控制，通过调整激光功率、激光束的焦点、焊枪角度位置，焊丝直径、送丝速度、弧焊与激光焊之间的间隙，采用激光倾斜照射翼板与腹板的夹角缝隙上方的位置，使激光束从左右两侧将腹板与翼板的交接部位熔化焊接在一起，形成交接部为接近直角的T型钢。

优选地，激光在T型钢左右两侧的倾斜位置为与水平方向呈45-55度夹角的位置，采用的激光宽度为1-1.5mm。

所述交接部为接近直角的、腹板上的微小凸起部位，当得到的T型钢用于幕墙建筑时，所述交接部可通过打磨找平。

当翼板厚度较大时，T型钢翼板厚度为≥6mm且≤30mm；优选地，所述激光采用6KW-10KW的高功率激光。

本发明的有益效果是：对于小厚度的翼板，采用激光焊接且从翼板底面中心垂直沿T型钢长度方向照射的方式进行焊接，得到翼板与腹板垂直相交的T型钢。对于大厚度的翼板，或者高强度低合金钢及高强钢采用激光-GMA复合焊接工艺生产T型钢，得到交接部为接近直角的T型钢，由于采用了这种新的焊接方式和工艺，同时得到了本发明直上直下结构的新的T型钢，解决了目前现有技术难以攻克的、T型钢焊接存在焊脚的难题，省去了后续的矫直、修整过程，产品合格率高，在使用过程中不易变形，使用寿命大大延长；本发明的T型钢在用于幕墙建筑时，可以直接使用或简单打磨找平即可。这种直角T型钢满足了玻璃幕墙行业要求美观高强度的特点，同时由于其强度高，热膨胀系数与混凝土及玻璃接近，与用铝型材做玻璃幕墙型材相比，可以大大减少因天气温度变化较大造成幕墙型材较大幅度变形而产生的玻璃破损，提高玻璃幕墙的安全性，减少因高空玻璃破碎坠落而造成的人身伤害和财物损失。同时由于钢材强度大于铝材，也提高了抗风能力。同时由于钢材价格大大低于铝材，建筑造价会大幅降低。随着国内国际高层建筑和飞机场、地铁站及楼堂馆所的建设增长，这种直角T型钢的使用范围会大大增加。另外，利用激光连续快速焊接的特点，与原有的MAG弧焊工艺相比，本发明的焊接工艺焊接速度最高可达8-9m/min，焊接效率提高倍，焊接变形减少40％-60％，复合焊接接头的疲劳强度提高30％以上，复合焊的热影响区减少60％，开辟了T型钢的新型焊接工艺，实现了T型钢的连续自动化生产，降低了人工劳力和人工费用，适合在国际高层建筑和飞机场、地铁站及楼堂馆所等建筑的玻璃幕墙、集成房屋行业大量推广应用。

附图说明

图1为现有技术中带焊脚的T型钢结构示意图；

图2为本发明没有焊脚的T型钢结构示意图；

图3为本发明的T型钢的截面图；

图4为本发明的生产工艺流程图。

图中，1、翼板，2、腹板。

具体实施方式

下面结合附图对发明的一种具体实施方式做出说明。

如图2、图3所示，本发明提供一种不带焊脚的T型钢，包括T型钢本体，所述T型钢本体的截面为T型；其特征在于所述T型钢本体包括翼板和腹板，所述腹板垂直于所述翼板，所述翼板和所述腹板焊接连接。且所述腹板与所述翼板的连接部位的夹角为90°，不存在焊接圆角，所述腹板和所述翼板所组成的连接部位夹角无明显焊接部，且无焊缝余高。

所述翼板和所述腹板的厚度均大于等于3mm、小于等于30mm。

所述腹板的高度与所述翼的板厚度之和大于等于30mm、小于等于300mm。

一种不带焊脚的T型钢及其生产工艺，如图4所示，包括如下步骤：

(1)通过卷板纵剪生产线将所需原料卷板剪切成需要的腹板和翼板宽度的切边钢带；

(2)按照相应的翼板、腹板规格将切边钢带送至上料机构的放料架；

(3)通过放料架上的引料、切头、夹送矫平等工序将腹板、翼板分别送入T型钢自动焊接机的扶正轮组的相应位置并自动向前送料；

(4)启动自动焊接机，调整焊接速度，通过激光或激光复合GMA的方式对腹板和翼板进行焊接作业，焊接时，激光枪或焊枪位置保持不变，翼板和腹板在T型钢自动焊接机的带动下向前移动，进而完成焊接；改变了以往T型钢焊接中组对点焊再摆正定位后采用焊接小车和传输轨道控制焊枪行走的焊接工艺，在生产工艺和生产效率上都有较大的改进。节约了定位组对的时间，提高了生产效率；

(5)在不停机的运动状态下，采用在线飞锯或液压剪断机按照需要的定尺长度将所述步骤(4)焊接得到的T型钢剪断；

(6)通过T型钢矫平机将步骤(5)得到的T型钢校正后检验，并喷标、打包、码垛，完成整个生产流程。

具体地，所述步骤(4)中，当翼板厚度较小时，采用激光焊接，将激光从翼板底面中心垂直沿T型钢长度方向照射的方式进行焊接，使激光束穿透翼板直达腹板与翼板的交接处，将两块相接钢板即翼板和腹板的接触部分瞬间熔化并焊接成一体，得到无焊脚的直角T型钢。

所述翼板厚度≥3mm且≯6mm，可采用4KW-6KW高功率激光，从翼板底面中心垂直沿T型钢长度方向照射的方式进行焊接，利用高功率激光良好的焊接深度特征，使激光束穿透翼板直达腹板与翼板的交接处，将两块相接钢板的接触部分瞬间熔化并焊接成一体，由于激光束的宽度可以调节，我们可以将其宽度控制在相应的范围内，使其熔化后的铁水填满整个间隙即可，不会溢出到腹板与翼板组成的夹角处，从而实现生产出无焊脚的直角T型钢。当然如果用户要求或工艺需要，也可以采用单面焊双面成型工艺或激光-GMA复合焊接工艺焊接成型。

所述步骤(4)中，当翼板厚度较大时，特别是对T型钢翼板厚度为≥6mm且≯30mm的情况；或对高强度低合金钢及高强钢进行焊接时，采用激光-GMA复合焊接工艺进行焊接，激光优选采用6KW-10KW的高功率激光。将激光焊机与GMA焊接机通过计算机进行控制，通过调整激光功率、激光束的焦点、焊枪角度位置，焊丝直径、送丝速度、弧焊与激光焊之间的间隙，在T型钢左右两侧45度夹角位置，照射翼板与腹板的夹角缝隙上方的位置，使激光束从左右两侧将腹板与翼板的交接部位熔化焊接在一起，由于激光束所携带的热量集中且深入，可以形成较深且细的焊缝，且由于翼板与腹板之间有一定的间隙，熔化的铁水会渗入到缝隙中，而激光束留下的熔池痕迹可以通过调节送丝速度和电流电压的配比形成合适的填丝量，使焊缝在保证焊接质量的前提下，最接近腹板的侧表面的垂直面而不溢流下来。最终可以形成交接部为接近直角的T型钢。

对于幕墙建筑这种情况，是允许有少量的凹陷的，但是不希望有焊脚，本发明得到的交接部为直角或接近直角的T型钢可用在这种情况，接近直角的T型钢的微小焊缝余高可通过打磨找平，找平过程简单易操作。

实施例：

实施例1：

本实例是对厚度较小的翼板，制作40*40*4*4T型钢的进行焊接的过程，具体包括如下步骤：

(1)通过卷板纵剪生产线将所需原料卷板剪切成4*36的腹板和4*40宽度的翼板的卷状切边钢带；

(2)将用作T型钢翼板的4*40的卷状钢带放置上层放料架，使之矫平后进入焊接机时保持水平状态，将用作T型钢腹板的4*36的卷状钢带放置在下层放料架，使其经矫平后进入焊接机时保持垂直于翼板的状态，按照相应的翼板、腹板位置将切边钢带送至上料机构的放料架；

(3)通过放料架上的引料、切头、夹送矫平等工序，将腹板、翼板分别送入T型钢自动焊接机，并通过自动焊接机的扶正定位轮组使腹板和翼板处在相应位置，形成稳定的T字形然后自动向前送料；

(4)启动T型钢自动焊接机，调整焊接速度，将焊机运行速度调至每分钟8-9m，通过激光焊接的方式，对经过所述步骤(3)扶正输送的腹板和翼板在不进行组立点焊的情况下，直接进行焊接作业，焊接时，激光枪或焊枪位置保持不变，翼板和腹板在T型钢自动焊接机的带动下向前移动，进而完成焊接；改变了以往T型钢焊接中组对点焊再摆正定位后采用焊接小车和传输轨道控制焊接的工艺，在生产效率上有较大的改进，节约了定位组对的时间，提高了生产效率；

具体的焊接过程为：采用激光宽度聚焦为1mm-1.5mm、4KW高功率激光进行焊接；焊接时，激光位置不动，T型钢带动翼板和腹板移动，从翼板底面中心垂直沿T型钢长度方向照射的方式进行，使激光束穿透翼板直达腹板与翼板的交接处，将两块相接的长条形钢板即翼板和腹板的接触部分瞬间熔化并焊接成一体，并将熔化的铁水填充到腹板与翼板相接的缝隙中，得到无焊角的直角T型钢。

(5)在不停机的运动状态下，采用在线飞锯或液压剪断机按照需要的定尺长度将所述步骤(4)焊接得到的T型钢剪断；剪断长度视用户需要确定为1.5-6m，特殊尺寸可以定制，本次试制定位2m，用于高速公路外侧护栏网支架。

(6)通过T型钢矫平机将步骤(5)得到的T型钢校正后检验，并喷标、打包、码垛，完成整个生产流程。

由本工艺生产的T型钢，翼板和腹板的连接处为90°直角结构，焊接时速度可达到8m/min，进料时是使用卷板直接进料完成焊接后再切断得到T型钢，实现了T型钢的连续生产。得到的T型钢外型美观，可直接用于房屋建筑等。

实施例2：

本实例是对厚度较大的翼板(以翼板厚度为10mm为例)进行焊接的过程，具体包括如下步骤：

(1)通过卷板纵剪生产线将所需原料卷板剪切成10*200的腹板和翼板宽度的切边钢带：

(2)将10*200的卷状切边钢带按照腹板在上翼板在下的方式，按照相应的翼板、腹板规格将切边钢带送至上料机构的放料架；

(3)通过放料架上的引料、切头、夹送矫平等工序，将腹板、翼板分别送入T型钢自动焊接机，并通过自动焊接机的扶正定位轮组使腹板和翼板处在相应位置，然后自动向前送料；

(4)启动T型钢自动焊接机，调整焊接速度，将焊接机运行速度调至每分钟6米，，通过激光复合MAG焊接的方式，对经过所述步骤(3)扶正输送的腹板和翼板在不进行组立点焊的情况下，直接进行焊接作业，焊接时，激光枪和焊枪位置保持不变，翼板和腹板在T型钢自动焊接机的带动下向前移动，激光在腹板与翼板交接处上方1-1.5mm处以45-55度夹角进行照射，形成宽深比接近1∶10的窄而深的焊缝，同时送丝机将1.2mm直径焊丝同速度送入焊缝的熔池，补充由于铁水融化而深入腹板与翼板之间的微小缝隙，同时对焊缝的上下形成联接，增加焊缝的强度和韧性，进而完成焊接；改变了以往T型钢焊接中组对点焊再摆正定位后采用焊接小车和传输轨道控制焊接的工艺，在生产效率上有较大的改进，节约了定位组对的时间，提高了生产效率；

具体的焊接过程为：采用激光-GMA复合焊接工艺进行焊接，将激光焊机与GMA焊接机通过计算机进行控制，固定激光的位置不变，使用激光功率为6000W的激光器两台，焊枪角度位置45度，选用焊丝直径为1.2mm的焊丝、送丝速度为每分钟12.5米，弧焊与激光焊之间的间隙为2.5mm，激光倾斜照射翼板与腹板的夹角缝隙上方的位置，激光在T型钢左右两侧的倾斜位置为与水平方向呈45度夹角，激光采用两台6KW-的高功率激光，激光束焦点宽度为1.5mm，然后T型钢焊接机运动带动翼板和腹板移动，使激光束从左右两侧将腹板与翼板的交接部位熔化焊接在一起，焊接速度在3米/分钟时，焊缝深度可达7.2mm，形成交接部为接近直角的T型钢。

(5)在不停机的运动状态下，采用在线飞锯或液压剪断机按照需要的定尺长度将所述步骤(4)焊接得到的T型钢剪断；剪断长度为5700mm，用于别墅建筑。

(6)通过T型钢矫平机将步骤(5)得到的T型钢校正后检验，并喷标、打包、码垛，完成整个生产流程。

实施例3：

本实施例为对高强度低合金钢及高强钢进行焊接的例子。具体过程为：在船舶制造业中，激光-GMA焊接主要用于甲板和船舱T型钢接头的焊接。实验中采用12mm厚度Q345B钢板制作腹板，由于选用的钢板厚度强度较大，因此使用在线矫平工艺设备投入和成本太大，不建议采用。一般情况通过将定尺切割好的条状钢板，直接送入焊接机的相应压紧扶正轮组，直接进行焊接。同时将焊接后的飞锯飞剪工艺取消。我们采用10千瓦激光器进行双面焊接，焊接速度3.2米/分钟，激光和MIG焊枪间距2.5mm送丝速度12.5米/分钟，单位长度的能量达到7千焦耳/厘米。可以形成较好的双面接近垂直的复合焊接焊缝，从而大大提高了T型钢制作效率，节省了制造成本。

由本工艺生产的T型钢，翼板和腹板的交接部接近90°直角结构，焊接时速度最高可达到9m/min，进料时是使用卷板直接进料完成焊接后再切断得到T型钢，实现了T型钢的连续生产。交接部为接近直角的、腹板上的微小凸起部位，当得到的T型钢用于幕墙建筑时，交接部可通过简单的打磨找平即可。

以上对本发明的实例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。