长板料拼焊装备的研制

夏峰

摘 要：海工机械体量宽大，所用钢板也较宽大，钢材市场没有相应规格的板材，需要对现有板材进行拼焊加宽加长。现有拼焊设备采用埋弧焊，焊接小车沿简易轨道板行走焊接，若焊缝较长需要两副简易轨道板交替人工拼接加长。本文介绍一种在现有埋弧焊设备基础上改造研制的装备。该装备可实现埋弧焊长距离自行走焊接，理论长度可任意定制，焊缝一次性成型，该装备适应某些海边地沉地质，经过使用可稳定运行。

关键词：长板料 拼焊 埋弧焊 地沉

前言

海工场桥、岸桥大型机械在港口码头装卸来自各地的集装箱。其结构为龙门形式，中间是横梁，横梁上有可行走的吊装装备，横梁两边有支腿支撑，支腿形状为八字形，支腿下接若干行走装置，可在数百米轨道上运行。场桥、岸桥的横梁和支腿为箱梁结构，其所用钢板几十米长，几米宽，常规钢板达不到，需多块拼焊加宽加长，全部焊缝满焊且焊透。钢板较厚焊接量大，采用埋弧焊焊接[1]。焊接小车上装有焊枪、焊丝和焊剂。焊接小车在简易轨道上行走焊接，简易轨道板长度有限，当小车行走到后一块轨道板上，需要将前一块轨道板拆下接到下一块后面，两块轨道板轮番拼接实现小车长距离焊接。在焊接中途因电缆长度有限，需要停机调整几次焊机电源到小车较近的厂房立柱电源位置，然后从新起弧焊接。随着产量的增加和自动化成度需求，需要研制适应海边地沉地质的长板料连续自动焊接装备[2]。

1. 环境分析

近海土质疏松，土壤含水较多，厂房地面存在下沉现象。厂房本身较稳固，因其支撑梁所在地基的若干基础桩打到几十米地下的承重岩层，故而比较稳定不会下沉。为节省成本，其他地面未做此种地基，地面上铺设联锁块作为简易硬质地面，一段时间后地面会出现不同程度的下沉。为节省成本，需要在此地基基础上安装几十米长度焊接装备，装备具备可调节高度的功能，以适应此种下沉地面。

2. 板料分析

海工产品所需板材有些形状奇异、幅面较大，数量较小，如果在本装备上兼容焊接，会使装备较大，成本较高。从经济角度，筛选主流量大板材零件作为拼焊装备焊接对象，确定装备所能兼容的最大幅面和最大重量。

3. 焊接过程分析

埋弧焊焊接长板料，先将下料的各种板材按图纸位置摆放在平台上，将长边拉线对齐铆焊定位，再将宽度短边对齐铆焊定位。有时板料有翘曲，边缝对不齐，需要对板料使用火焰校正后在对齐铆焊。铆焊完成后使用埋弧焊进行焊接。简易轨道铺在钢板上，调整好轨道与焊缝距离，焊接小车在简易轨道上行走焊接，简易轨道板长度有限，当小车行走到后一块轨道板上，需要将前一块轨道板拆下接到下一块后面，两块轨道板轮番拼接实现小车长距离焊接。在焊接中途因焊接小车与焊机之间的电缆长度有限，焊接小车走到极限时需要停机，将焊机电源拆下，接到下一个厂房立柱电源上，然后从新起弧焊接。有时钢板焊缝较长，需要移动几次才能焊完。焊机小车在行走过程中和焊机在移机过程中，连接电缆也跟着移动，需保护电缆不受到损伤。一条长焊缝分几段完成，接续部位焊缝成型经常有缺陷，需要打磨掉补焊，如果检验不合格需要再次返工。研制装备需要避免多段焊接，焊缝一次性成型，同时解决电缆长度问题和电源位置问题对行走的限制，还需要保护移动过程中的缆免受损伤。

4. 装备研制

解决一次性拼焊工艺，满足基本功能要求。装备主要分为平台和行走装置两部分，平台承放钢板，几十米平台按分段组合形式设计，从经济性考虑采用框架结构，幅面参考主流量大板材零件，兼容的最大幅面和最大重量。平台脚部设置调节高度装置。行走装置分为纵向行走装置和横向行走装置，纵向行走装置主要用于长度方向焊缝的行走焊接，由纵向长轨道、龙门式车体、动力系统、纵向电缆拖链和控制系统组成。横向行走装置用于横向宽度方向焊缝的行走焊接，由横向短轨道、二维倾角调节装置、横向电缆拖链及电控系统组成。装备布置：几十米平台纵向排列，两边附长轨道，横跨轨道的龙门式车体[3]架在纵向长轨道上，横向行走装置安装在龙门式车体之上，焊接小车放置到横向行走装置的横向短轨道上。电缆安装在纵向轨道平行拖链和横向轨道平行拖链内，电控柜安装在龙门式车体上。

5. 装备调试

装备设计制造完成后，需要对装备进行逐步的调试，才能运用到正式的生产中，调试分为平台安装调平、行走装置调试和焊接调试三部分：

在焊接调试过程中，需要对钢板进行变形控制[3]，V型坡口单面焊接后钢板会向上翘曲，采用反变形方法在焊前将拼焊两钢板成一反向角度铆焊固定，焊后焊缝两侧钢板收缩上翘将此角度回补，焊后钢板呈水平形态。

6. 结束语

长板料拼板焊接装备的研制解决了长期以来海工长板料无法一次性焊接所带来的工序停滞和多次返工等问题，提高了拼板焊接效率，提升了企业装备自动化成度。但在使用过程中，也出现了一些板料焊接變形扭曲对焊枪与钢板高度变化造成影响，需要手工调节，后续将把焊枪随形焊接问题作为课题进行研究，进一步完善装备的功能。

参考文献

[1]朱传敏，王锡浩.拼焊技术在汽车车身制造中的应用[J].制冷空调与电力机械，2005，2（102）：81

[2]赵征，苏生华，杨靖.大尺寸薄板拼焊设备和工艺[J].电焊机，2010，12（12）：90

[3] 王庆超，刘文忠，闫素兰，刘锐锋，薛广智.电动轮车厢底板拼焊工艺[J].焊工之友，2012，9（9）：60