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1、,第四节 焊接梁的制造,一、焊接梁的分类、用途及技术要求 焊接梁是由钢板或型钢焊接成形的构件，主要受横向弯曲载荷的作用，可在一个主平面内受弯，也可在两个主平面内受弯，有时还可承受弯扭的联合作用。焊接梁是钢结构中最主要的一种构件形式，是组成各种建筑钢结构的基础。工字形截面、箱形截面和管形截面等，最常用的是工字形截面梁和箱形截面梁。设计焊接梁时，应根据其工作特点选择合理的截面形式，,焊接梁、柱的断面图a)板材或型材组成的梁、柱 b)弯曲件组成的梁、柱 c)断面简图,根据强度、局部稳定、刚度和经济条件，确定梁高和截面各部分尺寸。同时还要满足下列基本的技术要求：1、焊接梁的翼缘板通常用一层钢板做成，必
2、要时可由两层钢板组成。2、吊车梁翼缘板或腹板的焊接拼接应采用加引弧板的焊透对接焊缝，引弧板割去处应予打磨平整。3、焊接梁的横向肋板与翼缘板相连接处应切角。4、梁的端部支承肋板的下端，按端面承压强度设计值计算时，应刨平顶紧，其中突缘肋板的伸出长度不得大于其厚度的2倍。5、重级工作制和起重量Q50t的中级工作制吊车梁腹板与上翼,第四节 焊接梁的制造,第四节 焊接梁的制造,工字形断面的梁与柱 工字形断面的梁与柱的构成建筑工程经常使用具有各种工字形和H形（当翼板宽度与腹板高度比值较大时称H形）断面的梁或柱，其基本形都是由一块腹板和上、下两翼板（或称盖板）互相垂直而构成，仅仅在相互位置、厚与薄、宽与窄和
3、有无肋板等方面有区别。应用最多的是腹板居中，左右和上下对称的工字断面的梁和柱，一般由四条纵向角焊缝连接。,第四节 焊接梁的制造,工字形断面的梁与柱制造中的变形形式制造这种对称的工字梁和柱，必须要控制的主要变形有：翼板角变形；整体结构的挠曲变形；(挠曲变形中有上拱或下挠及左、右旁弯)腹板的波浪变形（凸凹度）；难以矫正的扭曲变形等。,第四节 焊接梁的制造,实腹式吊车梁的制作工艺过程实腹式吊车梁示意图1端板 2下翼板 3肋板 4腹板 5上翼板,第四节 焊接梁的制造,生产工艺流程吊车梁生产工艺流程图,第四节 焊接梁的制造,零件的备料加工下料前将弯曲和不平度超差的钢板进行矫正。下料时要考虑加工余量和焊接
4、收缩量，焊接收缩量的大小可参见有关标准。加工余量包括切割余量、边缘（包括坡口）加工余量。吊车梁的跨度较大，为保证其上挠度，腹板下料时可预制一定拱度。腹板与上翼板的T形接头要求焊透，所以腹板应进行边缘加工或坡口加工。,第四节 焊接梁的制造,腹板或翼板如若拼接，其对接焊缝要求焊透。焊接时应加引弧板和熄弧板。腹板和翼板的拼接焊缝至少错开500，避免焊缝交叉。为了减少焊后翼板的角变形，可考虑对翼板焊前使用翼板反变形机预制（压出）反变形，反变形量的大小可参阅相关标准。,第四节 焊接梁的制造,焊前准备安装引弧、熄弧板 b)预制反变形 c)坡口清理区宽度,第四节 焊接梁的制造,工字梁的装配 对称的工字断面的
5、梁（或柱）结构简单，制造的程序应是先装配后焊接，即先装配成工字形状并定位焊后再进行焊接。如果加有肋板（也称筋板）的工字梁，而且是采用焊条电弧焊或半自动二氧化碳气体保护焊，更应把肋板装配好后，最后再焊接，否则翼板的角变形影响肋板的装配。,工字梁装配的最简单方法如图所示。,a)划线与安装定位角铁 b)装配T形梁 c)装配工字梁1、3翼板 2定位角铁 4腹板 5吊具 6直角尺,第四节 焊接梁的制造,定位焊的焊脚尺寸不能超过焊接时焊缝尺寸的一半，反、正面定位焊缝要错开。定位焊缝长度以3040mm为宜，间距视结构尺寸而定。,第四节 焊接梁的制造,工字梁的焊接 生产中要解决的主要问题是焊接变形和纵向角焊缝
6、的熔透程度，其次是工件的翻转。对焊接角变形有两种处理方法：一是预防加及时控制；二是焊接时让其自由变形，焊后统一矫正。前者要求有焊接经验，后者要求有矫正经验。采用自动焊时，经常焊后再矫正。预防角变形的最好方法是反变形法。,第四节 焊接梁的制造,断面形状和焊缝分布对称的工字梁（柱），焊后产生的挠曲变形一般较小，其变形方向和大小主要是受四条角焊缝的焊接顺序和工艺参数的影响。通过合理安排焊接顺序和调整焊接工艺参数即能解决，当焊后变形超差时再矫正。断面形状和焊缝分布不对称的工字梁（柱），焊后除角变形外，还会产生较明显的挠曲变形，且其影响因素较多。因此，在设计与制造过程中，要严格控制此类工字梁（柱）挠曲变
7、形的产生。,第四节 焊接梁的制造,为保证四条纵向角焊缝的焊接质量，生产中常采用“船形”位置施焊，其倾角为45。为倾斜焊件的简易装置,第四节 焊接梁的制造,如果不需要采用“船形”位置焊接时，批量生产的条件下可采用双头自动焊。龙门式双头焊接装置 腹板两侧双面焊接示意图1移动式龙门架 2焊机头 1从动轮 2工件 3导向轮3轨道 4工件4焊接机头 5主动轮,第四节 焊接梁的制造,注意焊接时两机头前后要错开一定距离，以免烧穿腹板。工字梁（柱）四条纵向角焊缝通常采用埋弧自动焊和二氧化碳气体保护焊进行焊接，需安装引弧板和熄弧板，焊前要认真清理焊接区。腹板厚度较大且要求焊透时，需在腹板上开K形坡口。对焊接变形
8、进行矫正，可采用机械矫正或气体火焰矫正。,第四节 焊接梁的制造,总装配焊接腹板高度大于800900mm就要加装肋板。肋板的焊接一般为焊条电弧焊或二氧化碳气体保护焊。为减少焊接变形，可采用所示的肋板焊接顺序。肋板焊接顺序,第四节 焊接梁的制造,当腹板高度小于1m，按图a所示顺序焊接；如腹板高度大于1m，按图b所示，从腹板中间分别向上、下两方向焊接；为防止肋板焊缝与纵向角焊缝交叉，肋板两内角要切掉一部分；,第四节 焊接梁的制造,如短肋板过多，可采用图51所示的措施，两梁夹紧后焊接，以减少在整个长度方向的弯曲变形。刚性固定法之一,第四节 焊接梁的制造,肋板焊接后，如无变形，吊车梁在长度方向上测量定尺
9、切割后进行端面铣平或磨平，然后装焊端部支承板。端板焊接顺序如图5-55所示。图5-58 端板的焊接顺序,第四节 焊接梁的制造,起重机械是用于物料起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，有很多种结构形式，如桥式起重机（天车）、塔式起重机、履带式起重机（坦克吊）、门座式起重机（鹤式吊）和汽车起重机等。本节仅介绍工厂（车间）内应用最广泛的桥式起重机的焊接制造工艺。,第四节 焊接梁的制造,桥式起重机的结构特点 图5-69所示为常见的桥式起重机，是由桥架、运移机构和载重机构等组成。图5-69 桥式起重机1桥架 2运移机构 3载重机构,第四节 焊接梁的制造,桥式起重机主梁分单梁和双梁结构；梁的横截面又分为
10、工字形和厢形。吨位较小的起重机（5吨以下），多为工字形单梁结构，而大吨位的桥式起重机都是厢形双主梁再由两端梁连接而成的桥架式结构。,第四节 焊接梁的制造,常见的厢形主梁桥式起重机桥架结构如图5-70所示，它是由主梁、端梁、走台、轨道及栏杆等组成，其外形尺寸取决于起重量、跨度、起升高度及主梁的结构形式等。图5-70 桥式起重机的桥架结构（俯视图）1主梁 2栏杆 3端梁 4走台 5轨道 6操纵室,第四节 焊接梁的制造,桥式起重机中的主要受力元件，其结构形式如图6-71所示。图5-71 厢形主梁结构1长肋板 2短肋板 3上翼板 4腹板 5下翼板 6水平肋,第四节 焊接梁的制造,主梁的主要制造技术要求
11、：跨中上拱度应为(0.9/10001.4/1000)L；轨道居中正轨厢形梁及偏轨厢形梁：水平弯曲（旁弯）fbL/2000；腹板波浪变形，离上翼板H/3以上区域（受压区）波浪变形e0.7f，其余区域e为1.2f。,第四节 焊接梁的制造,厢形梁上翼板的水平偏斜cB/200；厢形梁腹板垂直偏斜值aH/200，如图5-72所示。图5-72 厢形梁制造的主要技术要求,第四节 焊接梁的制造,厢形主梁的备料加工 厢形主梁的备料加工与工字形梁、柱的不同点：拼板对接工艺 主梁较长，有的可达40m左右，所以需要进行拼接，所有拼接焊缝均要求焊透并无损检测合格。翼板与腹板的拼接接头不能布置在同一截面上，且错开距离不得
12、小于200mm。翼板及腹板的拼接接头不应安排在梁的中心附近，一般应离中心2m以上。拼板多采用焊条电弧焊（板较薄时）和埋弧自动焊。,第四节 焊接梁的制造,肋板的制造肋板多为长方形，长肋板中间一般有减轻孔。肋板可采用整块材料制成，长肋板为节省材料可用零料拼接而成。由于肋板尺寸影响装配质量，故要求其宽度只能小1mm左右，长度尺寸允许有稍大的误差。肋板的四个角应严格保证直角，尤其是肋板与上翼板接触的两个角，这样才能保证厢形梁在装配后腹板与上翼板垂直，并且使厢形梁在长度方向上不会产生扭曲变形。,第四节 焊接梁的制造,腹板上拱度的制备 制造厢形梁的主要技术问题是焊接变形的控制。从梁断面积形状和焊缝分布看，
13、对断面重心左右基本对称，焊后产生旁弯的可能性较小，而且比较容易控制；但对断面水平轴线上下是不对称的，因小肋板都在上方，即焊缝大部分分布在轴线上部，焊后要产生下挠变形。这和技术要求规定上拱是相反的。因此，为了满足技术要求，腹板应预制出数值大于技术要求的上拱度，具体可根据生产条件和所采用的工艺程序等因素来确定，上拱沿梁的跨度对称跨中均匀分布。图5-73为制备腹板上拱度的两种方法。,第四节 焊接梁的制造,图5-77 制备腹板上拱度的方法a)用剪板机切成若干梯形毛坯后拼接 b)用气割直接切成,第四节 焊接梁的制造,厢形主梁的装配焊接厢形主梁由两块腹板、上下翼板及长、短肋板组成，当腹板较高时需要加水平肋
14、板（见图5-71），主梁多采用低合金钢（如16Mn）材料制造。焊接工艺流程 由于厢形主梁是一个封闭式结构，所以必须先焊梁内的长、短肋板，然后再焊翼板。具体焊接顺序如下：,第四节 焊接梁的制造,先焊接上翼板与长、短肋板间的焊缝，以免产生主梁的扭曲变形，造成矫形困难；装两侧腹板，焊接形梁的内部焊缝，两条较长的纵向焊缝暂不焊接；装配下翼板后，应先焊下翼板与腹板间的两条纵向角焊缝，要求两面对称同时进行焊接，以减小焊接变形。若下翼板装配后上拱度超过工艺规定，可以先焊上翼板的两条纵向角焊缝；,第四节 焊接梁的制造,装焊形梁 形梁由上翼板、腹板和肋板组成。其组装定位焊多采用平台组装工艺，又以上翼板为基准的平
15、台组装居多。为减少梁的下挠变形，装好肋板后即进行肋板与上翼板焊缝的焊接。组装腹板时，先在上翼板和腹板上划出跨度中心线，然后将腹板吊起与上翼板、肋板组装。,第四节 焊接梁的制造,图5-74 横加肋和短加肋的装配,第四节 焊接梁的制造,图5-75 肋板的焊接方向 a)如果翼板未预制旁弯 b)如果翼板预制旁弯,第四节 焊接梁的制造,腹板装好后，即可进行肋板与腹板的焊接。焊前应检查变形情况以确定焊接顺序。如旁弯过大，应先焊外腹板焊缝；反之，先焊内腹板焊缝。现在较理想的方法是二氧化碳气体保护焊，可减小变形并提高生产率。为使形梁的弯曲变形均匀，可沿梁的长度方向布置偶数名焊工对称施焊。,第四节 焊接梁的制造
16、,下翼板的装配 下翼板的装配关系到主梁最后的成形质量。装配时在下翼板上先划出腹板的位置线，将形梁吊放在下翼板上，两端用双头螺杆将其压紧固定，如图5-78所示。然后检验梁中部和两端的水平度和垂直度及拱度。下翼板与腹板的间隙应不大于1mm，定位焊应从中间向两端两侧同时进行。主梁两端弯头处的下翼板可借助吊车的拉力进行装配定位焊。,第四节 焊接梁的制造,主梁纵缝的焊接主梁的腹板与翼板间有四条纵向角焊缝，最好采用自动焊方法（在外部）焊接，生产中多采用埋弧自动焊和粗丝二氧化碳气体保护焊。装配间隙应尽量小，最大间隙不可超过0.5mm。当焊脚尺寸68mm时，可两面同时焊接，以减少焊接变形；焊脚尺寸超过8mm时
17、，应采用多层焊。焊接顺序视梁的拱度和旁弯的情况而定。当拱度不够时，应先焊下翼板两条纵缝；拱度过大时，应先焊上翼板两条纵缝。,第四节 焊接梁的制造,主梁的矫正 厢形主梁装焊完毕后应进行检查，每根厢形梁在制造时均应达到技术条件的要求，如果变形超过了规定值，应进行矫正。矫正时应根据变形情况选择好加热的部位与加热方式，一般采用气体火焰矫正法。,第四节 焊接梁的制造,端梁的制造 端梁的截面也是厢形结构，其备料加工及装配焊接工艺与主梁基本相同，不再阐述。图5-80为带安装接口的端梁。,第四节 焊接梁的制造,桥架装配焊接桥架装配焊接工艺主要包括轨道对接工艺和主梁与端梁的装配焊接等。轨道对接工艺 桥架上行走小
18、车的轨道接头，若用轨道压板固定，接头处会产生高低不平和侧向错位等问题，重载的小车行走到接头处可能引起桥架轨道的冲击。而采用电弧焊方法将轨道焊接成整体，焊后磨平焊缝表面，可大大提高轨道接头的抗冲击性能。,第四节 焊接梁的制造,轨道接头对接工艺如下：清理轨道接头端面后，底部用E5015焊条堆焊一层，并沿轨道底面磨平，如图5-82所示。两轨道接头处留1416mm间隙。为补偿焊缝收缩引起的角变形，轨道端部装配成1100的斜度。焊前将轨道预热至250300，预热长度每边不小于300mm。,第四节 焊接梁的制造,如图5-87所示分三层进行多层焊。底层用E5015焊条焊接，第层仍用E5015焊条焊接，且保持
19、预热温度。第层焊好后立即焊第层，此层用EDPMn3-15焊条焊接，焊条使用前需250烘干。焊后将轨道对接接头处再加热到预热温度，随后保温缓冷。轨道堆焊层侧面先目测有无裂纹，然后将侧面焊缝磨平，进行磁粉探伤。如发现裂纹要磨去，再预热至250300进行补焊，并重复检查直至合格。,第四节 焊接梁的制造,主梁与端梁的装配焊接 主梁与端梁的连接有焊接和螺栓连接两种方案，在此仅介绍焊接连接。如图5-88所示。在用焊接完成主梁与端梁连接时，考虑到运输条件限制，端梁必须有用螺栓形成的可拆卸的连接接头。起重机厢形主梁与端梁的连接焊缝主要为搭接和角接，且有立焊和仰焊位置，因此多采用焊条电弧焊和半自动二氧化碳焊，对焊接操作者技术水平要求较高。,第四节 焊接梁的制造,图5-88 厢形主梁与端梁的连接1连接板 2主梁下翼板 3端梁腹板 4主梁腹板,
