桥式起重机主梁的焊接工艺设计
一架桥式起重机的制造任务为单梁龙门吊，跨距22m，起吊质量为5t。在不具备大型吊装设备的情况下，采用边装配边组焊的装焊顺序，有效控制焊接变形，解决了箱形主梁难以翻转的问题，成功完成了箱形主梁的焊接，保证了技术要求。箱形主梁全长36m，外形尺寸：36000mm~l25mm~l500mm．由Q235钢板焊接而成。主梁的腹板及翼板的对接焊缝是I类焊缝，主梁与腹板的组合焊缝是Ⅱ类焊缝；梁的上拱度为22mm,旁弯≤8mm，扭曲≤3mm。
1 分析
箱形主梁的焊缝质量和尺寸精度要求高．截面尺寸大、刚性大。在焊接过程中，由于受现场起重条件的限制，无法对箱形主梁反复翻转，只能利用合理的装配及焊接顺序进行变形控制。焊后一旦发生变形则无法矫正，因此，箱形主梁的制造关键就是如何在制造过程中控制好焊接变形。 桥式起重机的主梁要求在垂直平面内必须有一定的上拱度．以抵消起重时梁的下挠度。上拱数值为L／1000，即22itlm。因此，在制造过程中，采用预制腹板上拱变形的方法来保证主梁的上拱度。
2 制造工艺及措施
2.1焊接人员 参加焊接的焊工应具备相应的操作资格．除此之外．还应配备专门的焊接技术人员进行现场指导、焊接检验人员进行全程跟踪检查。
2.2焊接材料 焊条使用前必须严格按使用说明书的规定进行烘干。然后放在保温筒内，随用随取。焊条烘干后在保温筒内存放超过4h应重新烘干．烘干次数不得超过2次。
2.3下料 采用自动火焰切割方法下料。 (a)盖板下料将上、下盖板矫平后。在对接长度方向上放400mm的工艺余量。 (b)腹板下料腹板矫平后，首先在长度方向拼接，然后左右两侧腹板对称气割．以防主梁两侧腹板尺寸不同．引起主梁的扭曲变形。为使主梁有规定的上拱度，在腹板下料时必须有相应的上拱度，且上拱度应大于主梁的上拱度。腹板下料时，需放1．5L／1000，即33mm的余量，并且在离中心2ITI处不得有接头，为避免焊缝集中，上、下盖板与腹板的接头应错开，距离不小于200mm。腹板下料后长度误差为_10mm。 (c)长短肋板下料主梁的长短肋板的宽度尺寸只能小不能大(1mm左右)。长度尺寸可允许有一定的误差(±2mm以内)。肋板的4个角应为90。，尤 其是肋板与上盖板联接处的2个角更应严格保持直角，以使装配后主梁的腹板与上盖板垂直，同时主梁在长度方向上不会发生扭曲变形。
2.4坡口制备 上、下盖板和腹板的对接，可采用单面焊双面成形工艺，坡口角度为30。～40。，单面V形坡口，以减小开坡口和焊后翻转的工作量。 2．5组装一焊接
2.5．一，装配一焊接顺序 为使主梁保持合理的上拱度．并有效地控制焊接变形，组装时采用预制上拱法。 (1)先将下盖板矫平，然后将下盖板上所有的对接焊缝进行焊接。 (2)在平台上制出与腹板一致的上拱度，并将焊后的下盖板调平．平铺在平台上，并划出各板的安装位置线。 (3)将一侧的腹板点固在下盖板上，注意保证腹板与下盖板的垂直度，并在腹板上划出各隔板的位置线。 (4)在将另一侧腹板上划出各隔板的位置线后．与下盖板点固焊接在一起。 (5)将长隔板与角钢按划好的位置线，分别与两腹板进行点固焊焊接在一起。 (6)焊接长隔板与两腹板的立缝，以及角钢与两腹板的角焊缝。 (7)组装上盖板。 (8)先焊接下盖板与两腹板的2条纵缝．再焊上盖板与两腹板的2条纵缝，最后焊接上盖板与长隔板的角焊缝。 (9)组对短隔板，组对后先焊接短隔板与两腹板的立缝，再焊接短隔板与上盖板的角焊缝。二，组对间隙 上、下盖板及腹板在对接时，均应留有一定的间隙，板厚8mm，间隙为3 4mm，以保证单面焊双面成形。两腹板与下盖板在组对时，应尽量减小组焊间隙．间隙量<1．0mm，以减小焊接变形。长短肋板在与上盖板进行组对时，也同样应将各组件压紧，以尽量减小组焊间隙。 2.6 焊接工艺 要保证箱形主梁的焊接质量及合理的上拱度，并有效控制其焊接变形．焊接工艺是关键。 (1)施焊前，先检查坡口及组对质量，如发现尺寸超差．应及时处理后再施焊。 (2)焊前必须清除坡口及焊缝两侧各20mm范围内的油、污、水、锈及其他杂质。 (3)焊接顺序：先焊上、下盖板及腹板的对接焊缝．再焊两腹板与下盖板的2条纵缝；焊接过程中，应尽量采用2名或4名焊工同时、对称地进行焊接，以防止主梁发生扭曲变形。 (4)选用合理的焊接工艺参数：焊接方法采用焊条电弧焊，焊条直径为4．0mm，焊接电流为160～200A，电弧电压22～25V。
2．7质量检验 箱形主梁的质量检验主要是制造过程中的工序检验及制造完成后的专检。箱形主梁焊接完毕，经质检部门联检，其几何尺寸、上拱度及焊缝质量均符合质量要求。
3 结论
对于此大型桥式起重机的箱形主梁，在不具备大型吊装设备的情况下，笔者采用合理的装焊顺序及工艺措施，成功地弥补了设备方面的不足，避免了对箱形梁的反复翻转，保证了箱形梁的焊接质量并满足了尺寸要求。
焊接操作机应用：焊接操作机是与焊接滚轮架、焊接变位机等组合，对构件的内外环缝、角焊缝、内外纵缝进行自动焊接的专用设备，有固定式、回转式、全位置等多种结构形式。可根据用户的需求选择结构并配套各种焊机以及增加跟踪、摆动、监控、焊剂回收输送等辅助功能.
焊接操作机组成原理：主要由操作装置、控制装置、动力源装置、工艺保障装置组成。
一、 操作装置包括导轨、倾角调节机构、垂直导向机构、焊枪夹和焊枪，倾角调节机构可使焊枪能绕中心进行正负旋转。
二、 控制装置由电气控制系统组成，可以控制焊接操作机的工作状态。
三、 动力源装置由气缸组成，采用气压驱动进行动力传送。
四、 工艺保障装置由导丝机构、焊丝导管和导丝嘴组成，能实现焊丝的自动导向定位，可保证焊缝质量。
焊接操作机可与专用的焊件变位机械配合，实现缸体一次装夹，两根焊枪同时焊接左右两侧，使得加工精确度和生产效率很大幅度的提高
焊接操作机一般由立柱、横梁、回转机构、台车等部件组成。各部件为积木式结构，一般立柱、横梁为其基本部件，其余部件可据用户使用要求选配。立柱及横梁采用折弯焊接结构件，具有很好的刚性。 轻、中型、重型焊接操作机均采用三角型导轨，超重型采用平面方形导轨，均经刨床加工。 保证了导轨的高精度及其耐磨性。 应用于压力容器中锅炉汽包， 石化容器等圆筒形工件的内外缝的纵缝焊和环缝焊焊接。
独特的横梁和立柱截面设计，焊后去应力处理，经刨、磨成型。重量轻、强度高、稳定性好。横梁内伸缩臂的设计，可有效增加横梁的水平伸缩距离。
横梁升降采用交流电机恒速方式，升降平稳、均匀，安全系数高。带安全防坠装置。
横梁伸缩、立柱电动回转、电动台车均采用交流电机变频无级调速，恒转矩输出，速度平稳（特别是低速下），启动或 停止迅捷，速度数字显示并可预置。
立柱回转分为手动、电动两种，回转支承采用国内名牌厂家的产品，自带高精度齿轮，转动灵活，并可手动锁紧，安全可靠。
台车采用标准铁路路轨为行走轨道，分为手动及电动两种。手动适用于轻型及移动范围较小的操作机，电动则适用于重型或移动范围较大的操作机。
载人型操作机设有载人操作平台，随横臂一起移动。
采用手控盒、机头控制箱（焊接控制箱）构成近控与远控方式，操作灵活方便，并在电气箱预留联动接口，可与滚轮架、变位机、圆形回转工作台等实现同步联动。 焊接操作机的结构形式很多，使用范围广，长与焊件变位机械相配合，完成各种焊接作业。 按其结构形式及应用特点可分为三种：
1、平台式焊接操作机：平台式焊接操作机又分为单轨台车式和双轨台车式两种。单轨台车式焊接操作机实际上还有一条轨道，不过该轨道一般设置在车间的立柱上，车间桥式起重机移动往往引起平台振动，从而影响焊接过程的正常进行。平台式焊接操作机的机动性、使用范围和用途均不如伸缩臂式焊接操作机，在国内的应用已逐年减少。
2、横臂式焊接操作机：这类焊接操作机根据横臂的结构不同有分为悬臂式焊接操作机和伸缩臂式焊接操作机。
3、门式焊接操作机：这种焊接操作机有两种结构：一种是焊接小车座落在沿门架可升降的工作平台上，并可沿平台上的轨道横向移动；另一种是焊接机头安装在一套升降装置上，该装置又座落在可沿横梁轨道移动的跑车上。 作用
1、准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和划线工作。减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性；
2、有效的防止和减轻了焊接变形；
3、使工件处于最佳的施焊部位，焊缝的成型性良好，工艺缺陷明显降低，焊接速度得以提高；
4、以机械装置代替了手工装配零件部位时的定位、夹紧及工件翻转等繁重的工作，改善了工人的劳动条件；
5、可以扩大先进的工艺方法的使用范围，促进焊接结构的生产机械化和自动化的综合发展；
设计的基本要求
（1）工装夹具应具备足够的强度和刚度。夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度；
（2）夹紧的可靠性。夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力；
（3）焊接操作的灵活性。使用夹具生产应保证足够的装焊空间，使操作人员有良好的视野和操作环境，使焊接生产的全过程处于稳定的工作状态；
（4）便于焊件的装卸。操作时应考虑制品在装配定位焊或焊接后能顺利的从夹具中取出，还要制品在翻转或吊运使不受损害；
（5）良好的工艺性。所设计的夹具应便于制造、安装和操作，便于检验、维修和更换易损零件。设计时还要考虑车间现有的夹紧动力源、吊装能力及安装场地等因素，降低夹具制造成本。
分类与组成
焊接工装夹具是将捍件准确定位并夹紧，甩于装配和焊接的工艺设备。
在焊接结构生产中，装配和焊接是两道重要的生产工序，根据工艺通常以两种方式完成这两道工序：—种是先装配后焊接；一种是边装配边焊接。我们把用来装配以进行定位焊的夹具称做装配夹具；专门用来焊接焊件的夹具称做焊接夹具；把既用来装配又用来焊接的工具称做装焊夹具。它们统称为焊接工装夹具。
一个完整的夹具，是由定位器、夹紧机构、夹具体三部分组成的。在装焊作业中，多使用在夹具体上装有多种不同夹紧机构和定位器的复杂夹具。其中，除夹具体是根据焊结构形式进行专门设计外，夹紧机构和定位器多是通用的结构形式。
定位器大多数是固定式的，也有一些为了便于焊件装卸，做成伸缩式或转动式的，并采用手动、气动、液压等驱动方式。夹紧机构是夹具的主要组成部分，其结构形式很多，且相对复杂。驱动方式也多种多样。在一些大型复杂的夹具上，夹紧机构的结构形式有多种，而且还使用多种动力源，有手动加气动的、气动加电磁的等等。这种多动力源夹具，称作混合式夹具。在先进工业国家里，对广泛采用的一些夹紧机构已经标准化、系列化，在工艺设计时进行选用即可。我国焊接工作者，正进行着这方面的研究开发工作，相信不久也会有我们自己的系列化、标准化的夹紧机构出现。
特点
焊接工装夹具的特点，是由装配焊接工艺和焊接结构的形式决定的，有如下特点：
(1)、由于焊件一般由多个简单零件组焊而成，而这些零件的装配和定位焊，在焊接工装夹具上是按顺序进行的，因此，它们的定位和夹紧是一个个单独进行的。
(2)、在焊接过程中，零件会因焊接加热而伸长或因冷却而缩短，为了减少或消除焊接变形，要求工装夹具能对某些零件给予反变形或者作刚性的夹固；为了减少焊接应力，又要允许某些零件在某一方向可自由伸缩。因此，焊接工装夹具不是对所有的零件都作刚性夹固。
(3)、对焊接工装夹具而言，装焊完的结构尺寸增大，重量增加，形状变得复杂，增加了从工装夹具上卸下的难度。
(4)、对于熔焊的夹具，工作时主要承受焊件的重力、焊接应力和夹紧力。有的还要承受装配时的锤击力；用于压焊的夹具还要承受顶锻力。
(5)、焊接工装夹具往往是焊接电源二次回路的一个组成部分，因此绝缘和导电是设计中必须注意的一个问题。例如，在设计电阻焊用的夹具时，如果绝缘处理不当，将引起分流，使接头强度降低。
(6)、装配夹具和装焊夹具上的夹紧点、定位点比机床夹具上的多达几倍甚至十几倍，因此，设计难度较大，特别是定位点、夹紧点的数量、选位和两者的对应关系，都会影响夹具的功能和质量。
(7)、焊接工装夹具主要用来保证焊接结构各连接件的相对位置精度和整体结构的形状精度。
焊接工装夹具的设计
(1) 、焊接工装夹具应动作迅速、操作方便，操作位置应处在工人容易接近、最宜操作的部位。特别是手动夹具，其操作力不能过大，操作频率不能过高，操作高度应设在工人最易用力的部位，当夹具处于夹紧状态时，应能自锁。
(2) 、焊接工装夹具应有足够的装配，焊接空间，不能影响焊接操作和焊工观察，不妨碍焊件的装卸。所有的定位元件和夹紧机构应与焊道保持适当的距离，或者布置在焊件的下方或侧面。夹紧机构的执行元件应能够伸缩或转位。
(3) 、夹紧可靠，刚性适当。夹紧时不破坏焊件的定位位置和几何形状，夹紧后既不使焊件松动滑移，又不使焊件的拘束度过大而产生较大的应力。
(4) 、为了保证使用安全，应设置必要的安全连锁保护装置。
(5) 、夹紧时不应损坏焊件的表面质量，夹紧薄件和软质材料的焊件时，应限制夹紧力，或者采取压头行程限位、加大压头接触而积、加添铜、铝衬垫等措施。
(6) 、接近焊接部位的夹具，应考虑操作手把的隔热和防止焊接飞溅物对夹紧机构和定位器表面的损伤。
(7) 、夹具的施力点应位于焊件的支承处或者布置在靠近支承的地方，要防止支承反力与夹紧力、支承反力与重力形成力偶。
(8) 、注意各种焊接方法在导热、导电、隔磁、绝缘等方面对夹具提出的特殊要求。例如，凸焊和闪光焊时，夹具兼作导电体；钎焊时，夹具兼作散热体，因此要求夹具本身具有良好的导电、导热性能。再如，真空电子束焊所使用的夹具，为了不影响电子束聚焦，在枪头附近的夹具零件，不能用磁性材料制作，夹具也不能带有剩磁。
(9) 、用于大型板焊结构的夹具，要有足够的强度和刚度，特别是夹具体的刚度，对结构的形状精度、尺寸精度影响较大，设计时要留有较大的余度。
(10) 、在同一个夹具上．定位器和夹紧机构的结构形式不宜过多，并且尽量只选用一种动力源。
(11) 、工装夹具本身应具有较好的制造工艺性和较高的机械效率。
(12) 、尽量选用已通用化、标准化的夹紧机构以及标准的零部件来制作焊接工装夹具。