一种不锈钢箱式结构件高精度拼焊工艺的制作方法

1.本发明涉及箱体焊接的技术领域，具体涉及一种不锈钢箱式结构件高精度拼焊工艺。


背景技术：

2.大型箱式结构件精度要求高，但体积过大，难以焊后加工，因此必须控制焊接变形量，使焊接后的箱体达到精度要求；同时，一些箱式结构件缺乏装配时的定位和紧固设计，导致焊接出现较大误差影响后续加工；且由于采用传统的焊接工艺，导致零件变形量较大。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：针对目前大型箱式结构件缺乏装配时的定位和紧固设计，导致焊接出现较大误差影响后续加工和焊接工艺较为传统，导致零件在焊接过程中变形量较大的问题，提供了一种不锈钢箱式结构件高精度拼焊工艺，解决了上述问题。
4.本发明的技术方案如下：一种不锈钢箱式结构件高精度拼焊工艺，包括如下步骤：s1：将箱式结构件的各个板面在板面装配工装上进行单独装配，并对板面中的零件焊缝进行焊接；s2：保证所有板面的变形量均≤1mm；s3：将各个板面插入总装配工装中，进行初步装配；s4：对各个板面之间的焊缝进行焊接；所述步骤s1和步骤s4中在焊接过程中控制焊接区域的温度保持在450℃以内。
5.进一步地，所述板面装配工装包括第一底座，所述第一底座上设置有定位挡块、压紧装置和顶紧装置；所述定位挡块用于零件定位，所述压紧装置用于零件在竖直方向固定，所述顶紧装置用于零件在水平方向固定；根据不同板面的结构，调整定位挡块、压紧装置和顶紧装置的数量和位置。
6.进一步地，所述步骤s1的详细步骤为：s11：将板面零件通过定位挡块放置在第一底座上；s12：通过顶紧装置使板面零件在水平方向固定；s13：通过压紧装置使板面零件在竖直方向固定。
7.进一步地，所述步骤s2的详细步骤为：检验所有板面，将变形量＞1mm的板面进行校形。
8.进一步地，所述总装配工装包括第二底座，所述第二底座上设置有定位挡板；所述定位挡板围成的形状与箱式结构件的形状保持一致。
9.进一步地，所述步骤s3的详细步骤为：将各个板面置于第二底座上，使各个板面的侧面紧靠定位挡板；各个板面的底面紧贴第二底座。
10.进一步地，所述步骤s1和步骤s4中的焊接过程为：先点焊所有焊缝，使零件或板面
在未受热变形的情况下进行初步连接，再补焊所有未焊接的焊缝。
11.进一步地，在焊接过程中对焊接区域进行实时温度检测，当检测温度超过450℃，则暂停焊接，对焊接区域进行降温处理；待温度降低至150℃后，再继续焊接。
12.进一步地，所述降温处理的具体步骤为：使用涡流管向焊接区域吹压缩空气，对焊接区域进行降温。
13.进一步地，实时温度检测的具体检测区域为：以焊接点为圆心，d1=505mm、d1=495mm的第一圆环；其中d1为第一圆环中大圆的直径，d1为第一圆环中小圆的直径；降温处理的具体降温区域为：以焊接点为圆心，d2=405mm、d2=395mm的第二圆环，其中d2为第二圆环中大圆的直径，d2为第二圆环中小圆的直径。
14.与现有的技术相比本发明的有益效果是：1、一种不锈钢箱式结构件高精度拼焊工艺，包括如下步骤：s1：将箱式结构件的各个板面在板面装配工装上进行单独装配，并对板面中的零件焊缝进行焊接；s2：保证所有板面的变形量均≤1mm；s3：将各个板面插入总装配工装中，进行初步装配；s4：对各个板面之间的焊缝进行焊接；所述步骤s1和步骤s4中在焊接过程中控制焊接区域的温度保持在450℃以内；其设计专用的板面装配工装和总装配工装以提高焊接精度，减少焊接造成的零件变形量；且在焊接过程中通过控制焊接温度和采用先点焊再全部焊接的方法以减少零件在焊接过程中造成的变形量，整个拼焊过程，操作简单，焊接精度高。
附图说明
15.图1为一种不锈钢箱式结构件高精度拼焊工艺的流程图；图2为实施例一中某大型箱式结构件的结构示意图，其中（a）为正视图，（b）为侧视图，（c）俯视图，（d）为（a）中a-a处的剖视图；图3为实施例一中用于装配底板的板面装配工装的结构示意图，其中（a）为正视图，（b）为俯视图；图4为实施例一中用于装配第一侧板的板面装配工装的结构示意图，其中（a）为正视图，（b）为俯视图；图5为实施例一中用于装配第二侧板的板面装配工装的结构示意图，其中（a）为正视图，（b）为俯视图；图6为实施例一中用于装配顶板的板面装配工装的结构示意图，其中（a）为正视图，（b）为俯视图；图7为实施例一中底板的零件安装在装配工装后的结构示意图；图8为实施例一中第一侧板的零件安装在装配工装后的结构示意图；图9为实施例一中第二侧板的零件安装在装配工装后的结构示意图；图10为实施例一中顶板的零件安装在装配工装后的结构示意图；图11为实施例一中总装配工装的结构示意图，其中（a）为正视图，（b）为俯视图；图12为实施例一中顶板、底板、第一侧板和第二侧板安装在总装配工装后的结构示意图，其中（a）为正视图，（b）为俯视图；图13为实施例二中实时温度检测的具体检测区域和降温处理的具体降温区域的示意图。
16.附图标记：1-第一侧板，2-第二侧板，3-底板，4-顶板，5-板面装配工装，51-第一底座，52-定位挡块，53-压紧装置，54-顶紧装置，55-垫板，6-总装配工装，61-第二底座，62-定位挡板，7-检测区域，8-降温区域。
具体实施方式
17.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
18.下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
19.实施例一某大型箱式结构件结构如图2所示；箱体由四块板面拼焊而成，其四块板面分别为：第一侧板1、第二侧板2、一块底板3和一块顶板4；其中，底板3由四根梁拼焊而成，侧板及顶板4由方钢管拼焊而成；该箱体要求焊接后底板3平面度在0.2以内，立柱垂直度在0.8以内。其余尺寸公差要求适中，但对于没有定位设计的结构件，仍是相对较高的公差要求。
20.综上所述，该箱体焊接的主要难点在于焊接零件的定位、夹紧和焊接过程中的变形控制；针对这些问题，本实施例提出一种不锈钢箱式结构件高精度拼焊工艺，具体包括如下步骤：s1：将箱式结构件的各个板面在板面装配工装5上进行单独装配，并对板面中的零件焊缝进行焊接；在本实施例中，依次将底板3、第一侧板1、第二侧板2和顶板4在装配工装上进行装配焊接；s2：保证所有板面的变形量均≤1mm；在本实施例中，应保证底板3、侧板和顶板4的变形量均≤1mm；s3：将各个板面插入总装配工装6中，进行初步装配；在本实施例中，将底板3、侧板和顶板4竖直插入总装配工装6中，进行初步装配；s4：对各个板面之间的焊缝进行焊接；在本实施例，对步骤s3中初步装配未焊接加固的箱体，进行焊接加固，则完成箱体的总装配；所述步骤s1和步骤s4中在焊接过程中控制焊接区域的温度保持在450℃以内；450℃是经过大量的实验最后验证的最佳控制参数。
21.下面通过如下三组温度数据进行实验对比得到最佳温度控制参数。
22.表1 不同暂停温度下零件的变形量
从表1的数据可以看出，更高的暂停温度会造成更大的零件变形，但更小的暂停温度会导致焊接过程暂停次数多，焊接效率低，为了保证焊接满足设计要求，因此选择了450℃作为最优的暂停温度。
23.板面装配工装5包括第一底座51，所述第一底座51上设置有定位挡块52、压紧装置53和顶紧装置54；所述定位挡块52用于零件定位，所述压紧装置53用于零件在竖直方向固定，所述顶紧装置54用于零件在水平方向固定；根据不同板面的结构，调整定位挡块52、压紧装置53和顶紧装置54的数量和位置；即所述第一底座51上方的定位挡块52、压紧装置53和顶紧装置54的具体数量和设置位置是根据板面的构造进行具体设计的；在本实施例中，用于装配底板3的板面装配工装5的结构如图3所示；用于装配第一侧板1的板面装配工装5的结构如图4所示；用于装配第二侧板2的板面装配工装5的结构如图5所示；用于装配顶板4的板面装配工装5如图6所示。
24.步骤s1的详细步骤为：s11：将板面零件通过定位挡块52放置在第一底座51上；在本实施例中定位挡块52的设置位置应保证可以对板面零件起到定位作用，具体放置位置，本领域的技术人员可根据实际情况进行调整；s12：通过顶紧装置54使板面零件在水平方向固定；在本实施例中，所述顶紧装置54和压紧装置53采用现有常用的结构即可，大致结构如图3-6所示；s13：通过压紧装置53使板面零件在竖直方向固定；在本实施例中，底板3、第一侧板1、第二侧板2和顶板4的装配过程大致相同，这里就底板3的装配详细说明；首先将底板3所有零件根据图纸指示安装在板面装配工装5上，具体的，将零件自然靠紧定位挡块52即可，然后拧紧顶紧工装上的顶紧螺栓，使零件与定位挡块52间无明显缝隙，拉下压紧装置53的把手，使零件紧固并与第一底座51之间无缝隙。
25.在本实施例中，在步骤s1中，依次对底板3、第一侧板1、第二侧板2和顶板4进行装配；底板3的零件安装在装配工装后的结构如图7所示，第一侧板1的零件安装在装配工装后的结构如图8所示，第二侧板2的零件安装在装配工装后的结构如图9所示，顶板4的零件安装在装配工装后的结构如图10所示。
26.步骤s2的详细步骤为：检验所有板面，将变形量＞1mm的板面进行校形；在本实施例中，检验装配好的底板3、第一侧板1、第二侧板2和顶板4的变形量，若变形量均≤1mm，则进行步骤s3总装配，若变形量＞1mm，则对该板面进行校形，直至变形量≤1mm，则进行步骤s3总装配。
27.总装配工装6包括第二底座61，所述第二底座61上设置有定位挡板62；所述定位挡板62围成的形状与箱式结构件的形状保持一致；在本实施中，所述总装配工装6的结构如图
11所示。
28.步骤s3的详细步骤为：将各个板面置于第二底座61上，使各个板面的侧面紧靠定位挡板62；各个板面的底面紧贴第二底座61表面；在本实施例中，先将顶板4插入总装配工装6，再依次将底板3、第一侧板1和第二侧板2插入总装配工装6；总装配工装6上有定位挡板62，使底板3、第一侧板1和第二侧板2靠紧定位挡板62；底板3、第一侧板1和第二侧板2需与第二底座61表面靠紧且无缝隙，若无法靠紧，则需使用c型夹进行夹紧；顶板4、底板3、第一侧板1和第二侧板2安装在总装配工装6后的结构如图12所示。
29.步骤s1和步骤s4中的焊接过程为：先点焊所有焊缝，使零件或板面在未受热变形的情况下进行初步连接，再补焊所有未焊接的焊缝；可以有效降低最后成品箱体的形变量。
30.在焊接过程中对焊接区域进行实时温度检测，当检测温度超过450℃，则暂停焊接，对焊接区域进行降温处理；待温度降低至150℃后，再继续焊接；在本实施例中实时温度检测是通过红外线测温仪实现；通过温度控制，可使得焊接后变形量在0.3以内。
31.降温处理的具体步骤为：使用涡流管向焊接区域吹压缩空气，对焊接区域进行降温，且减小焊接热量的扩散速度；常规降温方法为洒水降温或自然降温，采用涡流管降温较自然降温效率更高，较洒水降温更安全（在洒水的过程中，水可能会溅射到焊接区，洒水所造成的剧烈降温会影响焊接质量）。
32.术语解释：涡流管：一种可以利用压缩空气制冷的设备，涡流管由喷嘴、涡流室、分离孔板、管子和控制阀组成，一端通入压缩空气，冷气端可得到-40℃的冷气。
33.实施例二实施例二是对实施例一的进一步说明，相同的部件这里不再赘述，请参阅图13，实时温度检测的具体检测区域为：以焊接点为圆心，d1=505mm、d1=495mm的第一圆环；其中d1为第一圆环中大圆的直径，d1为第一圆环中小圆的直径；降温处理的具体降温区域为：以焊接点为圆心，d2=405mm、d2=395mm的第二圆环，其中d2为第二圆环中大圆的直径，d2为第二圆环中小圆的直径；具体如图13所示。
34.实施例三实施例三是对实施例一的进一步说明，相同的部件这里不再赘述，请参阅图1-3，板面装配工装5中的第一底座51和总装配工装6中的第二底座61均由80
×
40
×
5mm矩管焊接而成；所述第一底座51和第二底座61下方均设置有垫板55，利于保证工装底面平行。
35.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。