连铸上框架的装焊过程

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0前言

某集团公司与奥钢合作，为乌克兰生产1 900 mm板坯连铸机，该公司承担弯曲段、扇形段（弧形段、矫直段、水平段）等设备的加工、装配。

扇形段即上、下框架，主要由16Mn材质的厚钢板组成，结构为单片板焊结构，具有坡口大、结构紧凑的特点。而关键部位，如轴承座板位置精确度要求极严，通水方管最终打压不得渗漏，且管与管之间必须单腔打压不得渗漏。不锈钢堆焊层不得出现任何表面缺陷如气孔、夹渣等。所以在保证焊接质量的前提下，控制焊接变形是生产制造的关键。装配尺寸100 mm±1 mm，不得出现偏差，文中以弧形段上框架为例，介绍了装焊工艺过程及生产中出现的问题，采取相应的措施。弧形段上框架外轮廓尺寸3 790 mm×1 850 mm×1 365 mm，重量9 730 kg。

1工艺可行性分析

焊接工艺对上、下框架采取了分部件组装的方法，即分为三大部分：两侧箱和中间立板。各部件采取单独焊接及矫正，有利于控制焊接变形。以中间立板为例，轴承座板与立板是垂直的，单独焊接容易施焊，也有利于矫正。而整体焊接，因为各板间距离很小，通水方管的焊接较困难，焊接质量很难保证，单片组焊，操作相对方便，总的来说，采取的分部件组装方案是可行的。

2装焊工艺过程

2.1技术要求

严格执行图纸中技术要求的有关规定。收缩余量按1/1 000考虑。通水方管缺口处及管与管之间接口处，采用TIG焊，保证密闭性，不锈钢与碳钢焊接采用A302 3.2 mm焊条，堆焊用HS367D 1.2 mm焊丝。其余用H08Mn2Si，1.2 mm。框架返回后耳轴进行不锈钢堆焊，堆焊厚度为6 mm，堆焊前⒍押副砻娼行清理，用紫铜板将堆焊周边固定，确保堆焊周边垂直度。焊接环境温度如过低，焊前预热100～150 ℃。

2.2装焊过程

装配两侧箱体，如图1所示，组装时先装配内侧两块筋板，整体施焊一遍后再焊内侧两块筋板，焊完清理，装配外侧两块筋板，然后整体焊接并矫正，符合图纸要求后待装。

装配中间单片需做自制胎具，先装配轴承座板，矫正后装配焊通水方管，只有保证单片的位置度和平面度精度，才能保证最后装配时的准确。

在平台上划全线进行总装。一定保证两侧箱体的对角线，偏差不得大于2 mm，否则100 mm±1mm尺寸无法保证。轴承座板的定位采用下部加垫块限位装配，如图2所示。

轴承座板和立板的中心，按设计要求中所给的X值定位。轴承座板坐在垫块上后，反复检查各尺寸之间的精度，确认正确无误后，进行总装。将两侧箱体装好后，再次进行对角线检查，点固并装焊拉筋，定位焊长度不小于40 mm。进行焊接，焊接时框架侧放，一侧焊缝先施焊一至二遍后，将框架翻转焊另一侧，采用两人对称焊接，焊接时注意控制热输入量，以减少变形。焊后进行消应力热处理。热处理后检查总体尺寸，复查轴承座板位置及加工量。符合要求后进行喷砂、涂油。返回后进行耳轴焊接，轴承座板凹槽处堆焊。

3生产中出现的问题及采取的措施

（1）箱体变形：装焊两侧箱体时（图1），件1发生严重变形，而且由于工件1上端只露出90 mm长，采用火焰校正效果并不理想，也无法进行机械校正.针对这种情况，分析变形的主要原因是由于工件2坡口较大，焊缝收缩导致工件1受拉变形所致。所以采用工件2的坡口不焊满，待立板与箱体焊完后，工件1有足够的约束条件来对抗工件2坡口对它的拉应力，这时再将焊接工件2坡口焊满，就可以控制变形。

（2）通水管路改进：单片装焊时，为防止机械加工总装时两个水腔之间串水，将方管处缺口管壁、立管与主立板相邻侧管壁割除，此种方法使轴承座与方管之间焊缝变为立板与方管焊缝，避免机械加工将焊道钻漏。

（3）100 mm±1 mm装配尺寸的保证：除装配时严格控制对角线公差外，另外在每100 mm空隙处，加固两件工艺拉筋，要求定位焊牢固，防止由于焊接应力过大，拉筋开裂现象。

（4）轴承座板和坡口尺寸加大：为防止打压时，水从轴承座板侧面渗漏，要求主立板与轴承座板处坡口加大8 mm，两端均布，以形成较好的包角。使轴承座周边封闭焊。另外为防止装配轴承座万一出现装配偏差，单侧补焊，影响质量和生产进度。

（5）轴承座板堆焊：要求机加车间按图3形式加工。避免了由于按左图加工在拐角处空间过小，熔化的焊接金属无法到达尖角处，或熔渣无法排出，从而出现气孔，夹渣，未熔合等缺陷。

4结论

整个上框架的各项指标都满足有关技术指标及要求，尤其是各轴承座板位置偏差全部符合设计公差要求。通水方管最后在机加车间封堵打压时，由于工艺改进使原来由一台二十四个班次，缩减到六个班次完成。堆焊焊缝极少出现尖角处未熔合缺陷。实践证明，采取的工艺措施是合理、有效的。