关键词：
连接工艺（精选九篇）
连接工艺 篇1
一、零件简介
零件名称:连接座, 具体设计要求如图1所示。该零件为典型的薄壁类零件, 整个零件的形位公差和粗糙度要求超出现有机床的加工精度。
二、影响加工精度的原因
1. 连接座的材料为20Cr Mn Ti, 没有合适的管材代替, 下料为φ190×132的巨型棒料, 去除量大, 容易积累切削内应力。
2.连接座外径直径φ182.5mm, 内圆直径φ175mm, 壁厚仅为3.75mm, 长度125mm, 为典型的薄壁零件。
3.左端外径φ183 (-0.01/-0.02) mm为基准, 与内孔φ175 (-0.02/-0.04) mm存在位置定位公差◎0.02mm, 同时与左端面有位置定向公差为⊥0.01mm。
4.工艺系统刚性差, 对磨床加工质量影响大。
三、针对影响加工精度因素采取的具体措施
通过分析该零件的各个尺寸与形位公差, 将容易保证的加工内容剔除, 找出不易加工及难保证的尺寸精度与形位公差。针对形位公差中遇到的问题进行分析, 找出合理的加工方案。同时将需要保证的普通尺寸精度穿插在加工过程中, 解决整个零件的加工难题。
1.连接座的材料为20Cr Mn Ti, 无管材及锻材。下料为φ190×132的巨型实心棒料, 去除量大, 容易积累切削内应力。采取的具体措施:粗加工、热处理 (正火880℃加热) 、半精加工、热处理 (去应力处理560℃×2h) 的工艺流程。释放零件在加工过程中造成的应力, 防止内应力造成应力变形, 导致零件质量不能满足设计要求。
2.连接座外径直径φ182.5mm, 内圆直径φ175mm, 壁厚仅为3.75mm, 长度125mm, 为典型的薄壁零件。
磨削是一种速度高、切削厚度极薄的加工方法。同时, 砂轮还有自锐作用, 在使用一段时间之后, 能够自动脱落下来, 露出新的一层砂粒, 这是其他切削方式所没有的优点。正是利用到这两个特点, 人为调整磨削用量, 即更改砂轮速度、工件速度、切深、进给量、砂轮修整次数等要素, 避免接近固有频率引起共振, 减少磨削造成的整个零件再次应力集中。利用磨削减少切削余量, 将产生的切削应力减少到最合理的范围, 即精加工的余量, 增加精加工之后的半精磨 (给精磨留0.15mm余量) , 并且放置一段时间, 进行时效, 自然释放应力。
3.左端外径φ183 (-0.01/-0.02) mm为基准, 与内孔φ175 (-0.02/-0.04) mm存在位置定位公差◎0.02mm, 同时与左端面有位置定向公差为⊥0.01mm。
直径为φ1 7 5的公差为 (-0.0 2/-0.04) mm, 整个公差带为0.02mm。相对应的公差等级为5级与6级之间, 该等级已经是现有零件公差等级中较高的。而φ183 (-0.01/-0.02) mm的公差等级为3级。精度要求更高, 是对现有加工设备的一个大挑战。
合理的磨削参数只能降低磨削应力的积累, 并不能消除应力的产生。使用新外圆砂轮, 不仅能够提高外径线速度, 并且能提高砂粒的锋利程度。当在磨削应力足够小, 不足以引起变形的条件下, 设定好合理的磨削用量, 对工件进行最后的保证精度的精密加工, 将基准保证在φ183 (-0.01/-0.02) 在公差范围之内。
针对内孔φ175 (-0.02/-0.04) 深入长度超过108mm, 在磨削过程中, 不断对工件进行尺寸测量, 保证加工尺寸时刻在控制之中。增加砂轮空转时间, 有利于保证零件的整体圆度, 即可消除磨削引起的局部微量变形, 又能将内径粗糙度提高。
需要注意的是:在磨削过程中, 尽量不要引起工件磨削表面的硬度变化, 因为凡是硬度下降的部位, 常有残余拉应力或者较小的压应力;而硬度增加的部位, 常有残余压应力或者较小的拉应力。
4.工艺系统刚性差, 对磨床加工质量影响大
机床 (这里主要指磨床) 、工装、工件、刀具 (砂轮) 等组成的工艺系统抵抗应力变形的刚性, 对整个加工方案的能否成功实施有决定性影响。机床与刀具的刚性在加工过程能够进行控制, 剩下对整个工艺系统刚性影响最大的就是工件与工装。工件安装在工装之上, 工装在机床上夹紧。这样的叠加装置俨然不如一个整体零件的刚性好, 也没有一台相互支承、反馈封闭的机床结构刚性好。但是工装安装在机床上全是压力, 夹紧力又能够人为控制。所以只剩下工件与工装之间的刚性是最大的敏感位置。设计合理的工装有利于提高整个工艺系统的刚性。
工件安装在工装上通过φ1 6 0 (+0.1/0) 定位, 该圆公差带减小为0.030mm (φ160 (+0.035/0.005) ) 。要求工艺平磨道序对左端面与外径基准之间的位置定向公差⊥0.01mm严格控制。不仅保证了垂直精度, 也增强了端面与工装的贴紧程度, 增强了刚性。利用平磨保证接触平面的平面度, 对工件的固定定位及公差保证至关重要, 工装如图2所示。
结语
利用既定的工艺方案进行加工, 粗精分开和人工时效减少了内应力变形;定制工装的使用提高了工艺系统的刚性;磨床减小切削力的挤压变形;严密包装防止冲击力造成变形, 等等。薄壁加工体现了整个工艺系统的完整性, 只有在每一个环节中改进、完善才能保证整个零件最终的精度。
参考文献
扭剪型高强螺栓连接工艺标准 篇2
扭剪型高强螺栓连接工艺标准（502-1996）
范围
本工艺标准适用于钢结构安装用扭剪型高强螺栓施工工艺。
施工准备
2.1 材料及主要机具：
2.1.1 螺栓、螺母、垫圈均应附有质量证明书，并应符合设计要求和国家标准的规定。
2.1.2 高强螺栓入库应按规格分类存放，并防雨、防潮。遇有螺栓、螺母不配套，螺纹损伤时，不得使用。螺栓、螺母、垫圈有锈蚀，应抽样检查紧固轴力，满足要求后方可使用。螺栓等不得被泥土、油污粘染，保持洁净、干燥状态。必须按批号，同批内配套使用，不得混放、混用。
2.1.3 主要机具：电动扭矩扳手及控制仪、手动扭矩扳手、手工扳手、钢丝刷、工具袋等。
2.2 作业条件：
2.2.1 摩擦面处理：摩擦面采用喷砂、砂轮打磨等方法进行处理，摩擦系数应符合设计要求（一般要求Q235钢为0.45以上，16锰钢为0.55以上）。摩擦面木允许有残留氧化铁皮，处理后的摩擦面可生成赤锈面后安装螺栓（一般露天存10d左右），用喷砂处理的摩擦面不必生锈即可安装螺栓。采用砂轮打磨时，打磨范围不小于螺栓直径的4倍，打磨方向与受力方向垂直，打磨后的摩擦面应无明显不平。摩擦面防止被油或油漆等污染，如污染应彻底清理干净。
2.2.2 检查螺栓孔的孔径尺寸，孔边有毛刺必须清除掉。
2.2.3 同一批号、规格的螺栓、螺母、垫圈，应配套装箱待用。
2.2.4 电动扳手及手动扳手应经过标定。
操作工艺
3.1 工艺流程：
作业准备 → 选择螺栓并配套 → 接头组装 → 安装临时螺栓 → 安装高强螺栓 →
高强螺栓紧固 → 检查验收
3.2 螺栓长度的选择：扭剪型高强螺栓的长度为螺栓头根部至螺栓梅花卡头切口处的长度。选用螺栓的长度应为紧固连接板厚度加上一个螺母和一个垫圈的厚度，并且紧固后要露出不少于两扣螺纹的余长，一般按连接板厚加表5-2中的增加长度，并取5mm的整倍数。
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表5-2 螺栓公称直径 增加长度(mm)M16 25 M20 30 M22 35 M24 40
3.3 接头组装：
3.3.1 连接处的钢板或型钢应平整，板边、孔边无毛刺；接头处有翘曲、变形必须进行校正，并防止损伤摩擦面，保证摩擦面紧贴。
3.3.2 装配前检查摩擦面，试件的摩擦系数是否达到设计要求，浮锈用钢丝刷除掉，油污、油漆清除干净。
3.3.3 板叠接触面间应平整，当接触有间隙时，应按规定处理，见表5-3。
表5-3 间隙大小 处
理
方
法 1mm以下
不作处理
3mm以下
将高出的一侧磨成1∶10斜面打磨方面应与受力方面垂直 3mm以上
加垫板，垫板两面摩擦面处理方法与构件相同
3.4 安装临时螺栓：连接处采用临时螺栓固定，其螺栓个数为接头螺栓总数的1/3以上；并每个接头不少于两个，冲钉穿入数量不宜多于临时螺栓的30%。组装时先用冲钉对准孔位，在适当位置插入临时螺栓，用扳手拧紧。不准用高强螺栓兼作临时螺栓，以防螺纹损伤。
3.5 安装高强螺栓：
3.5.1 安装时高强螺栓应自由穿入孔内，不得强行敲打。扭剪型高强螺栓的垫圈安在螺母一侧，垫圈孔有倒角的一侧应和螺母接触，不得装反（大六角头、高强螺栓的垫圈应安装在螺栓头一侧和螺母一侧，垫圈孔有倒角一侧应和螺栓头接触，不得装反）。
3.5.2 螺栓不能自由穿入时，不得用气割扩孔，要用绞刀绞孔，修孔时需使板层紧贴，以防铁屑进入板缝，绞孔后要用砂轮机清除孔边毛刺，并清除铁屑。
3.5.3 螺栓穿入方向宜一致，穿入高强螺栓用扳手紧固后，再卸下临时螺栓，以高强螺栓替换。不得在雨天安装高强螺栓，且摩擦面应处于干燥状态。
3.6 高强螺栓的紧固：必须分两次进行，第一次为初拧。初拧紧固到螺栓标准轴力（即设计预拉力）的60%～80%，初拧的扭矩值不得小于终拧扭word文档
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矩值的30%。第二次紧固为终拧，终拧时扭剪型高强螺栓应将梅花卡头拧掉。为使螺栓群中所有螺栓均匀受力，初拧、终拧都应按一定顺序进行。
3.6.1 一般接头：应从螺栓群中间顺序向外侧进行紧固。
3.6.2 从接头刚度大的地方向不受约束的自由端进行。
3.6.3 从螺栓群中心向四周扩散的方式进行。
初拧扳手应是可以控制扭矩的，初拧完毕的螺栓，应做好标记以供确认。为防止漏拧，当天安装的高强螺栓，当天应终拧完毕。
终拧应采用专用的电动扳手，如个别作业有困难的地方，也可以采用手动扭矩扳手进行，终拧扭矩须按设计要求进行。用电动扳手时，螺栓尾部卡头拧断后即表明终拧完毕，检查外露丝扣不得少于2扣，断下来的卡头应放入工具袋内收集在一起，防止从高空坠落造成安全事故。
3.7 检查验收：
3.7.1 扭剪型高强螺栓应全部拧掉尾部梅花卡头为终拧结束，不准遗漏。
3.7.2 个别不能用专用扳手操作时，扭剪型高强螺栓应按大六角头高强螺栓用扭矩法施工。终拧结束后，检查漏拧、欠拧宜用0.3～0.5kg重的小锤逐个敲检，如发现有欠拧、漏拧应补拧；超拧应更换。检查时应将螺母回退30°～50°，再拧至原位，测定终拧扭矩值，其偏差不得大于±10%，已终拧合格的做出标记。
3.7.3 做好高强螺栓检查记录，经整理后归入技术档案。
质量标准
4.1 保证项目：
4.1.1 高强螺栓的型式、规格和技术条件必须符合设计要求及有关标准的规定，检查质量证明书及出厂检验报告。复验螺栓预拉力符合规定后方准使用。
4.1.2 连接面的摩擦系数（抗潜移系数）必须符合设计要求。表面严禁有氧化铁皮、毛刺、飞溅物、焊疤、涂料和污垢等，检查摩擦系数试件试验报告及现场试件复验报告。
4.1.3 初拧扭矩扳手应定期标定。高强螺栓初拧、终拧必须符合施工规范及设计要求，检查标定记录及施工记录。
4.2 基本项目：
4.2.1 外观检查：螺栓穿入方向应一致，丝扣外露长度不少于2扣。
4.2.2 扭剪型高强螺栓尾部卡头终拧后应全部拧掉。
4.2.3 摩擦面间隙符合施工规范的要求。
成品保护
5.1 结构防腐区段（如酸洗车间）应在连接板缝、螺头、螺母、垫圈周边涂抹防腐腻子（如过氯乙烯腻子）封闭，面层防腐处理与该区钢结构相同。
5.2 结构防锈区段，应在连接板缝、螺头、螺母、垫圈周边涂快干红丹漆封闭，面层防锈处理与该区钢结构相同。
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应注意的质量问题
6.1 装配面不符合要求：表面有浮锈、油污，螺栓孔有毛刺、焊瘤等，均应清理干净。
6.2 连接板拼装不严：连接板变形，间隙大，应校正处理后再使用。
6.3 螺栓丝扣损伤：螺栓应自由穿入螺孔，不准许强行打入。
6.4 扭矩不准：应定期标定扳手的扭矩值，其偏差不大于5%，严格按紧固顺序操作。
质量记录
本工艺标准应具备以下质量记录：
7.1 高强螺栓、螺母、垫圈组成的连续副的出厂质量证明、出厂一检验报告。
7.2 高强螺栓预拉力复验报告。
7.3 摩擦面抗滑移系数（摩擦系数）试验及复验报告。
7.4 扭矩扳手标定记录。
7.5 设计变更、洽商记录。
7.5 施工检查记录。
连接工艺 篇3
【关键词】一次设备；连接部位；过热 ；检修；工艺
一次设备连接部位过热是电气运行中的频发缺陷，严重影响到设备安全运行和正常发电生产。某电厂近年来在日常巡检中多次用红外线测温仪和红外线热成像仪观察，发现电气设备连接部位过热频发，温度最高时达到160℃左右，严重超标。在2013年春季220KV开关站大停电检修隔离刀闸工作中，发现触头内拉紧弹簧过热失去弹性，造成触头内接触不良。经过分析研究，结合科学严谨的检修工艺进行施工处理，处理了各处发生的过热缺陷，取得了较好的效果，恢复了联结部位的正常工作。
1.联结方法
1.1用螺丝联结
1号发电机至7号发电机出口软连接、中性点运用的是螺栓联结法。
1.2用动静触头联结
110KV、220KV开关站隔离刀闸运用的是动静触头联结法。需要考虑发热对机械强度的影响，镀银温度控制在120度以内。
1.3联结部件材料分类及允许温度值
根据设备类型分类，常用的金属导体有裸铜、裸铝、镀锡、镀银、钢等。我厂一次设备联结部位主要使用的是镀锡、镀银材料。螺丝联结镀锡在空气中允许温度值为90℃，镀银在空气中允许温度值为105℃
2.过热原因分析
2.1基础分析
常用的金属导体有铜、铝、锡、银、钢等，由于任何金属导体都有一定的电阻，其电阻与其本身的电阻率和平均温度系数有关，且有相应的熔点。对于电气接头类的纯电阻设备来说，当电气接头的接触电阻由于某种因素如接触表面状况不良、氧化程度严重、接触压力较小、有效接触面积减小而增大时，或电流增大时，其发热量（温度）将相应增大，电阻的由于热效应而相应增大；电阻增大又使温度增加，如此恶性循环，将使接触面的温度升高超过其熔点而熔化，从而会使接头温度超过熔点温度而熔化；当系统发生短路时，随着短路电流的急剧增加，接头因超温最容易发生熔化或熔断，同时会扩大为火灾事故和绝缘破坏事故。
2.2过热机理分析
电气设备在工作的时候，由于电流、电压的作用，产生电阻损耗发热、介质损耗发热、铁损发热等3种热源。 接头过热是由于长期暴露在大气中的各种电气裸接头因接触不良而引起的过热故障。运行中高压电气设备接头过热按其机理可分为三个阶段：
（1）过热起始阶段，温升30～220K，由于雨水蒸发、雪、霜的影响，通过观察试温蜡片可发现接头过热；
（2）过热变形阶段，温升220～420K（铝）560K（铜），可明显看到设备接头过热后变色、变形，有烧灼异味，并发生固态裂变，强度、韧性、耐磨蚀性退化、脆化而造成裂纹等缺陷；
（3）电弧烧熔阶段，温升660K（铝）、1083K（铜），设备接头由固态变为液态，在电弧作用下直至更高的温度，可明显看到设备接头的熔化弧光。
3.工艺选材过热分析
3.1接头连接安装工艺不当
连接安装过程中，错误使用砂纸打磨接头接触表面时，将会有一定数量的玻璃屑及砂粒嵌入金属接头接触表面内，导致有效接触面积减少接触电阻增大而发热。
3.2紧固螺栓压力不当
部分检修人员在设备接头的连接上存有误解，认为连接螺栓拧得愈紧愈好，其实不然。因铝质材料弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大。
3.3不同金属的膨胀效应引起
钢制螺栓的金属膨胀系数要比铜质、铝质材料小得多，尤其是螺栓型设备接头，在运行中随着负荷电流及温度的变化，其铝或铜与铁的膨胀和收缩程度将有差异而产生蠕变。所谓蠕变就是金属在应力的作用下缓慢的塑性变形，蠕变的过程还与接头处的温度有很大的关系。当负荷电流减少温度降低回到原来接触位置时，由于接触面氧化膜的覆盖，不可能是原安装时金属间的直接接触。每次温度变化的循环所增加的接触电阻，将会使下一次循环的热量增加，所增加的较高温度又使接头的工作状况进一步变坏，因而形成恶性循环。
3.4不同材质接头接触表面的微电池腐蚀效应
据有关试验文献资料表明，铜的标准电势为+0.34V，铝的标准电势为-1.28V，铜铝之间的电势差为+1.62V。由于两极直接接触，便会有微弱的电流流动，在电解液的作用下，使接触表面逐渐腐蚀，引起接触电阻增大而发热。
4.过热消除对策
4.1做好防止电气设备过热的点检工作
在点检工作中增加检查导体接触面的点的项目和标准，在点检中用红外线测温仪进行检测，或检查试温蜡片是否融化，若发现触头温度超过规定温度或试温蜡片融化时，应跟踪监视，并安排维修工作。
4.2对于户外的高压电气设备，在冬季下雪后观察接头处的积雪是否融化，也可判断出接头是否过热，若有过热点，可在停电后解开接头进行处理。
4.3在定期检修工作中，应对所有的开关、隔离开关触头进行接触电阻试验，对接触电阻（直阻）超过标准的和接头温度超过规定温度的都必须进行分解检修，处理后测量其接触电阻是否合格，不合格时继续处理，220KV开关站刀闸的接触电阻145微欧，11万开关站刀闸的接触电阻120微欧。
4.4每年利用热像仪对电气设备进行一次测试，重点开关、刀闸进行检测，发现异常及时进行处理。
4.5检测措施
对于运行设备，每星期要定期巡视连接头发热情况。有些连接点过热可通过观察来确定，比如运行中过热的连接点会失去金属光泽，导体上连接点附近涂的色漆颜色加深等。
4.6金具质量
变电所母线及设备线夹金具，根据需要选用优质产品，载流量及动热稳定性能，应符合设计要求。特别是设备线夹，应积极采用先进的铜、铝扩散焊工艺的铜铝过渡产品，坚决杜绝伪劣产品入网运行。
5.过热检修工艺流程
将过热连接部位拆解检查接触面，认真分析造成连接部位过热的原因，根据分析结论确定采取不同的检修方法。
5.1如因接触面表面氧化严重形成较厚氧化膜的， 用除油剂除去接头接触面表面的油污，再用钢丝刷除去表面的氧化膜，最后再用可赛新1755高效清洗剂把接触面清理干净，在接触面涂0.05～0.1mm厚的DC型导电膏，并轻轻抹平，以刚能覆盖接触面为宜，方可进行接头的联接。
5.2如因连接部位接触表面状况不良，接触电阻过大造成接触面不平整、有毛刺等原因造成的发热，接头接触面可采用锉刀把接头接触面严重不平的地方和毛刺锉掉，使接触面平整光洁，但应注意加工后的截面减少值：铜质不超过原截面的3%，铝质不超过5%。 用导电膏涂抹接触面 。涂抹导电膏的作用一是有效防止接触部分表面氧化，二是有效修补平整接触面上可能存在着的细微不光洁平整之处，提高连接部位的接触面积
5.3如因连接部位紧固螺栓压力不当造成的过热。在以往检修中，部分检修人员在接头的连接上存有误区，认为连接螺栓拧的愈紧愈好，结果适得其反。当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大。因此进行螺栓紧固时，螺栓不能拧得过紧，以弹簧垫圈压平即可，过紧过松都达不到要求，施工时要注意这一点。有条件时，应用力矩板手进行紧固，以防施加压力大小造成的过热。
6.结论
钢结构焊缝连接工艺探究 篇4
焊缝连接是现代钢结构连接方法最主要连接方法,主要分为对接焊缝和角焊缝这两种。
对接焊缝连接的板件常开成各种型式的坡口,焊缝金属填充在坡口内,坡口型式主要有I形、V形、U形、K形等。一般在保证焊缝质量、便于施焊和减少焊缝截面面积的原则下,根据焊件厚度来选用坡口的形式。
当焊件厚度很小(手工焊t≤6mm)时,可采用垂直坡口,当厚度超过6mm时,则需要开坡口。有斜坡口的单边V形坡口或V形坡口常用于一般厚度的焊件,而对于较厚的焊件,一般t>20mm时,则应采用U形坡口、K形坡口或者X形坡口。其中V形坡口和U形坡口焊缝的根部需要补焊,使用K形坡口和X形坡口的焊缝需要双面施焊。
角焊缝则不同,其板件连接时不必开坡口,焊缝直接填充在被连接焊件所形成的角区内。角焊缝有直角角焊缝和斜角角焊缝两类,其中直角角焊缝被广泛应用于建筑钢结构连接中。
从焊缝的方位来看,一般可分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种方位。平焊的应用比较广泛,因为平焊在施焊质量以及施工效率上最易保证,而立焊和横焊施焊起来相对来说比较困难,施焊质量以及施工效率方面都比较差。在这四种方位中,其中仰焊是最难操作的,其焊缝质量很难把握。在设计和施工中,工程师应根据实际情况,从每条焊缝的方位出来,进行详细的分析,以达到从细节上保证施工质量目的。特别是工地施焊的焊缝,由于其操作不灵活,更应注意相关方位的选择,应尽量做到以平焊为主,从质量上和效率上保证焊接施工。
从焊接连接形式来看,考虑连构件间的相对位置可分为平接、搭接和顶接三种形式。根据不同的情况应采用不同的焊接连接形式。平接在材料选择上比较经济,传力平顺均匀,没有明显的应力集中,静力强度和疲劳强度都很高,但焊件边缘需要剖口加工,下料长度必须精确,制造过程比较费时。搭接连接传力不是很平顺均匀,在选料方面比较昂贵,但期构造简单,施工方便,所需工时较少,所以应用较广泛。顶接构造简单,省工省料;但因截面有突变,应力集中严重,疲劳强度低,所以应用较少。
2 焊缝计算
焊缝计算是钢结构焊接施工的一个前提,是焊接过程中的一个重要组成部分,它的准确度及精确度直接关系到焊接的质量和效率。
2.1 对接焊缝计算
对接焊缝在应力分布上基本上与焊件原来的分布情况相同,其计算方法可采用计算焊件的方法进行计算。对于有些重要的构件,不必另行计算,采用一、二级标准进行焊缝检验即可。如图1,轴心受力的对接焊缝图,其计算应按式(1)进行。
式中:N——轴心拉力或压力的设计值;
lw——焊缝计算长度(当采用引弧板施焊时,取焊
缝实际长度,未采用时,每条焊缝在实际长度上减去10mm);
t——在对接连接中为连接件的较小厚度,不考虑焊
缝的余高;在T形连接中为腹板厚度;
——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。
当正缝连接的强度低于焊件的强度时,可改用斜缝,以达到提高连接承载能力的目的,如图1(b)所示,但采用斜缝焊接时,在材料选择上比较浪费。规范规定当斜缝和作用力间夹角θ符合tgθ≤1.5时,可不计算焊缝强度。
受弯受剪的对接焊缝计算。矩形截面的对接焊缝,其正应力与剪应力的分布分别为三角形与抛物线形,如图2所示,应分别计算,正应力按式(2)计算,而剪应力应按式(3)计算。
式中:Ww——焊缝截面的抵抗矩;
IW——焊缝截面对其中和轴的惯性矩;
SW——焊缝截面在计算剪应力处以上部分对中和
轴的面积矩;
——对接焊缝的抗剪强度设计值。
2.2 角焊缝计算
侧面角焊缝。如图3(a)所示的轴心力在N作用下,侧面角焊缝主要承受平行于焊缝长度方向的剪应力τ//。由于构件的内力传递集中到侧面,力线产生弯折,故在弹性阶段,τ//沿焊缝长度方向分布不均匀,两端大,中间小,但侧面角焊缝塑性较好,在长度适当的情况下,应力经重分布可趋于均匀。侧面角焊缝的破坏常由两端开始,在出现裂纹后,通常即沿45°喉部截面迅速断裂。
座计算等,一般情况下钢结构焊接按照设计规范执行,计算是一个必要前提,但还应考虑构造、防止变形等方面的因素,钢结构焊接应综合分析各方面的条件,并按照设计规范进行施工。
3 钢结构焊缝连接工艺实例分析
3.1 工程概况
该工程东、南两方向主入口处各有两榀大跨度承重钢析架,其上面承载八层钢筋混凝土楼房,总重为1150t。每一福钢桁架跨度、宽、高分别为55.2m、7.7m、0.68m,重量达到220t。钢桁架采用厚度为50～75mm的A572Gr50钢材。桁架上、下弦杆均为箱型构件,箱体内不同位置设有隔板。腹杆为工形结构,整榀桁架制作预留折线拱,最大拱度为110m。为方便运输和安装,将每榀桁架的上、下弦杆分为三节在工厂内制作。将腹杆和端部竖杆在工厂内制作成十个十字交叉形运输单元。最长一节弦杆长度19.6m,重量40.1t,最轻的一节弦杆长度15.6m,重量27t,均为超长超重的大型构件。
3.2 焊材选用
手工焊采用低氢型焊条J507;埋弧焊采用H10Mn2焊丝和氟碱型高碱度SJ101焊剂组合,可使焊缝金属韧性较高,扩散氢含量低,抗冷裂性能良好。并且焊接工艺性能好,电弧燃烧稳定,脱渣性好,尽管坡口较深(75mm)但第一、二、三层熔渣易于清除,其余各层可自动脱渣,焊缝成形良好,适宜于大电流、高速度焊接,经严格的焊接工艺评定达到强度、韧性和
正面角焊缝在轴心力N作用下,正面角焊缝中应力沿焊缝长度方向分布比较均匀,两端比中间略低,但应力状态比侧面角焊缝复杂。两焊脚边均有正应力和剪应力,且分布不均匀,如图3(b)所示,在45°喉部截面上则有剪应力τ⊥和正应力σ⊥,如图3(a)所示。由于在焊缝根部应力集中严重,故裂纹首先在此处产生,随即整条焊缝断裂,破坏面不太规则,除沿喉部截面外,亦可能沿焊缝的两熔合边破坏。正面角焊缝刚度大、塑性较差,破坏时变形小,但强度较高,其平均破坏强度约为侧面角焊缝的1.35～1.55倍。
除了以上计算外,还应包括连接节点处板件的计算、支工艺要求。
3.3 箱形构件组对
在底板上划出中心线和各隔板的位置线,将经机械加工的隔板拼装在底板上,组对侧板时先焊垫板,垫板边缘与中心线平行,尺寸允许偏差±1mm。利用龙门式起吊架工装和千斤顶使底板与侧板下部密贴,并使用侧向夹紧工装使侧板与箱体内隔板贴合,然后进行定位焊,定位焊长度30～50mm,焊脚高度3～4mm,间距300～400mm。手工焊接内隔板与箱体底板和两侧盖板的连接焊缝,检查合格后组装箱体上腹板,焊缝两端设引弧板和引出板。
3.4 钢板预处理、下料、矫平及焊接坡口
在钢板下料前,通过抛丸处理消除一部分钢板自身组织内应力。钢板拼接采用偏X型坡口,下料后50mm,厚钢板用七辊校平机矫平;75mm厚钢板用压力机矫平。钢板的拼接坡口如图4所示。焊接时先焊大坡口侧,用焊条进行手工打底焊接,再用埋弧自动焊焊至坡口深度的3/4,翻身将小坡口一侧用碳弧气刨清根,再用埋弧焊焊满,最后翻身将大坡口侧焊满,如此焊后基本无角变形。
3.5 正确焊接方法
箱体四条主纵焊缝为全焊透T形焊缝,在焊接完成后,首先选用焊条打底三遍,从第四遍开始用焊丝进行双头双丝不共熔池的埋弧焊,用多层多道焊,严禁焊道增宽大于10mm,每道焊缝熔敷金属最大厚度3mm。
3.6 合理焊接顺序
在该工程实际焊接中,焊缝分布对于中性轴上下不对称,加上箱形截面上下不对称,以及K形节点处隔板连接的横向T形焊缝,造成了该焊缝的焊接构件有变形的趋势,采用合理的焊接顺序是控制焊接变形的最重要环节。正确的焊接顺序如图5所示,焊接层数详见表1。
3.7 焊后加热处理
在焊后应进行加热处理,消氢和消除应力热处理是一个必要过程,热处理是焊后工作的第一要事,应在第一时间进行,首先,从室温升至300℃,并开始保温120min,在室温从300℃升至620℃的过程中,其要严格控制升温速度,不应大于90℃/h,并保温150min,然后,同样以不大于90℃/h降温速度进行冷却,达到300℃后再空冷至室内常温。
4 结语
钢结构焊缝连接除了以上主要实际操作步骤外,还应注意焊前钢材焊接性的评估、焊接应力、焊接变形等因素,以及相关焊接规范,并时刻注意焊时情况以及现场焊接具体过程,做好焊后检测相关工作。焊缝连接作为钢结构连接最主要的形式,其优点是有目共睹的,但其在具体施工中还存在韧性差、脆性大、疲劳强度低等缺点。所以常常结合螺栓连接、铆钉连接等钢结构连接方法进行施工,以保证整个钢结构工程的质量。
参考文献
薄壁连接轴的工艺研究 篇5
1 制定工艺前准备
1.1 工件图分析
连接轴材料为难加工材料, 曲面壁薄, 最小壁厚只有3mm, 最大直径大、技术条件多、精度要求高, 很多技术条件都在0.03~0.05之间。此外工件还进行喷丸处理, 喷丸对工件的尺寸、技术条件的影响无法预期, 所以加工难度高, 尺寸和技术条件难以保证。工件三维示意图如图1。
2 主要表面的加工方法
2.1 内外型面的加工
内外型面为曲面, 壁薄, 最小壁厚仅为3mm, 尺寸多, 最大直径大、技术条件多、精度要求高。工件壁薄曲面精度比较高, 多项技术条件要求比较严, 薄壁易变形, 加工很难保证。加工时必须考虑控制变形。经研究决定, 从工艺路线上安排两次消除应力热处理, 减少机加应力对工件变形的影响;研究装夹方案, 尽可能减少半精车和精车内外型面时装夹引起的变形。同时选择合适的切削刀具、优化切削参数, 控制工件变形。
2.1.1 工艺路线对工件变形的控制
因为工件属于薄壁件, 在开始制定工艺路线时就必须考虑控制变形。为了最大限度减小机加应力对工件变形的影响, 工艺路线安排了两次消除应力热处理;在完成腹板的精车加工后, 工件需要对腹板进行喷丸处理。由于在喷丸后工件的变形程度无法预知, 所以工件在喷丸前所有的面均留有余量并在喷丸后进行修复, 这样不仅保证了相关尺寸, 同时也保证了各个面相对于基准的技术条件。
2.1.2 消除应力热处理对工件变形的控制
为了最大限度减小机加应力对工件变形的影响, 工艺路线在粗车后和半精车后分别安排了消除应力热处理, 经过粗车后, 工件每边剩余2~3余量, 工件去除材料多, 累积机加应力大, 此时进行第一次消除应力热处理, 消除粗加工工序累积的应力。
当半精车后, 各边余量控制在约1, 再进行一次消除应力热处理, 释放工件中所累积的机加应力, 减少精车时机加应力对工件变形的影响。
2.1.3 对精车前修复基准时振刀和变形的控制
为保证精车时腹板和基准能够实现一次加工, 在精车前需要修复大端两端面和外圆。车加工大端, 由于大端悬空且工件壁薄、刚性差, 易造成振刀和让刀, 从而使工件精车基准不平同时粗糙度不能达到要求。经过研究决定在大端加以辅助支撑, 加强大端的刚性并避免振刀和让刀。
在加工过程中没有辅助支撑的情况下端面跳动为0.03并且有轻微的振刀, 在装有附注支撑的情况下端面跳动为0.005mm, 表面粗糙度达到要求。
2.1.4 喷丸后工件的修复
由于无法预知工件在喷丸后的变形情况, 所以需要在喷丸前后测量工件各个表面相对于基准的跳动, 经测量腹板在喷丸前相对于基准的跳动为0.02, 喷丸修复后则为0.04, 可以满足设计要求。
为保证各个尺寸和形位公差满足设计要求, 喷丸后对各个配合表面进行修复。内型面各配合面与基准一次加工形成, 修复外型面配合面时找正基准后加工, 尺寸和形位公差可以保证。
2.1.5 加工参数的选择
转速高, 进给量大, 虽然可以提高切削效率, 但是在单位时间内切除的材料多, 工件热传导不充分, 累积的机加应力也大, 很容易导致薄壁件变形。切削深度受刀具半径制约, 并且切削深度将直接影响工件受到的切削力, 因为选用的刀具半径R1.5, 且为了减少切削力对薄壁件的影响, 切削深度也不宜过大。经过多次试验, 在满足加工精度的前提下, 转速为70r/min, 进给量为0.1mm/r, 切削深度不超过0.25mm。
3 结论
经过进行连接轴工艺的分析研究, 制定合理的工艺路线、加工方法, 加工出的工件符合设计要求, 结果表明工艺路线、加工方法可行, 为其他类似结构薄壁工件的机械加工制造提供了宝贵的经验。
参考文献
[1]柯明扬.机械制造工艺学[M].北京:航空航天大学出版社, 1996 1-185.
[2]汤湘中.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社, 1988 1-158.
[3]张幼桢.金属切削原理及刀具[M].北京:国防工业出版社, 1990 1-162.
篦冷机连接板加工工艺改进 篇6
我公司是中材装备集团旗下的水泥装备制造企业, 专业化生产篦冷机、辊磨、辊压机等高科技新型干法水泥设备。目前我公司篦冷机专业化生产线已基本形成规模, 但由于种种原因, 现有设备潜在的生产能力没有充分发挥, 在连接板加工过程中出现了一些问题和困难, 造成零件加工效率低、不合格率高, 满足不了生产装配要求。连接板的加工质量和效率成了影响公司篦冷机产能的瓶颈问题。该零件的生产批量较大, 质量要求也较高, 故对零件的加工工艺进行问题分析和研究, 改进了原有的加工工艺, 设计制造了零件的加工工装, 优化了生产工艺流程, 实现了批量化生产。连接板加工工艺改进后能够保证零件的加工精度, 提升零件的加工质量, 降低生产成本, 生产效率也大大提高, 满足了公司篦冷机生产线组装的要求。
2 连接板加工的技术要求
2.1 四连杆传动机构简介
我公司生产的TCFC第四代行进式稳流篦式冷却机, 采用标准化模块设计, 通过调节篦床模块的数量, 可以适应不同规模水泥生产线的需求。篦床传动段是水平的, 由数列组成, 各列相对独立, 每列有前后两个液压缸, 通过四连杆机构同步液压驱动, 形成步进式运动效果[1]。四连杆机构由连结板、支臂、段节梁、三角架等零件组成, 机构巧妙地通过支臂、连结板连接段节梁和三角架, 通过三角架的旋摆运动产生篦床的往复直线运动。连结板在此四连杆机构中起着重要作用, 该件的加工精度直接影响四连杆机构传动的精准度。再加上连结板具有批量大、制作工序多、制造难度大的特点, 生产过程中需要重点控制零件的加工工艺。
2.2 连结板的加工要求
连接板是篦冷机四连杆机构中的重要零件, 该零件材料为Q235A普通碳钢钢板, 重量为5.72kg;外形尺寸200mm×148mm×30mm, 六面全加工, 除图中标注的光洁度要求外, 其余为12.5, 零件加工如图1所示。该件加工余量单边3mm左右, 厚度30mm, 公差要求0~+0.2mm, 中间轴孔的公差要求+0.025~+0.064mm, 光洁度要求3.2, 孔与平面、侧面的垂直度、平行度要求0.1mm, 两侧面定位销孔的公差要求0~+0.018mm, 中心距公差要求-0.1~+0.1mm, 该件的重要控制点为轴孔、定位销孔的尺寸、位置度及形位公差等。零件的生产批量较大, 由于该零件轴孔的精度要求较高, 需要在小数控加工中心加工。
3 工艺性分析与改进
3.1 传统工艺加工存在的问题
连接板试制加工过程中, 采用传统的加工工艺加工, 存在以下问题:
(1) 装夹校正工序存在装夹精度低、耗费时间长、产品合格率偏低 (仅70%左右) 等问题。
(2) 连接板上需要打孔的数量较多, 孔与孔之间的关联不好确认, 孔的中心很难定位, 孔之间的中心距达不到图纸要求。
(3) 加工周期长, 生产率低 (平均2h/件) , 按公司每月出产3条生产线, 每条生产线需连接板648件计算, 共需1 944件连接板, 假设产品合格率为100%, 生产全部完成需486个班, 两台设备两班制生产约需120多天才能完成, 难以满足装配需求, 且生产成本不合算。
3.2 问题分析
针对首批产品试制存在的问题我们进行了总结:
(1) 连接板六个平面加工时, 传统加工工艺用虎钳装卡, 用百分表找正, 花费时间长, 劳动强度大, 效率低, 不适合批量件的加工, 需要改进六面加工的工装卡具。
(2) 连接板加工的孔径较小, 属于深孔加工, 划线加工过程中钻头易抖动偏离中心线, 致使加工后孔的对称度和垂直度不符合图纸技术要求, 造成产品合格率较低。
(3) 连接板凹槽的加工, 传统立铣刀加工过程中, 形成槽宽尺寸不一致。
根据以上分析, 我们认为要提高产品合格率和生产率, 须改进工装卡具, 提高装夹精度, 缩短装夹校正时间, 减少加工工序, 提高劳动生产率。
3.3 改进方案
从以上问题分析中不难看出, 连接板加工的瓶颈是没有合理的加工工艺流程与工装卡具设计, 因此, 制定出一套合理、严格的工艺流程, 设计出一套方便、可靠、简单实用的工装卡具是改进的核心内容。根据产品结构特点、精度要求, 充分发挥现有设备加工的灵活性, 尽可能实现大批量装夹一次加工, 以减少工件的装夹找正次数, 消除因多次装夹带来的定位误差。我们查阅了有关资料, 请教了有经验的师傅, 结合工件的技术要求和现有的设备状况, 设计出了3套批量件加工连接板的工装卡具。
4 工装夹具结构及工作过程
在改进连接板加工制作方案后, 我们编制了合理的加工工艺, 设计制作了批量加工的工装卡具, 保证了零件加工的质量, 提高了生产效率。
4.1 编制合理工艺
原先的连接板加工是在小型立式铣床X52K上加工六面及凹槽, 费时费力, 加工周期较长, 严重影响合同交货期, 经研究决定利用现有的双面铣床、小卧铣、钻床、小数控加工中心一起组成一个小流水线加工连接板的工艺路线, 设计合理高效批量加工的工装卡具, 设计过程中同时设计制作了一批检验用样板, 在加工过程中随时进行自检, 以保证产品质量。小流水线的加工工艺流程为:双面铣床铣六面-小卧铣铣凹槽-钻床钻孔 (中间直径45轴孔预钻到40) -小数控加工中心镗铣45轴孔。
4.2 工装夹具结构
连接板平面加工工装卡具如图2所示, 工装卡具置于双面铣床工作台上, 连接板装夹位置在工装卡具的两侧, 卡具两侧各有10个顶丝和20件定位销, 1个顶丝和2个定位销组成1件零件装夹, 两侧一次可以装夹20件, 双面铣床的两个动力头同时铣加工, 连接板侧面的加工和上下平面铣加工相类似。
小卧铣X52W铣连接板凹槽的刀架工装卡具如图3所示, 刀架工装由刀杆、隔套及4件直径ϕ200mm、厚度20mm的错齿三面刃铣刀盘组成, 连接板凹槽之间5mm的凸台由刀盘之间的隔套控制, 一次加工4个凹槽, 考虑到小立铣的负载量和机床刀架的承受力, 设计工装时减少了一半的刀盘数量。如果机床负载许可, 可以加粗刀杆直径, 直接装6把厚度20mm和中间1把厚度40mm的刀盘, 一次便可以完成零件7个凹槽的加工, 效率会更高。
钻床钻孔工装卡具如图4所示, 工装卡具由1件凹型钢板、2件顶丝和1件40mm宽的键组成, 1个工装卡具可以装夹2件连接板, 10个工装卡具组成一个组合, 20件连接板为一组固定在钻床的工装卡具上, 不需划线, 直接钻孔和铰制定位销孔, 一次装卡可以完成20件连接板的钻铰孔工作。
4.3 加工过程
将连接板平面加工工装卡具放置于双面铣床工作台上, 用百分表打表找正工装, 误差0.1mm以内, 将20件连接板零件依次放置在工装两侧的定位销上, 每2个定位销上放置1件连接板, 旋转顶丝压紧连接板, 即可进行加工, 无须每个连接板都进行校正。实现快速装夹校正, 节省了装夹校正时间。然后根据连接板加工余量一次进刀到位, 控制好尺寸, 两侧同时加工, 在加工过程中无需再调刀, 可一次加工成形, 加工后用样板检验, 合格后下件清理毛刺, 再上20件继续加工。加工完一个批次后, 再以同样的方式加工另一面, 这样就完成了平面加工的一个工作循环, 进入下一个工作循环。
六平面铣完后的连接板转到立铣工序铣凹槽, 20件连接板为一组, 装夹在和台虎钳相似的工装卡具上。加工前先用百分表找正工装, 装好铣凹槽的刀架工装, 通过对刀块对刀, 直接进刀3mm。进刀到位后, 一次加工完成4个20mm的凹槽。移动工作台, Y轴方向进给95mm, 再次加工4个20mm的凹槽, 中间40mm长的凹槽通过2次进刀叠加完成。用样板检验合格后进行下一组20件的加工。用类似的方式进行钻床钻孔工作, 同样也是每批次20件装夹加工。最后进入小数控加工中心编程精加工, 镗铣直径45mm的轴孔, 采用一次4组, 一组5件装夹, 数控编程一次完成一批次20件的连接板轴孔加工。
5 实施效果
在同样条件下, 我们用这种加工工艺方法连续试验了200件连接板的加工, 均达到预期效果, 满足了图纸尺寸要求。其优点如下:加工后的连接板尺寸统一, 误差很小, 具有严格的互换性;加工表面粗糙度值优于图纸要求;通过工装卡具装夹精确定位后无需再打表可以直接加工, 加工效率大幅提高, 并且减轻了职工的劳动强度, 效果十分明显, 现1人可以操作2台设备。在当前工艺条件下, 我公司已能有效保证连接板零件加工的各项技术要求, 原1件连接板全序加工平均到1人约需120min, 现1人平均约25min便可完成, 工效提高5~6倍左右, 每月可完成3~4台套连接板的加工, 可与车间生产进度同步, 实现了连接板的完全自主加工, 结果令人满意。
参考文献
创新型锁铆连接工艺技术 篇7
锁铆铆钉在外力的作用下, 通过穿透第一层材料和中间层材料, 并在底层材料中进行流动和延展, 形成一个相互镶嵌的塑性变形的铆钉连接过程, 称作锁铆连接。该铆接点具有较高的抗拉强度和抗剪强度, 称作锁铆铆接点。见图1。
锁铆连接的工艺过程见图2。
锁铆连接材料示例见图3。
2锁铆连接连接点质量的影响因素
影响锁铆连接连接点质量的因素有施加的压力、铆钉、上下模具, 比点焊的影响因素 (施加的压力、焊接电流、通电时间、上下电极) 少, 且容易在线控制。为保证锁铆连接点的质量, 施加的压力通过多个力传感器实现在线数字控制。以铆钉与上、下模具的4 000多种组合、专家数据库系统及生产前期的大量试验作为依据, 保证所有铆接点质量合格, 甚至优秀。见图4。
3锁铆连接的技术优势
1) 锁铆连接质量好
a.动态疲劳强度高;b.撞击能量吸收性能好;c.重复生产可靠性高;
d.可无损伤检测连接质量。
图5是欧洲VAW试验室采用相同的5 mm连接点, 不同的连接工艺即焊接和锁铆连接时其力学性能对比的试验数据。在抗剪强度方面锁铆连接与点焊连接区别不大;在抗拉强度方面锁铆连接比点焊连接提高30%;在动态强度方面锁铆连接比点焊连接提高100%, 也就是说在汽车最关键的动态强度方面, 锁铆连接是点焊连接强度的2倍。
图6是材料在受到撞击时的能量吸收对比, 主要应用于汽车安全分析。当汽车发生碰撞时, 单板吸收的碰撞能量最低, 点焊优于单板30%, 而锁铆连接优于单板100%, 即锁铆连接的安全性是单板的2倍, 是点焊的1.54倍。
(2) 锁铆连接综合成本低
a.无需连接前后的处理工序;b.单一工序, 工作效率高;c.操作成本低, 能耗低;d.无需额外的环保和劳保投资。
(3) 锁铆连接组合广
a.可连接为不同材料不同厚的组合;b.可连接为不同硬度不同强度材料的组合;c.可连接为中间层有结构胶的组合;d.可连接为多层材料的组合。
(4) 锁铆连接设备效率高
a.可以实现铆接自动化作业;b.易于与生产过程自动化集成;c.铆接质量由设备决定。
4锁铆铆钉——专利创新产品
锁铆铆钉系列专利创新产品的生产过程按照严格的质量检测标准检验, 保证100%满足不同客户的应用需求。
锁铆连接应用范围的多样性, 也决定了铆钉的多样性, 表现在材质、形状、硬度、表面处理、钉头形状、钉杆长度和直径等方面。见图7。
5锁铆连接应用
锁铆连接应用在汽车白车身, 座椅, 后备箱, 前、后车门, 制动系统等关键部位。见图8、图9。
6锁铆连接设备
(1) 手钳型 (见图10)
锁铆手钳HTF的特点:a.易于携带、操作简单;b.连接力可调;c.可匹配不同喉深的C型钳体。
标准喉深:3 5、1 4 0、2 0 0mm。
锁铆手钳主要用于:a.大型固定工件;b.试制车间原型样件生产;c.生产线连接设备的补充;d.现场安装和维修。
2) 标准型 (见图11)
锁铆连接设备CTF特点:a.柔性化设备, 可与带状铆钉匹配使用;b.铆钉自动送料并定位;c.铆接时间短 (<3 s) ;d.铆接质量由铆接力决定, 铆接力可以根据应用任意调整设定;e.锁铆质量可以无损伤检测;f.结构紧凑, 易于维修。
应用领域:a.手工单机生产;b.通用工业规模化铆接生产。
(3) 客户定制型 (见图12) (3) 客户定制型 (见图12)
设备特点:a.客户订制设备, 满足客户的不同生产需求;b.模块化设计, 系统结构紧凑可以柔性组合, 节约空间;c.铆接过程自动监控, 保证铆接质量;d.系统自诊断功能, 易于维护;e.生产参数、过程参数和结果数据可以储存, 便于分析不良原因和工艺改进。
浅谈薄壁不锈钢管焊接连接施工工艺 篇8
薄壁不锈钢管系指壁厚与外径之比不大于6%的不锈钢管。不锈钢管的薄壁化, 有利于减少材料消耗、降低不锈钢管价格, 响应国家关于节能减耗、绿色施工的号召, 对提高薄壁不锈钢管施工的市场竞争力、扩大市场占有率, 起到了相当积极的作用。目前, 薄壁不锈钢管的连接方式有机械连接和非机械连接两种。机械连接分为卡凸式、卡压式、法兰式等多种连接方式, 非机械连接主要分为承插焊接和对接焊接两种。从国外的实际应用情况及管道材料与连接技术的发展现状来看, 不锈钢管采用非机械连接方式 (主要采用TIG焊) 应该说是一种必然趋势。主要原因在于选用焊接方法, 可以更好地保证接头的强度、致密性, 提高管道运营的安全性、稳定性和免维护性。薄壁不锈钢管采取焊接连接工艺适用于各种复杂的工程条件, 其它非机械连接方式, 亦可参照实施。
1 工艺原理
(1) 根据《建筑给水金属管道工程技术规程》CJJ/T154-2011之4.3.4条第3款规定, 焊接连接可用于各种管径薄壁不锈钢管的连接, 焊接连接可采用承插氩弧焊或对接氩弧焊[1]。
(2) 钨极氩弧焊通常称为TIG焊, 它是一种利用钨极和工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝的焊接方法。TIG焊法的主要优点是可以焊接几乎所有金属和合金;以焊接3mm以下薄板为主, 对于厚度较大的结构, 可用于根部打底焊缝的焊接。
(3) 当不锈钢管的壁厚超过3mm时, 可采用TIG焊法进行打底焊, 焊条电弧焊填充、盖面的联合焊法。为了提高工作效率、稳定焊缝质量, 条件具备的, 还可采用自动钨极氩焊机进行施焊。
2 工艺特点
(1) 薄壁不锈钢管材、管件表面呈银白色的金属光泽、耐腐蚀性强。焊缝表面不必进行除锈、刷漆等工序, 减少了油漆、稀释剂等对环境的污染。
(2) 采用焊接方法对管道进行连接, 实现了真正意义上的“无接头”连接, 避免了不锈钢和密封圈不同寿命 (采用卡凸式、卡压式等连接方式均需使用密封圈) 的棘手问题。
(3) 薄壁不锈钢管的焊接连接, 包括熔焊连接的搭接焊和对接焊。对接焊用于壁厚大于2mm的不锈钢管, 搭接焊, 用于壁厚小于2mm的不锈钢管。搭接焊采用TIG焊法、对接焊可采用TIG焊或TIG焊+焊条电弧焊法进行。
(4) 操作人员 (焊工) 需进行专项技术培训, 掌握薄壁不锈钢管的焊接操作技术要领。并取得特种作业操作资格证书, 持证上岗。
3 施工工艺流程及工艺要点
3.1 工艺流程
施工工艺流程:施工准备→现场复核、放样→支、吊架制作安装和预制加工→管段安装就位→管道试压及验收。
3.2 工艺要点
3.2.1 施工准备
(1) 资料准备。施工前应注意收集图纸、合同、施工方案、焊接工艺等资料, 认真熟悉图纸, 核对各种管道的坐标、标高, 确认管道排列所用空间是否合理。并根据施工组织设计 (或施工方案) 所决定的施工方法和技术交底的具体措施, 做好相关准备工作。
(2) 人员准备。应根据工期要求、现场情况合理安排相关人员进场施工。特种作业人员 (如:焊工、起重工、电工) 必须经专门培训、持证上岗。
(3) 材料准备。应根据设计图纸及现场条件, 确定施工所需的材料品种、规格和数量。例如:管材、管件、附件、管道支承件、辅材等。如果设计文件未明确规定, 管材和管件可参照规范要求进行选用。
(4) 机具、设备准备。本工艺所涉及的机具、设备主要有:焊机 (宜选用逆变式或脉冲氩弧焊机) 、角向磨光机、电锤、试压泵等。应根据施工需要合理选择机具、设备的型号、规格和数量。并合理安排各种机具、设备的进场时间, 以确保工程施工质量、进度和安全为准。
3.2.2 现场复核、放样
根据设计图纸及现场实际情况, 检查、核对预留孔洞大小尺寸是否正确, 将管道坐标、标高位置画线定位。经预先排列, 各部位尺寸都能达到设计和技术交底的要求后方可下料。需要变更的, 应与相关单位 (如监理、设计) 联系, 确认变更事宜, 并及时做好施工调整。
3.2.3 支、吊架制作安装
(1) 根据管道的种类、规格和现场条件, 按照设计、图样或图集的要求确定支吊架的形式、材质、规格。并进行加工制作。
(2) 支、吊架的焊接, 应由合格焊工进行, 且须遵守结构件焊接工艺。焊缝高度不小于焊件最小厚度, 并不得有漏焊、夹渣、咬肉或裂纹等缺陷, 有变形的应予矫正。制作合格的支、吊架, 表面飞溅、渣皮等应清除干净, 并及时进行防锈处理、分类妥善保管。
(3) 支、吊架安装前, 应按照设计图纸和规范要求及现场条件, 根据管道种类、规格、标高、走向、坡度要求等情况, 确定好支、吊架的标高及位置, 并进行准确的放线定位。
(4) 支、吊架在承载构筑物上的固定应结合现场情况选择合适的固定方法。常用的有栽埋法、膨胀螺栓固定法、预埋焊接件法、抱柱法等。无论采用何种固定方式, 都应对支、吊架进行放线定位, 确保其位置正确、合理, 安装平整、牢固。
(5) 管道应按照设计、规范的要求, 合理设置固定支架或活动支架。薄壁不锈钢管道固定支架的间距不宜大于15m, 在立管底部、管道配水点、设备接管、水箱与水池进出口等处, 均应设置固定支架。另外, 热水管道还应在变径、分支、接口及穿越承重墙、楼板等处的两侧设置固定支架。活动支架的最大支承间距可参照表1确定。
3.2.4 预制加工
按设计图纸画出管道分路、管径、变径、预留管口、阀门位置等施工草图。在实际安装的结构位置做好标记, 按标记分段量出实际安装的准确尺寸, 记录在施工草图上。然后按草图测得尺寸预制加工, 并按管段予以分组编号。
(1) 管道组焊前, 应对管材、管件、焊材的材质、外观质量、型号、规格等进行复查, 确认无误且材料的内外污垢与杂质清除干净后方可进入下道工序。
(2) 根据现场实测的配管长度进行精确的下料。切割可用不锈钢管手动切割器、电动合金钢切割机或砂轮切割机 (切割片应专用) 垂直于管轴线切割, 切割后的管口端面应平整, 其切斜允许值e不得大于表2的规定, 切斜允许值e见图1所示。
(3) 管材切割后, 管端内外毛刺以专用修边工具清除干净;管端如有变形, 应采用专用整形工具对管端进行整圆。
(4) 合理安排施工顺序, 尤其要注意的是:应将死口布置在具有足够施焊空间的位置。
(5) 对口前, 应检查管材、管件端部不小于50mm范围内的里外两侧, 消除油脂、油漆、水分、毛刺等杂质存在。
(6) 管子对口时, 应在距接口中心200mm处测量平直度, 当管子公称尺寸小于100mm时, 允许偏差为1mm;当管子公称尺寸大于等于100mm时, 允许偏差为2mm, 且全长允许偏差均为10mm[2]。
(7) 管道组对合格后, 应先进行定位焊缝的施焊。定位焊缝的长度、厚度和间距以保证焊缝在正式焊接过程中不开裂为准, 一般不少于3处并沿圆周均布。定位焊缝完成后, 应及时将该焊口焊接完整。
(8) 薄壁不锈钢管的承插式焊接 (管件分为有延伸边和无延伸边两种) 应符合下列规定: (1) 将不锈钢管插入管件承口至内轴肩后, 应外拉0.5~2mm, 然后开始焊接。 (2) 当管件端口无延伸边, 焊接时需添加焊丝;当管件端口有延伸边, 焊接时可不添加焊丝, 以延伸边替代。
(9) 薄壁不锈钢管的对接式焊接连接应符合下列规定:?对接焊接时, 被连接管材、管件的壁厚宜相等, 圆度或椭圆度偏差应一致。?焊丝和焊条的材质应优于管材和管件, 根据管道、管件的材质, 焊接时应按照设计文件或规范要求选用相应牌号的焊丝或焊条。?焊接坡口形式和对边尺寸 (如图2所示) 宜符合表3的规定。
(10) TIG焊法的焊接工艺要求。 (1) 做好焊前准备工作。除了应做好人员、材料、设备等方面的准备工作外, 施焊前应将焊丝及焊口内外不小于50mm范围内的油、锈、水等杂质清理干净, 方可更好地保证焊接质量。 (2) 加强保护措施。TIG焊法的保护措施主要有:主保护、背面保护等。主保护是由焊枪的喷嘴提供的惰性气体排走焊接部位的空气, 从而实现正面焊接的全过程始终处于惰性气体的保护。由于不锈钢材料在高温下极易与周围的空气等发生氧化反应, 造成焊缝背部产生被氧化、气孔、成型不良等缺陷。因此, 需采取可靠措施[详见本文第11点所述], 确保焊缝背面质量符合要求。施焊过程中应注意环境风速对保护作用和电弧稳定的影响。必要时, 应采取有效的防风措施。 (3) 正确操作。焊接时, 焊枪、焊丝和工件之间必须保持正确的相对位置。为使氩气很好地保护焊接熔池和便于施焊操作, 钨极中心线与焊接处工件之间一般应保持70~80°角, 填充焊丝与工件表面夹角应尽可能小, 一般在15°左右。 (4) 适用的焊接工艺参数。TIG焊法的工艺参数主要有:焊接电流、电弧电压、焊接速度、保护气体流量、电极伸出长度等。总之, 在保证焊透和熔合良好的条件下, 应采用小电流、短电弧、快焊速和多层多道焊工艺, 并须注意控制层间温度≤100℃为宜。表4所示的工艺参数是以薄壁不锈钢管承插焊、需填加焊丝为例, 可参照实行。
(11) 不论采取何种焊接方式 (承插式焊接或对接式焊接) , 都应采取措施保证管内壁 (焊缝两侧不小于200mm范围内) 在焊接过程中始终处于惰性气体的保护之中。对于DN≥50mm的管道, 可采用我司研发的多功能组合式气囊装置 (如图3、图4所示。已获得国家知识产权局颁发的《实用新型专利证书》, 专利号:ZL 2012 2 0585179.8。) 在管道内隔离出不小于200mm的空间, 利用气囊内置的“氩气通管”对该空间进行充氩保护。
(12) 焊接完毕, 应检查焊缝的外观质量。焊好的焊口以银白色及金黄色为佳, 蓝色与红色次之, 出现灰色、黑色的则需返工重做;焊缝不得存在虚焊、气孔、弧坑、夹渣、裂纹等缺陷;承插焊的焊脚高度应与管件厚度相同;对接焊时, 焊缝的余高不得低于母材表面, 宜与母材齐平且圆滑过渡;咬边的深度不超过管壁厚的1/4且≤0.5mm, 连续长度不大于100mm且小等于焊缝总长的10%。
3.2.5 管段安装就位
(1) 管道安装时, 应将预制成的若干段按编号进行组装;安装间歇的敞口处, 应有临时封堵;并应注意采取措施防止管段在存放、运输和安装过程中发生变形现象。
(2) 薄壁不锈钢供水管道系统中管材、管件、附件、阀件与卫生器具给水配件和用水设备 (如水加热器) 的连接, 应整体使用不锈钢或铜合金材质产品。这两种金属均为正电位, 可避免引发电化学腐蚀的隐患。
(3) 薄壁不锈钢管材、管件不得与水泥砂浆、混凝土直接接触。为防止卤化物对管道的腐蚀, 宜选用覆塑薄壁不锈钢管或在管外壁套塑料膜或缠绕防腐胶带保护。
(4) 嵌墙敷设的管道要设管卡固定。在管线转折处, 应预留5~10mm净空, 供自然补偿管路因热胀冷缩引起的伸缩变化值。
(5) 管道安装完成后, 按照施工图对安装好的管道坐标、标高、坡度及预留管口尺寸等进行自检, 准确无误后调整所有支、吊架固定好管道。
3.2.6 管道试压及验收
(1) 埋地埋墙铺设、暗装、保温的管道在隐蔽前应做好单项水压试验。试验合格后, 排净管道中积水, 并封堵各管口;管道系统安装完后进行综合水压试验, 水压试验可分层、分区、分段进行;水压试验 (试验压力、时间等应按规范要求执行) 应采用自来水进行, 并需事先制定合理的排水方案。
(2) 水压试验合格后, 应对所有的焊口表面进行抛光或酸洗钝化处理;供应热水的管道保温, 也须在水压试验合格后方可进行。
(3) 向管道内进水时, 最高点要有排气装置, 水压试验时放净空气, 充满水后进行加压。试验部位的最高、最低点应各装一块压力表, 精度不低于1.5级, 量程应为试验压力值的1.5~2倍。
4 结语
该施工工艺已在多个工程项目中成功应用, 并取得了良好的经济效益和社会效益。实践证明, 采用该工艺是可行、有效的。经总结分析形成的薄壁不锈钢管焊接连接施工工艺已趋成熟, 能够更为合理地安排施工进度、可靠地保障工程质量。该工艺措施, 为工程施工积淀了专项经验, 也为今后同类工程安装、施工的顺利开展, 奠定了坚实的基础。
摘要：本文以TIG焊法为例, 从工艺原理、工艺特点、施工工艺流程及工艺要点等方面, 详细阐述薄壁不锈钢管的焊接连接施工工艺, 总结出一套行之有效的薄壁不锈钢管焊接施工工艺方法。
关键词：薄壁不锈钢管,TIG焊,焊接,施工工艺
参考文献
[1]CJJ/T154-2011.建筑给水金属管道工程技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2011:8
连接工艺 篇9
1 技术内容及应用
1.1 钢筋直螺纹连接技术。
1.1.1 钢筋直螺纹连接技术的概念。
所谓的直螺纹就是钢筋螺纹段内是等直径的。钢筋直螺纹连接技术是用特制的钢筋螺纹辊轧机将钢筋端头辊轧成合格的等距螺纹牙扣, 然后用特制的具有内螺纹的套筒将两根钢筋连接起来。
辊轧直螺纹是不须将钢筋端头局部镦粗, 而是直接在钢筋端头辊轧螺纹的牙扣。在辊轧过程中, 钢筋端头段的有效直径有所减少。但是, 由于辊轧加工, 使钢筋端头部位的金相组织发生变化, 局部强度得到了提高。虽然钢筋直径有所减少, 但是其强度等各项技术指标不受影响, 从而满足了有关规范的要求。
1.1.2 钢筋直螺纹连接施工。
(1) 准备工作。钢筋在辊轧螺纹前, 应先调直, 并将不规则的端头用钢筋切断机切除, 以保证加工出的螺纹符合要求, 然后按施工图纸合理下料。
(2) 螺纹加工制作。采用钢筋螺纹辊轧机辊轧螺纹牙扣, 加工成钢筋直螺纹, 辊轧牙扣的长度严格按要求控制。
(3) 钢筋的现场连接。钢筋的现场连接非常简便, 将套筒先旋到一根钢筋上, 然后将另一根钢筋旋入套筒内, 注意必须将钢筋的螺纹牙扣都旋入连接套筒, 以保证连接质量。
1.2 钢筋锥螺纹连接
钢筋直螺纹连接技术虽然优于传统的焊接和绑扎, 对于钢筋单根现场安装是非常简单易行的。但是对于钢筋骨架整体拼装 (如钻孔桩的钢筋笼安装) 就不是十分方便。因为直螺纹的钢筋端头外径与连接套筒内径是相吻合的, 对接困难。钢筋骨架在分段 (片) 制作加工时必然存在一定的偏差, 钢筋骨架一般都有十几根或几十根钢筋, 再加之吊装角度、自然和人为等因素的影响, 安装对中非常困难。所以在钻孔桩钢筋笼施工时, 我们采用了锥螺纹连接技术。
所谓钢筋锥螺纹连接, 就是为了便于施工, 被连接的两根钢筋一个端头为锥螺纹, 而另一个断头仍为直螺纹。连接套筒的内螺纹一端为直螺纹, 一段是锥螺纹。经试验研究, 为了方便安装, 将套筒的尺寸进行调整。锥度定为150。安装时先将套筒旋入直螺纹的一端, 然后将锥螺纹的一端对准套筒, 用特制的力矩扳手拧紧。钻孔桩钢筋笼施工工艺如下:
准备工作。钢筋调直, 切除不规则的端头;下料。下料必须根据图纸在能够控制钢筋长度的胎具上进行, 严格控制钢筋长度, 使其在允许的误差范围内;直螺纹加工。将钢筋的一端辊轧加工成直螺纹;锥螺纹加工。因为锥螺纹的端头部分被切削成锥体, 断面减小, 为了保证原有强度, 采用了局部增强技术, 使锥体部分的强度不小于钢筋的整体强度。锥螺纹加工分两道工序进行。首先, 将己经下完料的钢筋一端进行局部增强, 增强的方法是用专用设备对钢筋切削螺纹的部分迸行十字对称冲压, 将钢筋的端头局部压密, 在压密过程中, 钢的晶体结构发生改变, 从而提高了强度;然后, 由锥螺纹切削机切削螺纹牙扣, 加工完的螺纹锥体用特制的塑料套套住, 以此保护锥螺纹免受碰撞变形;钢筋笼制作。钢筋笼现场对接的质量和速度取决于钢筋笼的加工制做精度。钢筋笼在预制加工时主要从钢筋位置的准确性和钢筋笼的整体刚度两方面来控制。钢筋笼的成型制作在特制的胎具上进行, 以保证钢筋的准确位置。钢筋笼的整体刚度通过自身的架立筋和辅助支撑筋来保证, 支撑筋能够重复使用;钢筋笼现场安装。钢筋笼的安装与常规的施工方法基本相同, 只是用锥螺纹连接技术代替焊接。其安装步骤如下:
(1) 将底节钢筋笼吊入孔内, 并将钢筋笼顶端临时固定到护筒上。将钢筋笼放人孔内的过程中, 要将辅助的支撑筋割下来, 可重复再用;
(2) 将第二节钢筋笼吊起与底节钢筋笼对接。调整吊机臂杆, 同时转动钢筋笼, 使两节钢筋笼对应的主筋对位;
(3) 用力矩扳手拧紧套筒, 拧紧力矩根据钢筋的直径而定。具体的各种直径钢筋的拧紧力矩见表1。
后续各节钢筋笼的安装按此类推。
1.3 质量控制。
(1) 螺纹加工的质量控制。筋头的螺纹必须与连接套筒规格相一致, 并经配套的量规检测验收。 (2) 钢筋接头的质量控制。直螺纹接头外观检查丝扣外露情况, 锥螺纹接头由拧紧力矩控制。钢筋连接强度用现场取样做抗拉试验。频率为每500个接头取三个接头为一组进行试验, 其强度必须超过母材。我们施工中所用的钢筋螺纹接头经过检验, 全部合格。
1.4 钢筋螺纹连接技术的特点。
技术先进。钢筋镦粗直螺纹连接技术是20世纪90年代后期在国际上兴起的, 我国工民建工程偶有应用。我国施工企业经与连接套生产厂家共同研创, 改进了工艺, 开发了钢筋辊轧直螺纹技术和可调锥螺纹连接技术, 从而改变了传统的焊接连接方式, 降低了劳动强度, 提高了劳动效率, 为建筑业钢筋连接开辟了新路。并首次应用于我国桥梁工程。
质量可靠。钢筋螺纹连接人为因素影响较小, 场内加工螺纹时, 质量可以得到有效控制。现场安装时操作简单, 而且不受周围环境和气候的影响, 容易保证质量。经对我们已使用的螺纹连接钢筋接头抽检, 全部合格。此外, 用该技术连接的钢筋对中性好。
提高工效。钢筋丝头的螺纹可以提前在场内加工, 而且加工速度非常快。一台钢筋螺纹辊轧机 (切削机) 一天可加工700个丝头, 仅需两人操作。现场安装也是非常迅速, 接好一个接头仅用二十儿秒钟。提高工效6～8倍。同时大大降低了工人的劳动强度, 减少对环境的污染。
经济效益显著。采用钢筋螺纹连接替代焊接, 大大地节约了能源。一台钢筋螺纹辊轧机 (切削机) 的功率为3.5kW, 一般的桥梁工程只用四台就能满足施工需要, 而且厂家免费提供服务。与焊接相比, 钢筋越粗经济效益越佳。按电价0.90元/度计, 可推算得各种直径钢筋接头的成本降低率。
钢筋等强度螺纹连接技术特点是:接头强度达到行业标准JGJl07-96中A级接头性能要求;抗疲劳性好, 疲劳试验超过200万次;螺纹牙型好, 精度高, 无虚假螺纹, 连接质量可靠稳定;应用范围广, 适用于直径16～50mm的Ⅱ、Ⅲ级钢筋任意方向和位置的同、异径连接;可调型、正反丝扣型套筒适用于拐铁、钢筋笼等不能转动处钢筋的连接;施工速度快, 螺纹加工提前预制, 现场装配施工;无污染, 施工安全可靠;节约能源, 设备功率仅为3.5k W。
2 结束语
