大型焊接构件 T形接头挠曲变形的试验研究

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#$%&’() *$+,(-%-). /-%0 12 3-0 ! 45)0 6227 文章编号:7226826AN > 6227 ? 2!822!826 ·压力容器及结构件的焊接· ! 大型焊接构件 % 形接头挠曲变形的试验研究 张铁山 7,盛 陈 6,郑力军 6 (70 南京理工大学 机械学院,江苏 南京 6722!;

60 大江机器厂 庆江分厂,重庆 !27162) 摘要:对大型焊接构件 * 形接头进行了试验研究。

试验中采用等强度原则焊接,使用通用量具测量焊接件变形。

由于多个 * 形接头 焊接的研究较单个 * 形接头焊接的研究更有实用价值,重点分析了多个 * 形接头焊接的工艺试验结果。

通过对试验数据的分析,得 到了 * 形接头焊接构件的弯曲挠度变形的经验公式及有关结论。

关键词:焊接;

残余应力;

变形;

试验 中图分类号:*O!2! 文献标识码:P 液压支架是维护采煤工作面的一种重要装置。

其结构件 都是焊接件,因而焊接残余应力和变形是不可避免的,在非 自动化焊接设备条件下变形很难控制。

液压支架的变形主要 影响结构件平面度和孔的同轴度。

由液压支架的部件结构可 知,各部件底板与主筋板和筋板的连接形式都是双面连续焊 的 * 形接头,因此解决构件焊接变形的关键在于解决 * 形接 头焊接变形。

目前用纯理论的方法进行研究几乎是不可能 的,但可以用试验方法进行研究。

! 纵向变形 根据纵向变形的经验公式 ;7 < : ! = #$%6 &’ >7? 式中 # 为焊缝横截面面积;

$ 为焊缝轴线到焊件中性轴之间 的距离;

% 为焊缝的长度;

’ 为焊件截面的惯性矩;

为与材 料和焊接方法有关的系数。

纵向挠曲变形公式(7)的计算结 果与实际测定基本相符,故主要讨论焊接横向变形问题。

试验构件 选液压支架为试验构件。

由于液压支架的主筋板厚度多 为 62 @@ 或 6A @@ 的 79B( 钢板,且焊缝一般采用等强度焊 接,因此选以 62 @@ 的 79B( 钢板为立板,不同厚度的 79B( 钢板为底板。

毛坯下料采用气割,去毛刺后用液压机矫平。

# 试验假设条件及假设与实际试验条件间区别的分析 10 7 试验假设条件 为了使 * 形接头焊接变形既符合实际情况且方便计算, 特作以下假设: ! 液压支架的各主要部件都是由一张整底板上的主筋、 筋板、盖板焊接而成的箱体结构。

筋板在底板上焊接后必然 引起纵向收缩,产生挠曲变形。

但筋板与底板的焊缝一般只 有主筋与底板的焊缝长度的 7 C 6,其影响远不如主筋板,因 此筋板与底板焊缝引起的挠曲变形忽略不计。

盖板与主筋板焊接时焊缝较长,会引起焊接变形。

但 焊盖板时,底板与主筋、筋板已形成整体箱体结构,刚度 大,故由盖板焊缝引起的横向挠曲变形忽略不计。

收稿日万期方:6数22据7827862;

修订日期:622782982: #主筋与底板焊接的横向挠曲变形是引起构件底板挠曲 变形的主要因素。

$底板在焊接时必定有横向收缩,但其值相对很小,故 假设底板焊后宽度不变。

结构件底板厚度一般大于 62 @@, 主筋板少,其横向间距较大,焊后多次挠曲变形很小,故认 为底板只有一次挠曲变形。

%在支架焊接时,由于焊接顺序始终有先后,则底板与 盖板的变形有一定差别,且不完全对称,为了分析方便,认 为箱体变形是整体一致对称的。

10 6 假设与实际试验条件间的区别的影响 10 60 7 筋板差异对试验结果的影响 尽管筋板与底板间的焊缝长度只有主筋与底板间焊缝长 度的 7 C 6,但由于筋板的焊缝与主筋板的焊缝垂直,在主筋板 的作用下,筋板焊缝的纵向收缩强于横向收缩,则筋板与底 板组成的 * 形接头角度变形变小。

筋板越高,箱板截面积越 大,构件抗变形能力越强。

10 60 6 盖板差异对试验结果的影响 盖板与主筋板的焊缝多为 / 形坡口上焊缝,焊接方向与 底板和主筋板间焊接方向一致,焊后也会引起构件整体的横 向挠曲变形。

则盖板焊缝会加大试验结果的数值。

但焊盖板 时,底板与主筋、筋板已形成一个箱体,刚度增加大大减小 了因盖板焊接引起的挠曲变形。

而对试验结果的影响很大程 度上与筋板高度相关。

10 60 1 长宽比例差异对试验结果的影响 长宽比的差异实质上是刚度大小的差异。

实际产品的长 宽比为 7D !,而大焊缝又都沿着长度方向,故长宽比的差异将 减少试验结果数据。

从以上分析可知,除盖板焊接加大变形量的趋势外,另 外两种差异都有减小变形量的趋势,且后者强于前者。

$ 试验方法 !0 7 试验条件及原则 将立板与底板装成 * 形接头,每种 1 件,保证垂直度, 用 手 弧 焊 进 行 预 焊 , 然 后 用 EF6 气 体 保 护 焊 进 行 等 强 度 焊 接 , 设 备 、 工 艺 参 数 与 生 产 中 相 同 , 即 : 焊 机 型 号 G HI8922 JK7, 焊 接 电 流 1A2 L A22 4, 电 弧 电 压 6A L !2 /M 焊 丝 :

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