无轨同步双边焊接小车在工程中的研究与应用

中铁十五局集团第一工程有限公司（陕西西安 710018）李红旭

湖北精工钢结构有限公司 （武汉 430415） 姜殿忠

钢结构具有自重轻、建设周期短、适应性强、造型美观、维护方便等优点，其应用越来越广泛，而钢材本身具有材质均匀，质量稳定，强度高，塑性韧性好，抗冲击和抗振动能力强等特点。经历了汶川和日本大地震的考验后，高层钢结构、空间钢结构、桥梁钢结构、轻钢钢结构和住宅钢结构等工业与民用建筑如雨后春笋，遍布全国。

钢结构主要的结构类型为H型钢柱/梁、箱型柱/梁，常规的H型及箱型构件采用门式埋弧焊进行焊接，但是<350mm箱体截面采用门式双丝埋弧焊。由于H型钢翼缘板较宽且截面较小，焊机机头与H型钢翼缘板干涉，使门式埋弧焊无法正常施焊，所以针对以上焊接问题，结合现场工作实践经验制作了无轨同步双边焊接小车，在使用的过程中既保证了焊缝的内部质量，也提高了焊接的生产效率。

1.传统工艺焊接方法

常规的H型钢由两块翼缘板及一块腹板组成，采用成都振中的门式埋弧焊焊接（见图1）；箱型构件由两块翼缘板和两块腹板组成，采用门式双丝埋弧焊焊接（见图2）。

图1 门式埋弧焊

图2 门式双丝埋弧焊

非常规的H型钢（翼缘板较宽，截面较小）无法实施焊接（见图3），箱体小截面无法实施焊接的情况如图4所示。针对以上两种类型构件班组在焊接时通常采用手工焊接，不仅焊接效率低、焊缝质量难以保证，而且焊缝外观成形差。

图3 宽翼缘小截面H型钢

图4 门式埋弧双丝焊力臂间距350mm

2.改进型工艺要点分析

（1）无轨同步双边焊接小车制作材料 同种规格及型号的气体保护焊机两台；用于组立的宽500mm的H型钢翼板两块，宽200mm的腹板一块；350mm小截面的箱体翼缘板及腹板各两块；管道切割机一台；管道切割机上连接杆及其转动轴等。

（2）无轨同步双边焊接小车构成 组成无轨同步双边焊接小车的主要结构以及焊接小车在H型钢及箱型上的应用如图5所示。

（3）无轨同步双边焊接小车工作原理 首先将CO2气体保护焊焊枪3固定在连接杆1两端，将带有焊枪3的管道切割机小车装置4置于待焊件6上，通过调节轴系2、5调整焊枪3的焊接角度，待焊枪3角度调节后启动管道切割机小车装置4，由管道切割机小车装置4的行走路径带动焊枪3进行焊接宽翼缘H型钢及小截面箱型。

（4）无轨同步双边焊接重点剖析 第一，管道切割机小车采用车轮为永磁性小车，调整直线行驶路径，进而带动气体保护焊焊枪向前施焊，避免了非磁性小车向前行走过程中行走路径发生变化。

第二，两台气体保护焊焊机选择型号相同的奥太焊机，焊接前将焊接参数、焊枪角度调节到正常施焊的焊接状态，避免了不同型号焊机双边焊接时不同步对焊缝产生不良影响。

图5

第三，焊接前预先将焊接腹板按常规要求采用半自动切割机加工坡口，并利用校正机将板件校正平整，严禁利用波浪变形的板件组立、焊接。

第四，气体保护焊焊枪在施焊前需将焊枪稳固的固定在转动轴上，避免松动影响正常施焊。

第五，H型钢或箱型在正式焊接前，应在端头加设引弧板及引出板，材质与母材材质相同，进而保证主体焊缝的焊接质量。

3.结语

工厂制造车间自使用此无轨双边同步焊接小车以来，解决了宽翼缘小截面H型钢及箱体小截面无法使用门式埋弧焊焊接的难题。应用此新型双边同步焊接小车，焊接生产效率较传统手工焊接效率显著提高，焊接后焊缝内部质量通过UT检测合格率明显提高，同时减少了工人手动焊接的工作强度。实现最终目标：提高工作效率，节约生产成本，降低劳动强度，为其他同类型构件的焊接起到参考借鉴作用。