王涛
捷尔杰（天津）设备有限公司天津市 300308
摘要：捷尔杰（天津）设备有限公司开发的新型混合动臂高空作业车具有大截面，薄板和长臂。臂体焊缝为上板和下板的对接接头形式。经过研究，制定了一系列防止和控制焊接变形的措施。通过生产实践证明，基本解决了臂体焊接变形问题，减少了焊后成形工艺，降低了焊接应力，对类似结构的焊接变形研究具有实际参考意义。
关键词：臂体大截面；波浪变形；预防与控制
随着高层建筑的普及，高空火灾救援计划和高空工程作业一直是高层建筑的安全问题。高空作业车的出现在一定程度上为中高层建筑提供了救援解决方案。它是一种综合设备，集高空防火，高空救援和高空工程作业于一体。其产品结构主要由带多个液压缸的液压或电动系统控制，可上下升降操作。根据结构类型，可分为伸缩臂式，折臂式，混合臂式和垂直升降式四种。车载高空作业平台是最常用的平台之一。它包括汽车底盘，动力输出装置，支撑系统，回转系统，升降系统，水路系统，液压系统，电气系统和安全装置。它具有机动性强，机身小巧，工作效率高，操作安全，应用广泛等优点。
1结构原理
目前市场上主流的车载高空作业车架结构是一种混合臂式，头尾采用折臂，中间采用伸缩臂。以JLG的1100SJ高空作业车为例。本实用新型由旋转底座，变幅机构，基臂，两节臂，三节臂，中臂，臂，工作平台，液压膨胀机构和水路系统组成。头部和尾部折叠臂通过铰链变幅机构实现臂架的变幅运动，第二和第三部分伸缩臂通过伸缩机构实现臂架的伸缩功能。伸缩臂机构采用多级气缸绳排机构和牵引链的结构。
动臂由薄盒结构制成，长度约为10米。它由4~6mm薄板制成，主焊角为5~8mm。臂架制造的技术要求一般为：1轴直线度1000：1mm，全长范围内小于≤4mm;2槽板的垂直和水平垂直度≤2mm，平面度为1000：2mm。吊杆的侧弯≤5mm，特别是基本臂等伸缩臂的焊接变形更严格。在材料的选择上，符合强度，刚度，可靠性等性能要求，同时兼顾经济性，尽可能节约材料的原则，在设计过程中，动臂材料选自目前流行的Q460C板，Q460C是低合金高强度钢。屈服强度460MPa，抗拉强度550～720MPa，Q460C的碳当量为0.45%～0.63%，它具有明显的焊接淬透性，易产生热裂纹，冷裂纹和氢致裂纹。
目前，该公司的其他产品一般都是通过CO2焊接制造的。焊接过程中的热输入量很大，导致悬臂的焊接变形不可控，容易发生挠曲，变形和弯曲变形。这导致质量问题，例如装配干涉和吊杆的不灵活性。
2臂架焊接变形原因剖析
在焊接过程中，钢板局部不均匀加热，冷却不均匀，沉积金属收缩，金属结构变化，结构刚度受限等。都会导致焊接变形产Th。另外，焊接顺序，焊接方法，焊接速度和输入热量是Th焊接变形的主要原因。在本文中，臂架结构的变形主要是由角度变形和波浪变形引起的。
3臂架焊接工序如下：
3.1焊接时，下板（板1）和两个侧板（板2板3）首先刚性固定在特殊装配点焊工具上，并在框架外进行点焊。
3.2盖住臂架上板，点焊框架外侧。
3.3点焊后，从特殊装配点焊机组件上拆下臂架，在框架外侧手动进行点焊加密，并在框架外抛光凸出的焊点。
3.4臂架通过特殊焊接夹具刚性固定。在焊接完全冷却后，移除焊接工具以减小直角的变形。
3.5点焊后将臂架放在直线焊机上。框架的外侧是焊接的，在焊接一侧之后，翻转另一侧。
3.6采用双枪对称焊接进行焊接，可有效抵消应力变形。焊接时，焊枪应与上板（下板）和侧板之间的角度中心对齐。根据板的厚度，焊道的宽度为4至7mm，高度为1至2mm，但不高于板2和3的侧面。
3.7吊杆两端的角焊缝。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在确保产品焊接质量符合要求的前提下，应正确选择较小的线能量，以减少工件接收的热量，减少变形。
4.臂架焊接变形的防治措施
4.1焊缝接头形式的改进
原始焊接接头结构是带衬垫板的带衬垫接缝对接接头。根据第一臂焊接试验，焊缝具有大的横截面积和大量的焊接。热输入大，所产生的焊接变形也很大，并且在焊接过程中背板被不均匀地加热。发生波浪变形，这会影响垫的平整度，导致焊盘在焊接完成后部分凸起。同时也要探索新的科学技术改进焊缝接头形式，以降低臂体焊接的变形。
4.2组对工序
首先，对于动臂的长箱结构和不同的动臂结构，采用三维柔性工具进行刚性配对。为了提高该对的精度，一般工具主要包括多维平台，定位装置，缩回装置，调节装置，测量装置和匹配装置。如图4所示。通过粗加工，精加工，抛光等工艺，平台的平整度达到0.15/1000mm，孔位精度达到0.1/1000mm。它与支撑角铁，U形和L形方盒定位孔和定位槽配合使用。尺寸调整方便，灵活，通用，满足内外龙门的要求。扁平尺，定位方形，快速锁定销，夹紧装置和高度调节器的定位可以准确，快速地定位组的材料，大大提高了柱对的精度。
4.3板材预处理
由于板轧制后焊接变形中的残余内应力，可以消除或减少板的残余内应力，并且可以有效地控制焊接变形。多次内部校准和板材老化可以消除一些内部应力。由于板的尺寸较大和薄壁，使用压力机提升是不方便的。板材的老化方法主要包括自然时效，振动时效，超声波老化和加热老化。综合考虑，振动时效最合适，采用三维光谱应力消除系统进行工艺测试，通过多批次工件实现多维多振动加工技术测试，在应力检测前后，发现振动内应力一般从60-65MPa降低到20MPa，效果明显优于传统的亚共振老化和热处理。有效降低预焊片内的应力。
4.4焊接方式和焊接工艺参数
半自动焊接需要手动控制焊缝成型，对人员操作技能水平的高要求，以及慢速手工焊接和大的焊接变形。为了保证焊缝的外观质量，减少焊接变形，采用直焊机进行焊接。严格按照参数进行焊接，以免产生误差，造成焊接变形。
4.5焊后调形
通过采用上述焊接变形防止和控制措施，焊接臂体的横截面与焊缝两端的开口相距约5mm。其他部件的横截面尺寸与图案要求一致，并且臂的平直度和侧向度在2mm以内。机械调节可用于恢复开口的平整度。在校正中，首先使用特殊平面校正工具来平整结构的变形，根据结构的实际变形，平面校正工具1或2施加相应尺寸的力F1或F2，以在变形时实现刚性固定。平面校正工具是网格类型。待校正的部分由氧乙炔火焰通过上述栅孔加热，加热温度不宜过高，应控制在500℃~600℃，过高的温度会降低金属材料的机械性能并影响产品的使用寿命。在校正过程中，加热温度不易测量。
结束语：
生产实践证明采用了上述一系列工艺措施，大截面臂体控制高空作业车辆板的焊接变形效果显着。焊接后，基本解决了臂体表面的凹陷和波浪变形缺陷，大大提高了臂体的外观质量。减小了臂体的焊接应力，提高了结构刚度，大大降低了矫正变形的工作量。因此，工艺措施对类似钢结构件的焊接生产具有积极的实际参考意义。虽然焊接后能够减少变形，但结构的承载力有也所降低，所以要合理的运用焊接方法与新措施。
参考文献：
[1]李德明.高空作业车臂架焊接工艺探讨[J].建筑机械化，2014，35(09):51-53.
[2]王元月，谷琦琦.高空作业车臂架焊接技术[J].焊接技术，2017，46(11):93-95.
[3]张红芳，肖云，张玉杰，李丽华.高空作业车臂体焊接变形的预防与控制[J].焊接技术，2016，45(05):176-178.
[4]张驰劢.直伸式高空作业车臂架焊接工艺及变形矫正[J].专用汽车，2014(04):88-90.
论文作者:王涛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/11
标签：高空作业论文; 结构论文; 点焊论文; 应力论文; 伸缩论文; 装置论文; 系统论文; 《防护工程》2018年第21期论文;