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由于焊工在焊接时要与电、可燃及易爆气体、压力容器等接触,在焊接过程中还会产生一些有害气体、烟尘、电弧光的辐射、焊接热源的高温、高频磁场、噪声和射线等,有时还要在高处、水下、容器设备内部等特殊环境中作业。为此我国明确规定:金属焊接(切割)作业是特种作业,直接从事特种作业者—焊工属特种作业人员。如果焊工不熟悉有关劳动保护知识,不遵守安全操作规程,就可能引起触电、火灾、爆炸、金属飞溅烫伤等工伤事故及焊工尘肺病、中毒、电光性眼炎、皮肤病等职业病的产生。这不仅给国家财产造成经济损失,而且直接影响焊工及其他工作人员的人身安全。但是传统的焊接专业课程内容往往过多注重焊接工艺与技能操作技术,对于本专业安全素养教育仅停留在绪论课及各技能操作中简单提及的一点安全技术内容中,教学内容缺乏系统性、全面性,教学过程相对分散不集中。通过对焊接专业毕业生的问卷调查表明,大部分学生对本专业的职业健康与安全的内涵比较模糊,对职业病知识比较欠缺,对急救常识掌握不够,对自己将来要从事的职业有哪些危险有害因素了解不透彻,对可能造成的伤害也知道的不多,这说明在中职学校开展专业安全教育是非常重要的。
2焊接专业安全素养课程建设思路
为确保焊接专业安全素养教育的开设真正让学生学有所获,我们经过多次研讨,首先将安全素养教育纳入了课程体系并用一定的课时保障,同时围绕课程教学目标、教学内容、教学方式方法、评价和考核等方面进行了课程建设的构建。
2.1师资、教材、课时三落实
2.1.1师资建设。职业学校开展专业安全教育效果如何,师资是关键。近几年来,我校通过理论教师与实习教师结对子方式,互相学习,取长补短,逐步向一体化教师模式转变。同时,选派优秀教师参加全省技能操作资质认证,并鼓励教师深入企业参与实践锻炼等方式,不断提高教师的安全教育理念,强化教师的专业操作技能。目前我校已有两名焊工高级技师,两名焊工技师,这为顺利实施本专业安全素养教育提供了有力的师资保障。
2.1.2教材建设。目前,我校主要选用员工特殊工种安全培训用书《金属焊接与切割作业》、学生用书《焊工工艺与技能训练》及《焊工技能训练》三本教材相关内容进行授课,同时我们已经完成了本专业安全教育读本编写及题库建设,并借助于我们组织学生拍摄的“安全双述”(岗位描述及手指口述)视频综合进行安全素养教育授课。
2.1.3课时。为了保证教育的效果,我们已将焊接专业职业健康与安全教育课程列入学校正常的教学体系,开设专业素养课程,每周2课时,一学年至少保证30课时。一年级以公共安全知识和技能培养为主,二年级以专业安全知识和技能培养为主。
2.2明确课程教学目标。通过该课程系统学习,使学生了解本专业存在的职业危害及可能导致的安全生产事故,掌握预防工伤事故及职业病应具备的劳动卫生知识及防护措施,并具备一定的事故急救常识。使学生树立主动安全意识,掌握专业安全知识,具备安全操作技能。
2.3优化设置教学内容。根据焊接专业岗位特点,设置安全素养教学内容如下:焊接与切割劳动卫生与防护;焊接与切割安全用电、焊接与切割防火防爆、各种焊接与切割方法安全操作技术(焊条焊与电弧切割、气体保护焊、气焊与气割、特殊焊接与切割作业)、各种事故安全急救常识及典型焊接与切割事故案例与事故原因分析等。在合理设置本专业教学内容的同时,完成了相应内容教学大纲的编制。
2.4创新教学模式。教学模式采用课堂教学为主,现场实习为辅,以实践活动为载体的教学模式,将焊接专业安全知识和技能的学习与学生的未来职业、岗位紧密结合在一起。注重课堂教学。课堂教学是专业安全素养教育的主渠道。在课堂教学中,针对该专业对应的职业病以及职业伤害的特点,我们以课堂讲授为主,将案例教学、情境教学、多媒体光盘模拟现场教学等多种教学方式综合运用,通过案例再现、情景启发、视频解说等模式让学生领会“懂安全是前提,会安全是基础,能安全是关键,不出事是本事”的安全理念内涵,体会“要我安全———我要安全———我会安全”安全观转变的意义。实习教学不放松。现场教学是解读安全生产、实施安全素养教育的主阵地。结合校实习车间焊接作业环境、焊接设备及焊工劳动防护及焊接作业体会开展针对性教学,更容易充实教学内容,强化教学直观效果。同时定期组织学生去各单位工厂见习,熟悉企业的各项规章制度和工作规范,使学生及早预见未来职业岗位特点,利于调动学生主人翁参与感意识,在理———实一体的教学氛围中让安全知识深植于学生身心中。丰富实践活动。组织实践活动是开展专业安全素养教育的有效途径。我们通过主题班会或主题实践活动宣讲相关知识,并聘请了一些企业焊工师傅现身说教。同时借助于校园网、广播站、宣传栏等载体宣传安全知识,定期组织演讲比赛、知识竞赛、急救演练等活动,通过开展融教育与趣味性一体的多项实践活动,极大地提高了学生学习专业安全知识的兴趣。
2.5完善评价机制。专业素养教育既是安全意识和安全观念教育,也是意识和能力的养成教育。教学效果最终应体现在课堂上学习的知识和技能是否能够在实训场所和工作岗位应用,为此我们采用了理论考核和实习考核相结合的评价机制,理论考核以机考理论知识为主,分值占40%;实习考核以操作表现为主,由实习单位(校内实习与校外实习)评价,分值占60%。另外,严格毕业证发放制度,树立安全上岗证和技能证同等重要的观念,只有考取安全上岗证才能获得毕业。
关键词:刮板运输机,溜槽齿轨座,销轴套,锻造,焊接内应力
一、立项原因
刮板运输机是煤矿综采工作面的主要运输设备,它除了运煤和清理机道外,还主要作为采煤机的平滑轨道。输送机要承受重达20—30吨重的采煤机在上面进行采煤,其结构形式及附件必须能密切与采煤机的结构相配套。工作时,为了保证采煤机的牵引齿轨轮与销排的良好啮合,输送机要尽可能平直铺设,每节销排是用联接销与溜槽槽帮上的齿轨座联接。在实际工作中,设备运行时会使溜槽受力不均,以及溜槽承重过大等原因,造成齿轨座变形、毁坏,直接影响工作面的正常生产。而轨座与溜槽为整体铸造结构,维修难度大。如不能修复,该部溜槽只能报废,增加了设备的经济投入。
二、革新内容及创新点
经过现场研究,我们决定将齿轨座从溜槽上切割下来,用45号高强度优质中碳钢加工成销轴套,将其焊接在溜槽上来代替齿轨座。在设计方案时要考虑以下几个方面:
1、材料性能方面:
我们选用材料为45号高强度优质中碳钢的销轴套来代替原来的铸钢齿轨座,是因为它具有一定的塑性和韧性,切削性能良好。为了提高其机械性能我们对其进行了锻造处理。锻造时要对金属材料加热,这是为了提高金属的塑性和降低变形抗力,从而改善金属的锻造性。经锻造后的金属材料,具有细晶粒结构;能使粗大枝晶和各种夹杂物都沿着金属流动的方向被拉长,呈现出纤维组织;使内部缺陷得以压合,使其整体性能加强。锻造后将其进行车加工。根据测量,要求销轴套的外径尺寸为Φ80mm,表面粗糙度为25μm。内径尺寸为Φ50mm,因与销联接,表面粗糙度为12.5μm。厚度为30mm。免费论文。加工出后于溜槽槽帮焊接。
2、焊接工艺方面:
(1)、因为溜槽和销轴套的材质不同,在选用焊条方面,应从以下几方面考虑:
A、从材料的成份考虑,溜槽为铸件,材料为ZG35,成份中含碳、硫、磷等有害杂质较高。焊接时容易产生裂纹和气孔,宜采用抗裂性较好的低氢型焊条。
B、从使用性能和工作条件方面考虑,销轴套是属于在工作中受振动、冲击载荷的重要焊接结构,应选用强度、冲击韧性和延伸率较高的碱性低氢型药皮的焊条。
C、从施工工地设备考虑,因为施工现场中有交流弧焊机,所以选用适宜交流焊接的焊条。
通过以上三个方面的综合比选,我们选用了T506碱性低氢型药皮焊条,该种焊条焊接强度能达500 Mpa以上,并且焊接工艺性好,用途较为广泛。
(2)、焊接时保证好焊接现场的环境温度尤为重要,因为如果焊接时零件受热不均匀,会导致焊接后零件产生残余内应力,使零件产生变形或裂纹,对零件的疲劳强度也是不利的。所以为了焊接质量,提高工作效率,减小零件的内应力和变形,在焊接时要注意以下几方面:
A、焊接前应将焊接件进行预热,预热温度一般宜控制在100-150℃。目的是防止零件在焊接过程中急剧冷却,并且减小零件焊接部分与基体部分的温度差值,使两部分的膨胀量趋于接近,从而减小内应力。特别是在冬季气温较低的环境下焊接,焊前预热更为重要。和铸钢件的焊接应严格按照合理的焊接程序进行,以防止由于较大的刚性而产生裂缝。预热区应在焊缝周围40--70mm的范围内。
B、该销轴套在焊接时要保证各套中心在同一直线上,以确保采煤机齿轨轮在销轨上的平稳运行。
C、焊接后应缓慢冷却,以减小焊接应力,避免裂纹的产生。免费论文。
3、创新点
(1)、销轴套代替原有铸钢材料的齿轨座,更有利于溜槽的维修,大大节约了工时和资金。
(2)、提高了零件的机械性能和实用性。
三、应用情况及经济效益
1、刮板运输机溜槽齿轨座的改造已于2010年1月生产加工完毕,2月份投入使用,改造后的刮板运输机在运行过程中,能保证采煤机安全可靠的平稳运行,且易于维护,完全可以满足使用要求。
2、该销轴套的加工成本约在200元左右,一节溜槽需要4个,共需资金800元,实际买一部溜槽需要4000元左右,实际节约材料费3200元,按全年修复100节溜槽计算,可节约资金32万元。
3、该部件加工简单,易焊接,未改造前每年因齿轨座损坏而影响生产30小时,按每小时100吨煤,每吨煤500元计算,全年共节约
30×100×500=150万元
4、综合以上两项,使用该设备,每年可创价值
32+ 150 = 182万元
四、总体性能指标与国内外、集团公司内其他单位技术的比较
刮板运输机溜槽齿轨座的改造在2010年1月份完成,并在井下投入使用。使用至今效果良好,其性能完全符合井下综采工作面生产的要求,特别是该改造效果在我矿属先进水平。
五、存在的问题及推广应用前景
1、该销轴套在焊接时要保证各套中心在同一直线上,以确保采煤机齿轨轮在销轨上的平稳运行。免费论文。
2、该套加工工艺简单,易焊接、维修,经济合理性比较显著,可以在相同的或相似条件下推广使用。
关键词:高层建筑,焊接技术,建筑施工
引言
钢结构型材的多样性,使焊接接头的截面形式也随之多样化,因而带来了许多焊接难题。工字钢、槽钢、角钢是工程结构中使用最早的型钢,之后截面性能优良的H型钢、钢管、网架节点球等型材相继问世并大量应用于钢结构建筑中,从而使钢结构间的焊接节点形式变得多样而复杂。钢结构焊接的施工条件较复杂。建筑工程具有流动性大的突出特点,单从钢结构焊接工程来讲,不同工程的不同地理条件造成了不同的焊接环境条件。
1 高层建筑钢结构焊接的几种常见方法
1.1药皮焊条手工电弧焊
药皮焊条手工电弧焊原理:在涂有药皮的金属电极与焊件之间施加一定电压时,由于电极的强烈放电而使气体电离产生焊接电弧。电弧高温足以使焊条和工件局部融化,形成气体、熔渣和熔池,气体和熔渣对熔池起保护作用,同时,熔渣在与熔池金属起冶金反应后凝固成为焊渣,熔池凝固后成为焊缝,固态焊渣则覆盖于焊缝金属表面。科技论文。
1.2埋弧焊
埋弧焊(SAW)原理:埋弧焊与药皮焊条电弧焊一样是利用电弧热作为熔化金属的热源,但与药皮焊条电弧焊不同的是焊丝外表没有药皮,熔渣是由覆盖在焊接坡口区的焊剂形成的。当焊丝与母材之间施加电压并相互接触引燃电弧后,电弧热将焊丝端部及电弧区周围的焊剂及一母材熔化,形成金属熔滴、熔池及熔渣。金属熔池受到浮于表面的熔渣和焊剂蒸气的保护而不与空气接触,避免氮、氢、氧有害气体的侵入。
(3)CO2气体保护焊
CO2气体保护电弧焊原理:是用喷枪喷出CO2气体作为电弧焊的保护介质,使熔化金属与空气隔绝,以保护焊接过程的稳定。
2 高层建筑钢结构焊接的应用
2.1 厚钢板焊接技术
在高层建筑钢结构柱与一些特殊大跨度重荷载钢析架与梁的设计与施工中,厚钢板大量应用,而影响钢结构焊接质量的一个最主要因素是厚钢板的焊接。厚钢板的焊接主要是要解决层状撕裂和焊接变形二大问题。
l、层状撕裂的预防:层状撕裂是一种不同于一般热裂纹和冷裂纹的特殊裂纹,一般产生在T形和卜字形接头的热影响区夹层中,主要是T形和十字形接头角焊缝的横向收缩对板厚方向产生的拉应力在接头约束度较大的情况下,易发生夹杂物与金属脱开而形成的裂纹。采用塑性过渡层,即先用低强度焊条在坡口内母材板面上堆焊过渡层,然后再焊连续焊缝的方法。采用低氢、超低氢焊条或气体保护焊焊接。即低强度匹配的焊接材料,使金属具有低屈服点,高延性。通过计算和工艺试验确定合理的预热温度,以降低冷却速度,改善接头区组织韧性,同时采用后热消氢处理。
2、焊接变形的控制:厚板的焊接变形主要针对对接中产生的较多,主要通过以下方法来控制:通过合理的坡口角度和焊接间隙尽量减少焊缝的截面积;焊接时尽可能采用多层焊代替单层焊;尽可能采用双面对称坡口,并在多层焊时采用与构件中和轴对称的焊接顺序;采用刚性夹具固定方法控制焊后变形。
2.2钢结构螺栓连接
螺栓连接是钢结构建筑中主要的连接方式,分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种形式。这里着重阐述高强螺栓连接的检验。高强度螺栓连接的安装顺序及初拧、复拧扭矩检验。检验人员应检查扳手标定记录,螺栓施拧标记及螺栓施工记录,有异议时抽查螺栓的初拧扭矩。高强度螺栓连接摩擦面应保持干燥、整洁、不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化薄钢板、污垢和不应有的涂料等。
2.3钢结构的成形加工工艺
弯曲成型:根据工件所需弯曲力,选择好适当的压力设备。首先固定好上模,使模具重心与压力头的中心在一条直线上,再固定下模,上下模平面必须吻合,间隙均匀,上模要有足够的行程。开动压力机试压,检查是否有异常情况,是否良好。难于从模中取出的工件,可适当加些剂,以减小摩擦,便于脱模。首件弯曲成形后必须进行检查合格后,再进行连续压制,工作中应注意随时抽查,每一台班中也必须注意抽检。禁止用手直接在模具上取放工件,对较大工件,可在模具外部取放,对小于模具的工件,应借助其它器具取放。正式弯曲前,必须检查工件编号,尺寸是否与图纸符合,料坯是否有影响压制质量的毛刺。科技论文。对批量较大的工件,须加装调整定位的挡块,发现偏差及时调整修正。
卷圆成型:卷板前熟悉图纸、工艺、精度、材料性能等技术要求,然后选择适当的卷板机,并确定冷卷、温卷还是热卷。检查板料的外形尺寸、坡口加工和曲率样板的正确与否。科技论文。检查卷板机的运转是否正常,并向注油口注油。清理工作现场,排除不安全因素。由于板料在卷板机上弯曲时,两端边缘总有剩余直边,卷板前必须对板料进行预弯。选择合理的工艺参数进行卷板,卷板完成后用样板检查曲率,合格后方可进行批量生产。
边缘加工:需要作边缘加工的有:梁柱翼缘板、支座支承面等具有工艺性要求的加工面,有设计要求的焊接坡口,尺寸精度要求严格的加劲板、隔板、腹板及有孔眼的节点板等。对清除毛刺、飞溅、氧化皮等加工质量要求不高、工作量不大的边缘加工可采用铲边。对焊接坡口成形以及加工质量要求较高的边缘加工,可采用刨边机进行刨边,刨边加工的余量随钢材的厚度、钢板的切割方法而不同,有些构件的端部边缘加工,可采用铣边代替刨边,使构件支承部位的力由支承面直接传至底板支座,以减小连接焊缝的焊脚尺寸。
制孔加工:普通构件和对孔距要求不高的构件,制孔时采用划线钻孔。对依靠群孔作为定位的构件与孔距精度要求较高的制孔,宜采用钻模钻孔。高层钢结构构件,节点上有两个以上方向有高强螺栓连接的构件,或设计上有特殊要求的构件制孔,应采用钻模钻孔。
另外,测量工作的好坏,是关系整体钢结构安装质量和进度的大问题,为此钢结构安装应重点做好以下工作:设计图纸的审核;测量定位依据点的校核与校测;测量器具的检定与检校;测量方案的编制与数据准备;建筑物测量验线;高层钢结构安装阶段的测量放线工作。包括控制网的建立,平面轴线控制点的竖向投递,柱顶平面放线,悬吊钢尺传递高程、钢结构安装测控等。
3 结语
建筑施工技术是生产建筑产品的技术,建筑产品具有典型的单一性,固定性和巨大体量的特性。因而建筑施工技术也是复杂多变的。钢结构工程是节能环保型结构,是未来我国将大力发展的结构形式之一。需要进一步研究高层建筑钢结构的施工链接技术。
参考文献
[1]马兴宝.上海高层建筑施工技术的概述[J].施工技术,1996,(02)
[2]王洪名,李晓枫.高层建筑主体施工技术探讨[J].林业科技情报,2001,(02)
[3]姜辉.梁式转换层高层建筑施工技术的探讨[J].科技资讯,2010,(07)
[4]杨爱华.梁式转换层高层建筑施工技术的探讨[J].建材与装饰(下旬刊),2008,(07)
关键词:掘进机; 电控箱; 煤矿
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.244
掘进机电气系统是设备的控制核心,控制着各个电机的启动停止,同时对掘进机其他组成部分的工况进行监控和综合保护,与液压系统及水路系统互相配合,可控制整机完成掘进生产作业。
1 电气系统概述
掘进机电气系统主要由隔爆兼本质安全型掘进机控制箱(以下简称 电控箱)、隔爆兼本质安全型按钮操作箱、隔爆型声光报警装置、隔爆型照明灯、隔爆型控制按钮、低浓度甲烷传感器以及整机多个工作机构部分的电机组成。其总体布置如图1所示。
2 电气系统构成
掘进机电控箱大多采用PLC可编程逻辑控制器作橹骺氐ピ,人机界面采用彩色液晶显示屏,这种控制系统的优点是编程简单、性能稳定、系统主参数以及故障可视化,方便日常检修维护。电控箱位于掘进机整机的左后方,左右箱门和接线腔盖板均用标准螺栓与箱体紧固连接,保证安装于内部的电气元件不受外界恶劣环境影响。电控箱壳体由钢板焊接而成,壳体分为上下两个腔,均为隔爆型结构。下腔为电气件安装腔,腔内装有驱动板、控制板(两块)、视窗板及隔离开关等;上腔为接线腔,腔内装有数组接线柱。
控制板分两块,一块左门板,装有FX3U系列可编程控制器及模拟量模块、本安电源等。另一块右门板,装有中间继电器、电机集成保护器、开关电源等电气件。
视窗板装在电控箱体的前侧中间部分,有四个显示窗口,依次装有电压表、电流表以及两块焊接有LED指示灯的发光板。其中电压表显示系统供电电压、电流表显示切割电机的实时电流,两块发光板指示系统故障及各个电机的故障。
电控箱的上腔为接线腔,其中有一组陶瓷接线端子用于连接电控系统的供电电缆,五组接线端子用于连接整机电机和十二个七芯接线端子用于连接系统元件,此外接线腔内装有两个接地端子用于连接地线。电控箱两侧及背面设置有不同尺寸的十六个电缆引入装置,供控制箱与其它元件连线。
与电控箱配套连接有一个隔爆兼本质安全型按钮操作箱,操作箱箱体采用钢板焊接而成,分为本安元件腔和隔爆元件腔两部分。本安元件腔布置有十二个操作按钮,用以控制各个电机的启动停止,通过一根19芯控制电缆与电控箱连接;隔爆元件腔布置有一个液晶显示屏,用以显示电控系统的主要参数,例如电压电流,电机温度,电机运行状态等,当电控系统出现故障时,该显示屏也会实时显示故障内容,方便使用者及时排除故障。显示屏通过一根7芯控制电缆与电控箱连接。
电控箱及操作箱外观如图2所示。
3 小结
本论文研制的掘进机电气系统具有防护等级高、体积小、操作简便、集成有多种保护等优点,可长期工作在煤矿隧道等恶劣环境中。该电控系统人机界面采用工业用液晶显示屏,工业用液晶显示屏可图文显示,显示容量大,参数及故障直观可见;同时系统采用总线通信技术,可减少大量接线,拆装十分方便。
参考文献:
[1]王正华,吴翠艳.掘进机技术的发展[J].选煤技术,2006(增刊):57-59.
【关键词】高层钢框架结构;施工工艺;焊接变形
1引言
高层结构的行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》虽然已经颁布,但在我国,真正意义上的纯钢结构高层建筑采用的仍较少,普遍采用的是钢框架-混凝土核心筒结构,虽然其具有造价低、用钢省等优点,但其应用范围和技术上还有待进一步研究和完善。而且我国的建筑钢材存在很大不足,在品种、规格和质量水平上和发达国家还有较大差距。在高层钢框架结构施工领域,技术水平高、管理能力强的建筑企业很少,钢框架结构施工成套技术尚处于完善阶段。为此,有必要加强对高层框架结构的施工工艺及其焊接变形方面的探讨,这也是本论文的研究出发点。
2高层钢框架结构施工工艺及其变形分析
2.1 钢框架结构施工特点分析
钢框架结构施工技术,主要包括钢柱、钢梁、楼梯的吊装、测量校正、连接、压型钢板的铺设等工序,但在钢结构施工的同时往往要穿插土建、机电等部分的施工。钢框架结构的施工必须要与土建等其它单位进行密切配合,做到统筹兼顾,才能高效、高质地完成施工任务。其主要特点有:
2.1.1 测量、定位、放线精度要求高。测量、定位、放线是贯穿制作和安装阶段的控制重点。在高层钢框架结构安装中,由于体型大,误差积累将非常显著,柱子或其它构件微小的偏移会造成上部很大的变位,极大地改变结构的受力,影响设计效果,甚至产生工程事故。
2.1.2 钢框架结构安装中,由于钢材热胀冷缩现象突出,天气、温度等条件影响大,温度变化会对安装精度产生较大影响。特别是在钢构件连接中,焊接和螺栓连接受天气、温度影响更大。在焊接技术规程中规定,自然条件不能满足焊接环境要求时,要采取人工措施给焊接创造条件,比如焊条的预热、钢板的预热加温等。
2.1.3 钢结构安装对起重、运输等机械的性能要求高。由于钢构件重量大、体型大,高层钢框架结构安装中高空作业多,对吊装过程中的技术要求高,吊装中不同工况条件下的施工荷载必须同其自身设计承载力相吻合,钢构件在运输、堆放、起吊、就位及安装过程中,要按事先模拟设计的条件进行。
2.1.4 由于钢材的特点,决定了钢框架结构要求防腐、防火严格。
2.1.5 高层钢框架结构安装工程量大,构件多,现场往往必须设置临时堆放场地及相应的中转堆场才能满足安装需要。
2.2 钢框架焊接变形分析
2.2.1 钢结构变形类型
钢结构变形类型,可分为总体变形和局部变形两类。总体变形是指整个结构的外形和尺寸发生变化,局部变形是指结构构件在局部区域出现变形。二者可能单独出现,但更多地是组合出现。它们都会影响结构的诸多方面,如外观、刚度和稳定性等,降低承载力,危及结构安全。
2.2.2 钢结构变形原因
钢材的初始变形;加工制作中的变形;运输及安装过程中产生的变形;使用过程中产生的变形等。
2.2.3 变形控制方法
传统的经验方法是制定合理的吊装、焊接方案等,如采用先内而外的吊装顺序、对称焊接等,在测量控制上预留变形等,这种笼统地控制方法在一定条件下可以取得较好的效果,但遇到复杂、多变的条件,效果有限。
焊接变形是高层钢结构框架变形的主要构成因素,但相关的论文分析也多以静态、局部的分析为主,如针对于某个焊接面或焊接构件的分析,针对建筑钢框架结构焊接变形的整体分析方法尚未出现。
3 高层钢框架结构焊接施工工艺及其变形矫正探讨
3.1 焊接变形原因分析
钢结构具有结构性能良好、建设工期短、绿色、环保等优点,所以在工业与民用建筑中广泛应用。焊接对钢结构来说是一把双刃剑,它成就了钢结构建设的高速度,但是钢结构在焊接时产生的变形问题,也会极大地影响钢结构的施工质量。钢结构在焊接过程中出现变形是不可避免的,但可以通过合理的施工措施来予以控制。
焊接变形产生的主要原因是由于焊接过程中对焊件进行了局部的不均匀加热,以及随后的不均匀冷却作用和结构本身或外加的刚性拘束作用,通过力、温度和组织等因素的变化,从而在焊接接头区产生不均匀的收缩变形,焊缝的纵向和横向缩短是引起各种复杂变形的根本原因。
3.1.1 结构刚度
刚度就是结构抵抗拉伸和弯曲变形的能力,它主要取决于结构的截面形状及其尺寸大小。如桁架的纵向变形,主要取决于横截面面积和弦杆截面的尺寸;再如工字型、丁字型或其它形状截面的弯曲变形,主要取决于截面的抗弯刚度。
3.1.2 焊缝位置和数量
在钢结构刚性不大时,焊缝在结构中对称布置,施焊程序合理,则只产生线性缩短;当焊缝布置不对称时,则还会产生弯曲变形;焊缝截面重心与接头截面重心在同一位置上时,只要施焊程序合理,则只产生线性缩短;当焊缝截面重心偏离接头截面重心时,则还会产生角变形。
3.1.3 焊接工艺
焊接电流大,焊条直径粗,焊接速度慢,都会造成焊接变形大;自动焊接的变形较小,但焊接厚钢板时,自动焊比手工焊的焊接变形稍大;多层焊时,第一层焊缝收缩量最大,第二、三层焊缝的收缩量则分别为第一层的20%和5%~10%,层数越多焊接变形也越大;断续焊缝比连续焊缝的收缩量小;对接焊缝的横向收缩比纵向收缩大2倍~4倍;焊接次序不当或未先焊好分部构件,然后总拼装焊接,都易产生较大的焊接变形。所以在施工时要制定合理的焊接工艺措施。
3.2 焊接变形矫正措施探讨
3.2.1 焊接工艺措施
焊接施工时,应选择合适的焊接电流、速度、方向、顺序,以减少变形。焊接金属构件时,应先焊短,后焊长;先焊立,后焊平;先焊对接缝,再焊搭接缝,应从中间到两边,从里到外焊接。集中的焊缝应采用跳焊法,长焊缝采用分段退步焊和对称焊接法。
3.3.2 机械矫正法
机械矫正法是利用机械力的作用,以矫正焊接变形,常采用撑直机、压力机、千斤顶及各种小型机具顶压矫正构件变形。矫正时,将构件变形部位放在两支撑之间,对准构件凸出部位缓慢施力,即可矫正变形。
3.3.3 火焰矫正法
采用火焰矫正的原理与焊接变形的原理相同,只是反其道而用之,通过给金属输入热量,使金属达到塑性状态,从而产生变形,构件被局部加热后,依靠加热区的膨胀与收缩差,使构件按照预定的方向发生变形,从而达到矫正的目的。
3.3.4 刚性固定法
焊接时在平台上或在重叠的构件上设置夹具固定构件,增加刚性后,再进行焊接,这样焊接中的加热和冷却的收缩变形,被固定夹具等外力所限制,但这种方法只适应塑性较好的低碳结构钢和低合金结构钢,不适应中碳钢和可焊性更差的钢材,因为焊接应力常使焊件产生裂纹。
4 结语
高层钢框架结构施工工艺与焊接变形分析的影响因素多而且具有较强的模糊性和不确定性,本论文重点对高层钢框架结构的焊接施工工艺进行了分析研究,详细探讨了焊接变形的原因及其矫正措施,对于进一步提高钢材钢框架结构的施工工艺水平具有较好的理论指导时间。
参考文献:
[1]日本.渡边帮夫等著.钢结构设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.