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鋼機柜焊接加工的工藝分析與對策
陶本雄 賀曉江 屈柯斌 2013/8/7 7:27:17
摘要：鋼機柜進行焊接加工時，變形是不可避免的。本文主要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)焊接機柜的實踐，總結(jié)出加工工藝心得，為以后焊接鋼機柜加工積累寶貴經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞：鋼機柜；焊接變形；加工；強度
在我公司的眾多產(chǎn)品中，鋼機柜是其中應用普遍、加工難度較大的一種類型，對加工者的技術(shù)水平要求相對較高。鋼結(jié)構(gòu)機柜大多采用焊裝結(jié)構(gòu)。一般機柜的尺寸精度、形位公差要求嚴格；機柜整體牢固可靠，設備安裝方便，配合電氣設計安裝需要符合總體設計要求；電磁屏蔽性好，“三防”及抗振性能優(yōu)良。為了保證設計要求，焊裝結(jié)構(gòu)機柜就要在焊接坡口設計、焊接方法的選擇、焊接工藝、矯正變形等方面入手，找到最佳的加工工藝方案。以下以我公司某種鋼結(jié)構(gòu)機柜為例做一淺析。
1工藝方法分析
有焊接就可能產(chǎn)生變形，本機柜框架是焊接裝配結(jié)構(gòu)。為了防止焊接中產(chǎn)生的位移變形，在加工工藝上通過預先制作專用定位工裝來保證重要尺寸精度。這樣在焊接過程中就能夠確保設計尺寸精度要求。如果這些重要部位尺寸精度，由于焊接產(chǎn)生變形而達不到設計要求，那么和機柜配套設計的零件及插箱將不能順利安裝。在焊接方式上為了盡量減小焊接過程中產(chǎn)生的應力變形，機柜采用二氧化碳氣體保護焊焊接，通過實際加工驗證效果很好。二氧化碳焊焊接鋼機柜優(yōu)點如下：
1) 電弧的穿透力強，厚板焊接時坡口的鈍邊可設計得稍大一些;
2) 焊接電流密度大，焊絲熔化率高，焊后一般不需清渣;
3) 二氧化碳氣體價格便宜，二氧化碳保護焊比普通電弧焊的生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)率比普通的電弧焊高1～3倍;
4) 電弧熱量集中，受熱面積小，焊接速度快，對薄壁構(gòu)件焊接質(zhì)量高，焊接變形小，同等條件下可代替氣焊。
5）設備操作簡單，焊縫成型好，焊接質(zhì)量高，變形量相對較小。
焊接次序則考慮到由于所焊接部位的間隙不同，應先焊接間隙小的部位，再焊接間隙大的部位，這樣有利于減少焊接造成的構(gòu)件變形。多層焊的每道焊完后，必須將焊渣、飛濺及焊疤清除干凈，并經(jīng)確認無裂紋缺陷后，再焊下一道。對鋼機柜構(gòu)件采取焊接施工時，引弧應在墊板、幫條形成焊縫的部位進行，禁止燒傷主筋。在焊接鋼機柜過程中應即時清除焊渣、飛濺，確保焊縫表面光滑且焊縫余高平緩過渡、弧坑應填滿。焊接關(guān)鍵是要選用合適的電流、應當防止電流過大、電弧拉得過長、控制好焊槍的角度和運弧的方法。
2工藝方案及優(yōu)化處理
2.1基本要求和加工難點
（1） 機柜外形尺寸約1700X1100X600，上下一般分為三到五層，大多由30～60余個零部件組成，結(jié)構(gòu)復雜；
（2） 尺寸精度、形位要求、強度要求、美觀要求均較高；
（3） 機柜各種類型孔多達數(shù)百個，形狀各異；
（4） 加工的難點主要為：變形大、矯正困難、空間關(guān)聯(lián)尺寸的精度要求難以保證。（下圖為我公司的一種鋼機柜）
2.2加工方法分析
通過大量的生產(chǎn)實踐，我對鋼機柜加工方法總結(jié)了以下幾點：
（1）首先仔細消化圖紙，與設計師詳細溝通，對機柜結(jié)構(gòu)做到心中有數(shù)。
（2）其次規(guī)劃好裝配順序，一般為零件—組件—部件—總成，這樣就化解了加工難度，將復雜的機柜整件分解為相對容易能保證精度的小部件、組件。
（3）將難度最大的地方、最易出現(xiàn)問題的部分提前采取預防、避免的措施，比如采用自制工裝、夾具、定位樣板、心軸、鉆孔樣板等，利用這些工具保證精度要求。
（4）裝配過程中焊接變形問題是解決的難點和重點。
2.3裝配過程中焊接變形問題優(yōu)化處理
（1）只要條件允許，把機柜分成若干個結(jié)構(gòu)簡單的部件，單獨進行焊接，將變形在部件中消除，然后再總裝成整件。
（2）選擇合理的裝配焊接順序
在焊縫較多的組裝條件下，應根據(jù)構(gòu)件形狀和焊縫的布置，采取先焊收縮量較大的焊縫，后焊收縮量較小的焊縫；先焊拘束度較大而不能自由收縮的焊縫，后焊拘束度較小而能自由收縮焊縫的原則。比如：主梁的焊接裝配，對于焊縫非對稱布置的結(jié)構(gòu)，裝配焊接時應先焊焊縫少的一側(cè)。
（3）采用反變形法來減小焊接變形：這是生產(chǎn)中經(jīng)常使用的行之有效方法（如圖b）
（4）采用剛性固定法：通過將焊件固定在夾具上，或臨時裝焊支撐的方式，來增加構(gòu)件的剛度來減小焊接變形。
（5）采用熱平衡法：焊接時，在與焊縫對稱的位置，用氣體火焰與焊接同步加熱，使加熱區(qū)和焊縫產(chǎn)生同樣的膨脹變形，焊后其一致收縮，則可以防止彎曲變形。
2.4焊接變形矯正方法
在機柜的生產(chǎn)過程中，雖然采取各種措施，但焊接變形總是不能避免。因此，焊接后通（未完，下一頁）
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