高层建筑工字柱焊接残余应力消除方法

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某建筑公司承建了一项目为全钢框架结构的高层建筑,其主框架的支撑柱为设计标高82m以上焊接制作的工字柱,总数70条,长度为11.3m,总重量480t。根据施工图要求,这批工件采用角焊缝焊接,焊脚20-30mm不等,本文主要研究30mm焊脚工字柱的制作工艺及焊接残余应力消除方法。

产品制作工艺

产品制造流程为下料-组装-焊接-焊后处理。为了提高生产效率,减小焊接变形,我们选用双丝埋弧焊工艺。焊接残余应力消除我们选用振动时效工艺。

振动时效工艺方案

振动时效是在激振器所产生的周期性外力-激振力的作用下在某一频率使金属结构件共振,产生足够的动应力来使内部残余应力均化达到时效目的。

焊接工件振动时效的效果是通过正确的工艺方法来实现,主要工艺参数包括振动频率的选择、激振力大小的确定、激振点及支撑点和振动时间的确定。

我们选用聚航科技生产的JH-200A液晶全自动振动时效设备,具有自动、手动、设定三种控制模式,操作简单。有残余应力跟踪功能,时效效果稳定可靠。

根据该工件的特点,采用橡胶垫用4点对称支撑法,激振器设置在工件中间上部,拾振器安装在工件端头。开启设备振动工件,并打印振动曲线图。

振动时效工艺效果

通过分析打印出的振幅-时间曲线和振幅-频率曲线,得出以下结论;

1.振幅-时间曲线在上升后变平,表明在时效过程中,随着残余应力的释放,工件的物理性质发生改变,使振幅不断变化,一旦这种变化停止,说明残余应力已不再释放或变化,即已达到时效目的。

2.振幅-频率曲线在振后比振前的峰值升高,说明在时效过程中由于残余应力的释放而使振幅增大,这说明在时效过程中残余应力是朝着消除的方向变化的。

焊后检查

焊接完成后,经对工件尺寸、焊缝外观进行检查并对焊缝做磁粉探伤,结果符合要求。

结语

双丝埋弧焊已广泛应用于各种钢结构的焊接。实践证明,该工艺在提高焊接劳动生产率,降低员工劳动强度,减少焊接变形等方面具有较大的优越性。振动时效消除应力工艺可以有效消除焊接残余应力,降低了生产成本,加快了制造周期。