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追疯子的风筝
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钢结构的焊接技术的好坏,在一定程度上会影响到建筑本身的质量。下面我整理了钢结构焊接技术论文,欢迎大家阅读!钢结构焊接技术论文篇一:《钢结构安装焊接施工技术》 摘要:某工程塔楼为全钢结构,焊接工作量大,且大部分为全熔透焊缝,质量要求高,构件板厚最大达到85mm,焊接难度大。工程开始前进行了工艺评定。 关键词:钢结构;焊接;全熔透焊;工艺评定 1工程概况 某工程位于湖南长沙,为全钢结构,地上35层,钢柱锚入地下一层,高150m.南北立面为双曲面,外围钢柱以每4层为一折线点。核心筒共31根钢柱,外围钢框架柱共23根。钢柱主要为箱形柱,钢梁为轧制、焊接H形梁。钢结构总重量约14000t。 钢材 本工程钢柱使用的钢材为高层建筑结构用钢板Q345GJC,大于40mm厚钢板为Q345GJC-Z15,产地为舞阳钢铁厂,主梁使用钢材为Q345C,钢支撑采用Q235C,产地为武汉钢铁厂。 构件 钢柱长12m,构件单件最重,钢柱板厚28、34、40、55、70、85mm,典型截面600×600×70,钢梁翼缘板厚16、24、28、40mm,典型截面700×240×14×28。由于钢板厚度大,因此焊接难度大,焊接质量要求高。 节点形式与焊缝检测 按照设计,现场安装柱与柱之间的对接为全熔透焊,钢梁与钢柱牛腿上、下翼缘为全熔透焊,钢梁腹板大部分为高强螺栓连接,双剪连接板与钢柱为角焊缝。 由于钢板厚度大,焊缝又多数是全熔透焊缝,所以对本工程的全熔透焊缝实施B级超声波检测,100%超声波探伤。现场探伤工作中,由现场焊接员填写检测委托单,检测单位按照填写的检测部位进行探伤。如发现焊接缺陷,检测单位填写质量返修单,通知焊接负责人,进行返修重焊后,再进行超声波探伤。本工程委托单位为冶金院检测所,采用的仪器为CTS-2000,选用斜探头进行超声波探伤。探伤 报告 必须明确探伤部位、缺陷的位置和大小、评定级别,并判定合格或不合格;返修部位严格按照焊接工艺评定的参数进行焊接,返修不得超过二次。 2典型焊接节点概况 钢柱对接焊缝。 3焊接准备 焊接吊篮与平台 焊接设备和焊接材料 4焊接施工劳动力安排 高层钢结构焊接工程专业性很强,劳动强度大,专业管理人员和焊工都要求有较好的技术素质。本工程现场焊工均持有钢结构焊接CO2气体保护焊合格证,在正式施工前,在业主、监理等各单位的监督下进行了现场附加考试。 5焊接施工顺序和工艺 焊接顺序 根据本工程平面和立面形状,结构形式等,塔楼分东西两区组织施工。当钢结构安装完成三个及以上单元的校正和高强螺栓的终拧后,从平面中心选择四面都有焊接梁的柱子作为基准柱,并以此作为垂偏测量基准,并首先安排其四侧都有抗弯焊接的梁、然后向四周扩展施焊。随安装滞后跟进。采取结构对称、节点对称和全方位对称焊接的原则。 栓-焊混合节点中,设计要求梁的腹板上的高强度螺栓先初拧70%后→焊接梁的下、上翼缘板→终拧梁腹板上的高强度螺栓至100%施工扭矩值。 竖向上的焊接顺序: (1)地下一柱一层梁的焊接顺序: 上层框架梁→柱脚板部位的焊接→支撑→焊接检验。 (2)地上及以上一柱二层梁的焊接顺序: 上层框架梁→压型金属板支托→下层框架梁→压型金属板支托→上柱与下柱焊接→焊接检验(也可先焊柱—柱节点→上层框架梁→下层框架梁→焊接检验)。 (3)地上及以上一柱三层的焊接顺序: 上层框架梁→压型金属板支托→下层框架梁→压型金属板支托→中层框架梁→压型金属板支托→上柱与下柱焊接→焊接检验,(但也可先焊柱—柱节点→上层框架梁→下层框架梁→中层框架梁→焊接检验)。 柱—梁节点上对称的两根梁应同时施焊,而一根梁的两端不得同时施焊作业。 柱—柱节点焊接时,箱形柱的对称两面应由两名焊工相对依次逆时针焊接。 梁的焊接应先焊下翼缘,后焊上翼缘,以减少角变形。 安装焊接工艺 安装焊接前的准备工作 本工程使用的高层建筑结构用钢板在国内应用并不多,针对其中数量较多且具有代表性的接头形式进行了相应焊接 方法 的工艺评定试验。试验钢材包括Q345GJC-Z15(壁厚70mm)、Q345GJC-Z15(壁厚40mm)、Q345C(翼缘厚28mm),焊接位置为柱—柱横焊、柱—梁平焊(包括桁架梁上下翼缘平焊)、T型角立焊。坡口形式及尺寸按设计要求。焊后外观及超声波检查合格后取样进行了力学和物理试验。试验结果接头的抗拉强度达到母材抗拉强度标准值,接头弯曲180°无裂纹。采用的焊接材料和焊接设备技术条件应符合国家标准,性能优良。清渣、气刨、焊条烘干保温等装置应齐全有效。 手工电弧焊及CO2气保焊焊材和设备 (1)焊条应在高温烘干箱中150℃烘干2小时,且焊条烘干次数不得超过两次。 (2)焊丝包装应完好,如有破损而导致焊丝污染或弯折、紊乱时应部分弃之。 (3)CO2气体纯度应不低于(体积比),含水量应低于(重量比),瓶内高压低于1MPa时应停止使用。 (4)焊机电压应正常,地线压紧牢固,接触可靠,电缆及焊钳无破损,送丝机应能均匀送丝,气管应无漏气或堵塞。 安装焊接程序及一般规定 焊接的一般顺序为:焊前(装配)检查→装焊垫板和引弧板→除锈预热→焊接→检验(返修,不得超过二次), 焊前检查坡口角度、钝边、间隙及错边量(小于规范要求),坡口内和两侧的锈斑、油污、氧化铁皮等应清除干净。 装焊垫板及引弧板,其表面清洁程度要求与坡口表 面相 同,垫板与母材应贴紧,引弧板与母材焊接应牢固。 预热。焊前用气焊或特制烤枪对坡口及其两侧各100mm范围内的母材均匀加热,并用表面测温计测量温度,防止温度不符合要求或表面局部氧化,预热温度。 钢结构焊接技术论文篇二:《钢结构的安装焊接施工技术》 摘要:本文简要分析了厂房钢结构焊接施工的主要工艺及保障焊接质量的主要方法,并提出了控制焊接质量的主要对策,以供与大家交流学习。 关键词:厂房;钢结构;焊接技术 1、工程概述 某装焊厂房位于某工程有限公司内,建筑面积为22000平方米,为单层工业厂房,主体钢结构为门式钢架结构,轴线位置编号见图纸,为三跨结构,单跨跨度为32米,柱距为8米,共有116根主钢柱,203根主钢梁,336根吊车梁。门式钢架梁、柱及吊车梁钢材均采用Q345B,钢梁钢柱连接用高强螺栓均采用大六角级,摩擦面做喷砂处理。钢结构主构件采用抛丸除锈。该工程设计使用年限50年,结构安全等级为二级,抗震设防烈度为7度。焊接部位包括有:(1)上节柱与下节柱的对接接头;(2)钢梁与钢柱的对接接头。(3)钢梁上的栓钉焊接。 2、钢结构安装焊接前的准备 本工程使用的钢板在国内应用并不多,针对其中数量较多且具有代表性的接头形式进行了相应焊接方法的工艺评定试验。试验钢材包括Q345GJC-Z15(壁厚70mm)、Q345GJC-Z15(壁厚40mm)、Q345C(翼缘厚28mm),焊接位置为柱—柱横焊、柱—梁平焊(包括桁架梁上下翼缘平焊)、T型角立焊。坡口形式及尺寸按设计要求。焊后外观及超声波检查合格后取样进行了力学和物理试验。试验结果接头的抗拉强度达到母材抗拉强度标准值,接头弯曲180°无裂纹。采用的焊接材料和焊接设备技术条件应符合国家标准,性能优良。清渣、气刨、焊条烘干保温等装置应齐全有效。 手工电弧焊及CO2气保焊焊材和设备:(1)焊条应在高温烘干箱中烘干,焊条烘干次数不得超过两次。 (2)焊丝包装应完好,如有破损而导致焊丝污染或弯折、紊乱时应部分弃之。(3)CO2气体纯度应不低于(体积比),含水量应低于(重量比),瓶内高压低于1MPa时应停止使用。(4)焊机电压应正常,地线压紧牢固,接触可靠,电缆及焊钳无破损,送丝机应能均匀送丝,气管应无漏气或堵塞。 3、安装焊接程序及注意的规定要点 焊接的一般顺序为:焊前检查 →预热除锈 → 装焊垫板和引弧板→ 焊接 → 检验 具体来说:(1)同一节柱上的梁,先焊上层梁,后焊下层梁。(2)柱两侧对称的梁应同时焊接,同一根梁的两端不能同时焊接。(3)同一根梁的上下翼板应先焊下翼板,后焊上翼板。(4)从中部柱开始焊接,对称向外围焊接。(5)上下节柱的对接接头采用对称焊接,施焊时,应两人同时对称焊接一个接头,防止焊接变形引起柱弯曲。对称的两面先焊至1—3层,然后将另外对称的两个面焊满,再将未焊满的焊缝焊满。 规定与注意:(1)焊前检查坡口角度、钝边、间隙及错口量,坡口内和两侧的锈斑、油污、氧化铁皮等应清除干净。(2)预热。焊前用气焊或特制烤枪对坡口及其两侧各100mm范围内的母材均匀加热,并用表面测温计测量温度,防止温度不符合要求或表面局部氧化,预热温度。(3)重新检查预热温度,如温度不够应重新加热,使之符合要求。(4)装焊垫板及引弧板,其表面清洁程度要求与坡口表面相同,垫板与母材应贴紧,引弧板与母材焊接应牢固。(5)焊接:第一层的焊道应封住坡口内母材与垫板的连接处,然后逐道逐层累焊至填满坡口,每道焊缝焊完后,都必须清除焊渣及飞溅物,出现焊接缺陷应及时磨去并修补。(6)一个接口必须连续焊完,如不得已而中途停焊时,应进行保温缓冷处理,再焊前,应重新按规定加热。(7)遇雨、雪天时应停焊,构件焊口周围及上方应有挡风、雨棚,风速大于5m/s时应停焊。环境温度低于零度时,应按规定采取预热和后热 措施 施工。(8)碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度、低合金结构钢应在完成24h以后,进行焊缝探伤检验。(9)焊工和检验人员要认真填写作业记录表。 4、焊接施工中的重要工艺参数 4、1典形节点的焊接顺序和工艺参数 主要是:(1)上下柱无耳板侧由两名焊工在两侧对称焊至板厚的1/3处时,切去耳板。(2)然后在切去耳板侧由两名焊工在两侧对称焊至板厚的1/3处。(3)再由两名焊工分别承担相邻两面的焊接。(4)每两层之间焊道的接头应相互错开,两名焊工焊接的焊道接头也要注意每层错开,焊接过程中要注意检测层间温度。(5)焊接工艺参数,如下: 1)CO2气保焊:焊丝直径Φ,电流280~320A,焊速350~450mm/min 2)焊丝伸出长度:约20mm,气体流量25~80L/min, 3)电压:29~34V,层间温度120~150℃ 4、2柱—梁、梁—梁节点的处理 主要是:(1)先焊梁的下翼缘,梁腹板两侧的翼缘焊道要保持对称焊接。(2)待下翼缘焊完,然后焊接上翼缘。(3)如翼缘板厚大于30mm时,宜上下翼缘轮换施焊。(4)焊接工艺参数,如下: 1)CO2气保焊:焊丝直径φ,电流280~360A,焊速300~500mm/min 2)焊丝伸出长度:约20 mm,气体流量20~80L/mm 3)电压:30~38V,层间温度120~150℃ 5、结束语 钢结构安装焊接质量控制是一项综合技术,焊接质量受材料性能、工艺方法、设备、工艺参数、气候和焊工技术及情绪的影响。施工前根据工艺评定编制操作指导书,便于每个焊接人员明确操作要领、材料的使用和质量要求。施工过程中焊工做好焊前和焊接的记录,焊接工程师检查时逐条焊缝检查验收、做好记录,确保实体工程的安全使用。在该厂房主体工程竣工后,根据国家、行业相关要求对该工程进行了钢结构主体工程的鉴定,鉴定依据:(1)《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001;(2)《建筑结构检测技术标准》GB/T50344-200;(3)《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001;(4)《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002;(5)《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345-1989;(6)某装焊车间厂房设计图纸。实际证明,该钢结构主体工程的施工安装质量符合GB50205-2001技术标准及设计要求,可以交付使用。 参考文献 1、陈海波。某装焊厂房钢结构工程鉴定[J],建筑科技与管理,2009年第11期 2、杨凌川,杨文柱。高层建筑钢结构安装焊接施工质量控制,重庆建筑大学学报[J],增刊2000,22:208-211 钢结构焊接技术论文篇三:《试谈建筑钢结构低温焊接施工技术》 摘 要:通过对低温环境条件下管道焊接施工措施的研究,并经工程实验,得出在低温环境条件下,影响焊接质量的因素更多的在于施工机具、焊接设备的适应性、焊工劳动防护措施的保暖性和轻便性等因素。 关键词:低温焊接;预热温度;焊后保温 随着焊接环境温度的降低,焊缝金属的硬度值增大。采取有效的预热、层间温度和焊后缓冷措施以降低焊缝金属的冷却速度,从而改善焊缝金属的硬度值。热温度不足的情况下,根焊缝产生裂纹的倾向性增加,但增加预热温度和改进预热方式,可明显提高焊缝质量。创造适合的施工环境和焊接条件,保证焊工劳动防护措施的保暖性和轻便性,焊接过程中使用自制的可移动式保温防风棚和管端封堵器等。 1.低温焊接时的施工工艺 由于是在低温环境中进行焊接作业,所以为了更好的完成焊接任务,应该尽量选取氢含量较低的焊接材料,并且对焊接材料进行必要的 烘焙 以及保温措施。为了达到尽量减少热量的损失,可以在进行焊接作业的地方构建相应的保护房,从而形成相对密闭的空间。如果条件不允许构建防护房,也可以采取其他一些措施来起到防护热量损失的作用。在进行一些气体保护焊接操作时,气瓶也要进行必要的保温措施。预热和层间温度。相比较于常温条件下的焊接预热,低温焊接时的预热温度要稍高,并且需要预热的区域范围较大,通常情况下是焊接点周围大于等于两倍钢厚度的范围,并且这一范围不小于100mm。焊接层的温度通常要高于预热温度,或者是不低于相应规定中的最低温度20℃,二者之间取较高温度者;采用合理的焊接方法。尽量使用窄摆幅,多层多道焊,严格控制层间温度;焊接后热及保温。焊接后及时对焊接接头进行后热保温处理。利于扩散氢气的逸出,防止因冷速过快而引起的冷裂纹,同时适当的后热温度还可以适当降低预热温度。 2.钢结构的焊接施工技术 焊接施工流程 施焊人员必须要熟悉图纸,做好焊接工艺技术交底,确保施焊人员执证上岗,明确焊工的焊接任务,然后进行现场验电,预热,后热温度试验确定等作业准备。然后选择合适的焊接工艺以及合适的焊接参数,并通过焊接实验验证。焊接工作开始,对焊口进行清理,检查坡口等是否符合要求,检查定位焊是否牢固,焊缝周围是否有油污和锈污。对焊材进行预热和保温,然后按照既定的焊接参数进行焊接,焊接完成后,对焊缝周围进行清渣处理,做好焊后保温工作,焊接完成。 焊材的选择和与钢材的匹配 与钢材的规定最低标准相比,焊材的金属强度,坚韧性,可塑性都要明显高于钢材本身,而且,在焊接接头的地方,各种基本性能指标都要与钢材规定的最低标准等同或比之更高;要保证焊缝的可塑性,钢材较厚时,要根据厚度选择合的焊材;选择合适韧性的焊材,韧性好的焊材可以提高焊缝和热影响区的韧性,使之能够满足钢结构的受力要求。 焊接质量控制 对输入的热和焊接冷却速度进行控制:通过控制焊接电压,焊接电流,接速度以及熔融金属的冷却速度等来对焊接质量进行控制。控制焊缝内元素组成进行控制:选择高质量的焊材,操作人员高超的操作手法和技巧,保证焊缝外观质量。选择能量密度高的,输入热量低的焊接方法,对焊接应力与变形进行控制。从钢材料的出发,考量各项技能的标准要求,选择合适的焊材以及评估焊接质量的试验方法,得出适合生产的焊接工艺,在焊接时,注意层间温度的控制,防止出现焊接接头弱化的现象。总之,尽量在最低成本的原则下,完成高质量的焊接任务。焊工须持双证上岗,即安全上岗证、焊工合格证。且具有相应的施焊资历。 3.高强钢焊接的施工工艺 焊接材料的选择及匹配 强节点弱杆件,即与母材规定的最低标准相比,焊接材料熔敷金属在强度、韧性、塑性等方面要明显高于标准;并且焊接接头位置的各种基本的性能指标至少要与母材料规定的最低标准相匹配;在进行厚板焊接时,应该根据厚度效应后的强度来选择适当的焊材,通常当节点的拘束度比较大的时候,可以在1/4 板厚以后选择强度稍低的焊材;对焊材韧性的选择是一项非常重要的工作,好韧性的焊材能够使焊缝以及热影响区的韧性满足钢结构的规定标准。比如在焊接无裂纹钢种的时候,可以选取低H 或者超低H 的焊接材料,同时,在钢板厚度低于50mm 或者温度在0℃以上的时候,可以不对钢结构进行预热。这一方法的明显优势就是它的力学指标突出,尤其是在区强比的冲击性能方面更显优越。 确定最低预热温度的常用方法 通过裂纹实验来进行控制,即通过进行斜Y 坡口试样抗裂方面的试验对最低的预热温度进行确认;通过硬度控制预热温度,通常采用的方法是根据一定碳含量的钢材,其不同板厚T 形接头角焊缝热影响区硬度达到350HV 对应的冷却速度(540℃时),查表确定焊接线能量;根据裂纹敏感指数、板厚范围、拘束度等级、熔敷金属扩散氢含量确定最低预热温度;根据接头热输入、冷却时间和钢材的特定曲线□确定最低预热温度。 对焊接质量的控制方法 对热输入以及冷却速度进行控制。此方法主要是通过对焊接时的电压、电流以及焊接时的焊接速度和熔敷金属在800℃~500℃区间内的冷却时间的控制,进而完成焊接质量的控制;对焊缝中各种元素的质量百分比进行必要的控制,主要是指碳、硫、磷、氢、氧等。为了达到这一目的,除了要选择质量优越的低氢焊接材料外,还要求操作人员拥有较好的操作手法,从而对熔池金属进行很好的保护;应力与变形控制。选用高能量密度、低热输入的焊接方法。 4.结束语 最后得到适合于生产的焊接工艺,起到相应的指导生产的要求。在进行这一钢材的焊接时,为了避免其产生冷裂现象,应该注意采取相应的措施。同时为了出现接头弱化的现象,焊接时应该对层间温度以及焊接线能量进行较为严格的筛选和控制。总的原则还是应该在较低的成本下,尽可能完成高质量的焊接任务。 参考文献: [1]姚晋勇.论钢结构焊接现场施工工艺[J].科技情报,2012 [2]徐鹏毅.钢结构焊接现场施工工艺探讨[J].中国地产,2013 猜你喜欢: 1. 电焊工个人简历模板 2. 钢结构安全管理论文 3. 钢结构施工管理论文范文 4. 钢结构职称论文 5. 锅炉焊接技术论文

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肥肥来了啊

不锈钢点焊技术是是地铁车辆、城市轻轨车辆、甚至高速动车组的不锈钢车体结构大量金属板构件间的主要连接形式,这是我为大家整理的不锈钢点焊技术论文,仅供参考!

不锈钢车体点焊表面化学除黑工艺探讨

摘要:文章对不锈钢车体试制项目原有除黑工艺进行介绍,重点描述原工艺方法造成的缺陷;利用实验手段对原工艺方法造成的缺陷进行重现和分析,确定解决方案;对原有工艺进行改进,确定出一套完整的不锈钢车体点焊表面化学除黑工艺规程。

关键词:不锈钢点焊;除黑工艺;不锈钢车体点焊;表面化学

中图分类号:U271 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2014)09-0047-02

上世纪60年代初,为了车辆的轻量化与免维修,日本对车辆结构使用不锈钢问题进行了研究分析。同时,研究了以点焊方法进行不锈钢结构制造,于1962年完成了除底架的一部分(端底架)之外,其他结构或外板等均采用不锈钢制造的东急电铁7000系,这就是当今称为全不锈钢车的首辆车。

不锈钢车辆的特征有:免维修、轻量化与车体结构的无涂装,但是这就对车体外板的表面状态提出了要求。电阻点焊结束后会在不锈钢外板表面造成黑色或淡黄色的氧化皮,严重影响车体美观,同时由于氧化导致基材结构发生改变,焊点位置可能会发生电化学腐蚀,因此需要对不锈钢外板表面焊点位置进行除黑处理。

1 电化学除黑基本原理

焊点位置的氧化皮即过烧现象主要是由于焊接时间太长、焊后冷却时间过短造成的。过高的温度导致在焊钳电极与外墙板接触位置发生氧化反应,形成一层黑色或淡黄色的氧化皮。

电化学除黑主要是利用电解池原理分解氧化皮来达到除黑效果,同时在表面形成一层钝化膜,起到美观、提升防腐性能的作用。

2 原有工艺介绍

设备介绍

由于电解池反应需要在通电形成闭合回路且有电解液存在的条件下才可进行,所以在实际操作中需要通过设备来满足这一要求。

现使用设备为进口除黑机,该设备由除黑机主体、接地线、电源线、电极棒、棉布及可适用不同部位的电极头组成,同时操作过程中,需要配合专用的清洗液和中和液使用。

原有工艺介绍

根据设备厂家培训内容,以及验证性实验确定了最初的工艺方法。主要对设备使用方法与输出电流强度进行要求,其他方面没有具体规范,处理效果一般。

3 原有工艺不足之处及改进方法

原有工艺不足之处

在按照原有工艺对第一个端墙进行除黑之后,发现除黑效果很不理想主要表现在以下几点:(1)部分焊点位置出现与原氧化皮不同色泽的黑色印记,继续重复除黑操作也无法清除;(2)部分焊点经过除黑操作后出现过蚀现象,与周围焊点色差较大,极不美观;(3)焊点位置周围出现大面积水印,反复清洗也无法清除;(4)整体清洁后将端墙板挂起远观,墙板光泽度不佳。

缺陷分析及改进方法

(1)布料的影响。经过反复实验,发现部分焊点位置出现的与原氧化皮不同色泽的黑色印记是由于裹在电极头上的布料过脏导致的。重复除黑操作无法清除,由于现阶段缺少实验设备,无法确定该黑色印记的组成以及表层是否还有其他膜,对于该缺陷,目前最有效的处理手段为物理打磨,但不锈钢外墙板为机械拉丝板,整体纹路一致,打磨后影响外观效果,因此目前对于该缺陷,最好的处理手段为经常更换裹电极头的布料,杜绝此缺陷的出现。

原电池反应需要在电解液环境中进行。除黑操作中的棉布就是电解液的载体,电解液过少导致被清除下来的氧化皮没有被完全分解而直接粘附在棉布表面,造成布料污染,棉布的吸水量是一定的。因此在不影响除黑效果的前提下尝试多层布料充分蘸取清洗液,经过多次实验,最终确定双层布料既可以保存足够量的清洗液又不影响除黑效果,同时要求经常观察布料污染情况,布料表面完全变黑后进行更换。

实验证明,通过这种方式可以有效杜绝黑色印记的出现。

(2)电流的影响。按照设备厂家的建议,在输出电流为7的情况下进行除黑作业,颜色较深的焊点位置清除效果比较理想,但是颜色较浅的部位清除结束后出现由于过蚀导致的焊点位置发白的现象,与周围焊点色差较大,极不美观。同时原操作方法中对电极棒与墙板的接触时间没有做具体规定,这也是造成这一现象的原因之一。

在实验过程中,将电流的输出强度调节为5,同时控制电极棒与墙板的接触时间在2秒以内。

实验证明,降低后的电流强度对除黑效果没有影响,同时不再出现过蚀现象。

(3)清洗液使用方法的影响。在原操作过程中,发现起初几个点的除黑效果很不好,在电极棒与墙板接触5秒以上才可完全去除氧化皮颜色,但接触时间过长又会出现过蚀现象,因此在实验过程中对于清洗液的使用方法进行着重研究。

在除黑作业中,由于通电,在操作时间过长的情况下电极棒会发热,造成布料上蘸取的清洗液蒸发过快,严重影响除黑效果。因此在实验中尝试让电极棒充分蘸取清洗液,然后进行除黑,除黑效果显著,但是由于清洗液蘸取过多,在墙板上接触面积过大,造成除黑后焊点周围有明显水印,与周围墙板色差过大,极不美观。

因此,最终调整操作方法为:将裹好布料的电极棒放入盛有清洗液的烧杯中充分浸润棉布,然后在烧杯壁沥干至不再滴水;对于一次清洁不彻底的焊点可以在重新蘸取清洗液后进行二次操作。

(4)中和液使用方法的影响。中和液的作用是清除残留的清洗液。残留中和液清洁不彻底会严重影响墙板的光泽度,原操作中使用的中和液为原液,由于浓度过高,造成残留中和液清洁困难,因此需降低中和液

浓度。

为了在中和液的使用浓度和清洗效果上找到一个平衡点,经过多次实验,最终确定了中和液:水=1:4的稀释比例;同时为了便于对残留中和液进行清洁,在操作过程中,在使用清洗液清洗后立即用蘸取稀释后的中和液的无纺布清洁残留的清洗液,然后用蘸取清水的无纺布擦掉残留的中和液;在整个墙板除黑操作结束后再用清水整体清洁墙板。

4 结语

在通过实验方法对缺陷进行分析后,最终确定出一套完整的除黑工艺。新的工艺中对电流强度、棉布用法、清洗液以及中和液的用法进行了重新规定。

按照新版工艺方法处理后的墙板整体光泽度良好,焊点位置无过蚀、水印、无法去除的黑色印记等缺陷,满足对除黑效果的要求。

参考文献

[1] 赵明花,刘玉民.城市轨道车辆不锈钢车体的研发

[J].城市轨道交通研究,2004,(1).

[2] 刘永刚,韩晓辉,马明菊,王素环.轨道车辆不锈

钢车体电阻点焊缺陷产生及预防工艺[J].点焊

机,2012,42(4).

[3] 张淼玲.原电池电解池的区别与判断[J].教育教

学论坛,2011年,(7).

作者简介:韩鹏程,男,天津北车轨道装备有限公司助理工程师,研究方向:轨道车辆涂装体系与涂装

不锈钢点焊结构车体FEA建模方法

摘要:针对不锈钢车体点焊结构的“点传力”特性,提出了位移主-从约束关系建模思想,并通过数值试验验证了采用位移主-从约束关系来模拟焊核比现有其它的模拟 方法 具有更高的精度.以城市轻轨动车组不锈钢点焊车体为 应用 对象,基于位移主-从约束关系建立了该车车体的有限元模型, 计算 结果与试验测试结果基本一致,证明了模型的正确性,为今后该类车型的设计与开发打下了良好的技术基础.

关键词:FEA,位移耦合,点焊结构

点焊是地铁车辆、城市轻轨车辆、甚至高速动车组的不锈钢车体结构大量金属板构件间的主要连接形式,分布于车身各部位,数量达上万个.点焊结构主要特点是:结构紧凑、重量轻、强度高、耐腐蚀.同时,它的制造工艺比较复杂,技术要求高,因此,尽管点焊结构车辆在国外已经获得了广泛应用,在国内则刚刚开始研制[1-2].如何把握点焊结构的力学特性,建立高精度的车体FEA计算模型已成为不锈钢点焊车研制过程中计算人员极为关注的 问题 .

当前点焊结构常采用实体单元、梁单元、刚性单元和主-从关系(即位移耦合)来模拟焊核[3-4].从 理论 上说,点焊结构用适当高度的块体元模拟时,则可获得较高的精度,但对于大量均布、密集排列的焊点的不锈钢车体结构来说这将导致单元/结点数量急剧增加而不可行,因此,必须抓住不锈钢点焊车传力的主要特征创建FEA模型.

与车辆结构尺寸相比,点焊焊核自身的尺寸可以忽略不计,在有限元模型中,可以将它们视为仅是整体坐标系下的一个“点”,在外载荷作用下,结构依靠这些“点”传递内力,这类结构可称为“点传力结构”.基于位移主-从控制关系原理[5],本文认为对于不锈钢点焊车体这类典型的“点传力结构”,用位移的主-从约束关系来模拟焊核(即等价于在计算模型中被焊接连接的两点之间位移完全一致)是更为合理的,并通过数值试验证明了主-从约束关系比其它建模方法具有更高的精度.基于位移主-从约束关系建立了城市轻轨动车组不锈钢点焊车体的FEA模型,根据相关标准进行加载计算,通过与物理试验的比较,验证了计算模型的合理性和有效性.

1 主-从控制关系的正则方程

主-从关系(位移耦合),指的是当一个结点被定义为另一个结点的从结点后,该从结点就失去了位移的独立性,它的位移只能且必须从属于主结点.主结点上的位移处理为独立位移,从结点上的位移为相关位移.

在应用最小总势能原理求基于位移法的结构正则方程时,相关位移对总势能的贡献是通过与之有关的独立位移和指定位移表达的.结构的总势能为

2 各种方法对比 分析

本文提出用位移主—从约束关系描写不锈钢点焊车体的点焊传力,这意味着模型中的每一点焊的焊核均被凝聚成一点,那么,这种简化与其它建模方法相比精度到底多高?以下用实体单元、梁单元、刚性单元和主-从关系(即位移耦合)为点焊结构建模来讨论各种方法的精确性.

假设薄板A与B用点焊方式焊接,其厚度分别为t1与t2,t1薄板右端均匀作用有F吨拉力,t2薄板左端被约束住.焊核为三维椭球,其最大剖面的直径为d.在各方法的计算模型中,板的中心为焊点位置,也为坐标原点,梁单元的物理属性取决于板材,单元直径为d,单元长度为(t1+t2)/2;刚性单元,无物理属性,单元长度为(t1+t2)/2;实体单元物理属性取决于板材,单元尺寸取决于t1,t2;位移主-从约束不需要定义材料属性,只需指定六个自由度之间位移主-从约束关系.

以实体元计算结果为标准,t1薄板上载荷方向的应力误差比列入附表.表中方法1为采用梁单元;方法2为采用刚性单元;方法3为采用位移耦合.表中位置点1至点8依次为t1薄板上过原点与载荷方向一致的坐标轴上等距离的点;位置点9至点16依次为t1薄板上过原点与载荷方向垂直的坐标轴上等距离的点.表中应力误差比的定义为(σ-σ0)/σ0,其中σ0为实体元计算结果.由附表可以看出:位移主—从约束建模方法的误差较小,刚性单元和梁元的较大.

实体单元和位移耦合的两个模型沿外载荷方向的应力值比较如图1所示.结果表明:两种模型高应力区域一致;焊核附近,位移耦合模型的应力值要大于实体单元模型的,稍离开焊核,两种模型应力值几乎相同.

3 工程验证

城市轻轨动车组不锈钢点焊车体是典型的点传力结构,全部采用高强度车辆专用的冷弯或轧压工艺制造的不锈钢型材.除车顶、地板的波纹板之间的连接采用缝焊,其余板与梁、柱及部件与部件之间的连接均采用接触点焊.由于板薄,板与板、板与梁(柱)和柱与柱之间只能采用搭接接头,除2层、3层搭接外,最多还有5层板搭接.该不锈钢车体大约有4万个焊点,该车典型的焊接示意图如图2所示.

不锈钢点焊车体在承受外载后,载荷通过数万焊点将力传递到车体各部,并由此产生车体各处的变形与应力,这一特点,在建模时必须真实体现,否则, 计算 模型将会失真,并将导致计算结果失真.假定车体构件的每一“点对”之间,一旦形成点焊,尽管这一点焊事实上占有一很小的面积,但相对车体构件尺寸而言,有理由视这两点被“焊成一点”,因此,在变形的过程中,点焊可以用位移主—从关系来描述.

城市轻轨动车组不锈钢点焊车体有限元建模的关键 问题 是每一个焊点位置处必须要有结点生成.因此,在I-DEAS软件()中创建真实地反映不锈钢车体构件之间的相互关系的、用于划分有限元网格的三维几何时,根据点焊位置,要一一创建“锚点”[6],因为“锚点”一经生成,在随后的单元网格生成过程中,“锚点”将自动转化为单元的结点,这样就为点焊的“点对”准确位置的确定创造了条件.不锈钢点焊车体四分之一的局部放大网格如图3所示.四分之一模型的求解规模为:单元总数132309;节点总数134659;焊点数8824.

依据 文献 [7]进行加载计算,垂直总静载荷工况作用下车体和部件的应力云图如图4所示.该车FEA计算结果与强度试验测试结果[8]的对比如图5所示,由图5可以看出两者基本一致,因此,该计算模型质量很高.

事实上,正是由于该性能仿真模型的高可靠性,设计人员才有可能进行一次又一次的方案对比.而相对最优方案也正是在这种一次又一次对比中逐步形成的,其重要意义不言而喻.

5 结语

FEA的置信度关键在于计算模型的质量,而创建一个计算模型的必备条件是计算机、仿真软件和使用者.事实上,功能再好的仿真软件,速度再快的计算机,也只能辅助建模者提高建模的效率而不提供建模的原则与技巧,计算模型的质量主要还是取决于使用者的 理论 素养和建模经验.只有具有良好的理论素养和厚实的建模经验才能够很好地消化吸收仿真软件中的精髓,并将其融化在仿真模型的建立过程之中,使仿真模型合理和 科学 .

本文基于位移主-从约束关系(位移耦合)原理模拟不锈钢点焊车体的点焊,并利用I-DEAS仿真软件高级建模功能,建立了城市轻轨动车组不锈钢点焊车体的FEA模型.通过FEA计算结果与物理试验结果的对比,证明本文的建模思想 方法 是切实可行的.

参考 文献:

[1]内田,博行.日本不锈钢车辆技术,国外铁道车辆[J],2001,38(4):1-4.

[2]孙双进.开发生产不锈钢客车提高我国客车制造水平[J].铁道车辆,1998,36(6):18-21.

[3]周长路,范子杰,陈宗渝,等,微型客车白车身模态 分析 [J].汽车工程,2004,26(1):78-80.

[4]王宏雁,徐少英.有限元法在客车车身结构模态分析中的 应用 [J].北京汽车,2002,(1):13-15.

[5]钟万勰.计算结构力学微机程序设计[M].北京:水利电力出版社,1984.

[6]I-DEASMasterSeriesTMStudentGuide[M].StructuralDynamicsResearchCorporation,1998.

[7]JISE7105-1989.铁道车辆车体结构强度试验方法()[S].日本标准协会,1989.

[8]天津滨海快速轨道 交通 不锈钢车体静强度试验报告[R].青岛: 中国 北车集团四方车辆 研究 所,2003.

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悠悠思忞

题目1.国内外工程造价构成研究 2.浅谈定额计价与清单计价的异同3.探讨低价中标在建筑工程中的合理应用 4.如何编制一份高质量的工程量清单5.项目决策阶段影响工程造价的主要因素研究6.建设项目投资估算方法研究7.建设项目设计阶段工程造价的计价与控制研究8.浅谈建设项目施工招投标9.工程进度款的支付研究10.建筑工程项目的施工质量管理研究 11.建设工程索赔研究 12.建设工程项目施工成本控制研究13.建设工程项目进度控制研究14.浅谈建设工程合同与合同管理15.建设工程项目信息管理研究16.浅谈工程项目风险管理17.项目资金筹措的渠道与方式研究18.项目融资的主要方式研究19.工程量清单计价下施工过程中风险分担研究20.论防水材料的选用21.浅谈工程地质队工程造价的影响22.浅谈地下连续墙施工技术23.水泥的主要特性及适用范围分析24.桩基础施工方法及适用范围分析25.钢筋焊接连接方法及适用范围分析26.施工组织设计技术经济分析27.浅谈建筑工程合同价款的确定与调整28.浅谈用价值工程原理控制工程成本29.建设工程纠纷的处理研究30.建设工程违约责任分析31.实行工程量清单计价办法后如何进行工程报价32.工程量清单计价与传统报价模式比较研究33.浅谈投标报价策略及报价技巧34建筑施工企业如何加强工程造价管理35.工程设计对工程造价的影响36.注重工程结算提高索赔意识37.经评审的最低价中标制度的认识38.编制预结算过程中几个疑难问题之我见39运用预算电算化软件的一些体会40.工程量清单与无标底招标的一些思考

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