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博思格建筑系統()輕型鋼結構的生產流程和制作工藝

作者:建筑鋼結構網    
時間:2009-12-22 20:26:03 [收藏]

    巴特勒
    1.前言

    建筑輕鋼結構和傳統的混凝土結構相比,具有跨度大、結構基礎要求低、抗震抗風能力強、外表美觀、建造周期短、維修費用低等一系列的優點,因而越來越受歡迎,得到了飛速的發展。

    和重鋼相比,輕鋼結構重量輕,用鋼量少、對基礎的承載要求更低,設計周期短、建造速度快,特別適合于建造大跨度結構。現已在廠房、辦公樓、大型超市、物流倉庫、展示廳、機庫和室內體育場館等產品領域得到了廣泛的應用。

    傳統的輕鋼制作方式,采用機械和手工方式進行組立、裝焊,自動化程度不高、工藝流程不流貫,因而生產效率低,遠不能滿足建筑輕鋼結構飛速發展的需要。

    博思格建筑系統(巴特勒)針對輕型鋼結構所設計的自動化鋼結構生產流水線,占地面積小、布局緊湊,流程合理,充分體現了高速、高效和高精度生產的特點,取得了滿意的實際效果。

    2.輕型鋼結構的工藝特點

    2.1.結構特點

    輕型鋼結構通常采用Q345和Q235鋼,且大部分是Q345鋼。Q345鋼作為最常用、成熟的低合金高強度結構用鋼,性能優良,可焊性好。除了部分柱底板外,腹板、翼板厚度基本上是4-20mm中薄板,正是對焊接工藝最有利的厚度范圍。輕鋼結構一般不采用箱型、十字型結構,構件絕大部分是H型截面。由于經濟、受力、結構的特點,一般不采用軋制H型鋼,而大多數都采用焊接H型鋼。

    對于H型實腹梁柱結構,易于實現焊接、裝配的自動化。但是除了夾層梁和部分邊柱、中間柱為等截面外,大部分構件是變截面形式,這也給焊接的自動化提出了更高的要求。

    2.2.切割方法

    門式多頭火焰切割是翼板開條的主要切割方法,丙烯、丙烷、LPG類新型燃氣已逐步取代了乙炔。

    腹板由于板厚較薄,而且大多是楔形形狀,通常采用數控等離子的切割方法。采用氧氣的等離子切割方法,切割速度快,切割質量好,但對消耗電極的要求更高。

    腹板的切割質量對構件的裝焊質量有很大的影響。由于板厚較薄,切割后的變形或殘余應力,將導致腹板的波浪型變形。切割邊緣的質量會直接影響腹板與翼板間角焊縫的施焊和焊縫質量。

    2.3.焊接方法

    焊接工藝和生產流程取決于H型鋼的組立、腹板和翼板間的主焊縫的焊接,因組立方法、焊接方法和焊接位置而異。如機頭移動或工件移動;水平位置或船型位置;單機頭或雙機頭;單絲或雙絲等。

    對干薄板結構來說,氣體保護焊無疑是最理想的焊接方法。因此,除了拼板采用埋弧自動焊外,其余板件裝焊大都采用氣體保護焊。特別是富氬混合氣體保護焊,由于成型好、飛濺小,對輕鋼結構更為適宜。

    2.4.涂裝

    為防止在堆放、運輸和安裝過程中,不再銹蝕,并為進一步涂裝打基礎,構件焊接完成后需進行預處理并噴涂底漆。

    構件表面處理除銹質量等級要求達到Sa2.0~Sa2.5以上。根據構件所處環境介質的不同,選擇防銹底漆。輕鋼結構底漆主要是醇酸類的,也可以是環氧富鋅類的。在安裝工地根據需要再涂刷面漆或防火涂料。

    輕鋼結構主要是H型實腹梁柱結構,因而表面處理和涂裝工藝較簡單,也容易實現機械化流水作業。表面處理采用拋丸工藝,滾道式或懸掛式送進方式。噴漆一般為手工操作,結合懸掛式拋丸,也可是半機械化的流水線作業。

    噴漆前的表面處理,對構件底漆防腐效果非常關鍵,而漆膜厚度和均勻性將直接影響構件的防腐性能。

    2.5.主要工藝問題

    由于輕鋼結構和重鋼結構在鋼種、板厚、結構形式多方面有著很大的區別,因而在焊接制作上所面臨的主要難點和問題也有很大的區別。

    如果說重鋼結構由于鋼板厚、材料級別高、施焊條件差,制作問題主要體現在結構的焊接可操作性、鋼材的可焊性、接頭焊接缺陷的防止等方面的話,輕鋼結構主要是防止、減小焊接的變形及其矯正,提高焊接生產率方面的問題。

    3.輕型鋼結構的生產模式

    3.1.傳統的鋼結構生產模式

    傳統的鋼結構生產模式,焊接前必須組立。一般采用單機頭、船形位置焊,所以,H型鋼的焊接,即使單側焊縫,也要焊接兩次。

    3.2 .博思格建筑系統(巴特勒)輕鋼結構的生產模式

    博思格建筑系統(巴特勒)輕鋼結構的生產模式,采用雙絲雙機頭、水平位置焊接,不需單獨組立,一次焊接成型。成型后也不必切割余量、鉆孔。

    3.3 .博思格建筑系統(巴特勒)輕型鋼結構與傳統生產模式的對比區別

    3.3.1.拼接方式

    博思格建筑系統(巴特勒)輕型鋼結構生產模式與傳統生產模式的第一個區別,是翼板、腹板的拼接方式。

    傳統的鋼結構生產模式,是先把鋼板拼接到足夠大,然后劃線、切割成最終尺寸的翼板、腹板,其過程較難組成自動流水線作業,制孔要待最終成型以后,手工或半機械化地完成。

    博思格建筑系統(巴特勒)輕鋼結構生產模式,所有翼板、腹板都是由標準鋼板,或切割好的板條,由專用設備直接加工成最終的翼板、腹板,拼接包含在流水作業過程中,制孔也是同步完成。

    3.3.2.制孔方式

    傳統的鋼結構生產模式,沒有專用的制孔加工設備,構件制作時長度方向留出余量,為保證孔距孔位的精確性,制孔要待構件最終成型后,手工或半自動地完成。

    博思格建筑系統(巴特勒)輕型鋼結構生產模式,所有腹板、翼板上的孔,全部是數控加工,在加工翼板、腹板過程中,同步完成。

    3.3.3.精度控制

    傳統的鋼結構生產模式,由于膠囊控制長度方向尺寸精度,要針對焊接切割裝配所產生的變形、誤差,在長度方向留出余量,待最終成型以后,手工或半機械化地切除余量。

    博思格建筑系統(巴特勒)輕型鋼結構生產采用了計算機輔助的自動切割、高效率焊接、剛性固定、液壓成型等一系列先進工藝,無余量的精度制造方式。

    3.3.4.組立方式

    傳統的鋼結構生產模式,是把翼板、腹板板條,在專用的組立架上,手工裝焊,或通過組立機間斷點焊組立。裝焊速度慢,組立精度低,而且裝焊組立的質量對構件焊縫質量有很大影響。

    博思格建筑系統(巴特勒)輕型鋼結構與傳統生產模式的最大區別,是H型鋼的焊接成型不需要組立。一套H型鋼專用焊接設備,即可實現拼焊、點固、焊接、成型一體化。

    3.4 .H型鋼的成型焊接

    傳統的鋼結構生產模式,將組立的H型鋼,固定于胎架船形位置,采用移動的單機頭施焊。每焊一道要變換一次構件位置,焊接速度不超過0.6~1.0m/分。

    博思格建筑系統(巴特勒)生產模式是將翼板腹板起始端簡單點焊固定,送入專用的H鋼焊接成型設備,采用雙機頭,φ1.6mm雙絲,專用高速焊劑,在液壓定位、送給條件下焊接成型,速度高達1.5~2.0 m/分。

    3.4.1.博思格建筑系統(巴特勒)輕型鋼結構生產模式的優點

    博思格建筑系統(巴特勒)輕鋼結構的生產模式,布局簡單,流程合理,自動化程度高,構件質量好,生產效率高,制作周期短,材料利用率高。特別是在H型鋼制作過程中,沒有過多的中間產品、半成品囤積,不需要大面積的拼接、劃線、裝配、制孔場地,真正實現了流水作業,自動化生產。

    4.博思格建筑系統(巴特勒)輕鋼結構流水線的技術特征及主要制作工藝

    4.1.板條的制備

    翼板條采用多頭直條火焰切割機進行鋼板分條,切割成系列寬度的板條。切割后去除板條邊緣的割渣、割瘤、氧化物,并通過板材校平機,將板條校平,按厚度和寬度分區存放待用。

    4.2.翼板加工

    按構件翼板零件圖將數據輸入計算機后,在專用數控加工機上,進行翼板條點固接長、制孔、等離子切斷。采用埋弧自動焊方法,焊劑銅襯墊單面焊工藝,在壓力架剛性固定下,進行長度拼接,制成翼板零件。

    4.3.腹板加工

    按構件腹板零件圖,將數據輸入計算機后,在數控等離子切割機上,同時進行腹板切割和腹板的制孔。

    當腹板由不同厚度板材組成或由于長度和套料原因必須拼接時,采用埋弧自動焊方法,在壓力架剛性固定下,采用焊劑銅襯墊單面焊雙面成型工藝,進行拼板。

    4.4.焊接流水線

    將翼板豎立,腹板頂升至翼板中心位置,用半自動氣體保護焊,將H鋼起始端點焊固定。

    在專用H鋼焊接成型設備上,采用雙機頭,Ф1.6mm雙絲,專用高速焊劑,在液壓定位夾緊、送給條件下,高速焊接成型。

    4.5.多功能裝焊工作站

    博思格建筑系統(巴特勒)輕型鋼結構生產流水線,設立了10個手工焊接工位,全部采用氣體保護焊方法,按圖裝配、焊接端板、筋板、連接板等。要求熔透和部分熔透的角焊縫焊前還必須碳刨清根。

    每個工位配備,一臺多用途、高性能的焊接電源,帶回轉懸臂的送絲機構,獨立的行車,加上工作臺,和一系列打磨、切割、碳刨和裝配工具,每個工位就是一個多功能裝焊工作站。

    4.6.富氬保護氣體

    氣體保護焊是輕鋼薄板結構最適合的焊接方法。為進一步提高效率,改善焊縫成型質量,博思格建筑系統(巴特勒)采用了氬氣含量高達90%以上的富氬混合氣體保護,進一步減少了焊接飛濺,且降低了射流過渡的臨界電流,可在不太大的焊接電流下,實現無飛濺的射流熔滴過渡,獲得更高的熔敷速度,更好的焊縫質量。

    帶全自動混配裝置的氣站和管路輸送系統,確保了高質量氣體穩定、不間斷地供給。

    4.7.回轉式涂裝流水線

    采用積放鏈式回轉裝置的流水線,將構件順序通過自動拋丸機和噴漆房,進行表面處理和噴漆,構件裝卸安全方便。構件懸掛式運行,徹底暴露,拋丸除銹效果好,生產效率高。構件拋丸處理后,經過清理,立即進入噴漆房,防止了第二次污染,保證了涂裝質量。

    5.單面焊工藝在輕型鋼結構生產中的應用

    5.1.單面焊工藝原理

    焊劑銅襯墊單面焊( Flux Copper Backing)工藝是一種采用銅襯墊和背面成型焊劑,在壓力架固定下,實現單面焊接雙面成型的高效率埋弧焊工藝。

    5.2.腹板單面焊

    由于博思格建筑系統(巴特勒)輕型鋼結構的腹板是在流水線上拼接,無法進行翻轉、清根。因此,初期生產的做法是,焊完第一面后,即流向后道工序,在手工焊工位碳刨清根,以半自動氣保焊方式焊接第二面。

    實現了單面焊雙面成型工藝后,簡化了工序,提高了焊縫表面和內在的質量,改善了手工焊接工位的工作環境,降低了勞動強度。腹板拼接作為流水線的一個環節,實現了單面焊雙面成型后,流水線更為完整,節奏更加流暢。

    5.3.翼板單面焊

    在腹板單面焊工藝獲得成功以后,又改制了單面焊設備和壓力工作臺,進一步實現了翼板的單面焊工藝。

    采用了焊劑銅襯墊單面焊( FCB)工藝后,大大簡化了拼板工序,提高了拼接焊縫質量和無損探傷的合格率,改善了手工焊工位的工作環境、降低了勞動強度。

    5.4.薄板單面焊

    雖然FCB單面焊工藝早已在造船業得到了廣泛應用,但應用在輕鋼結構制造中,尚屬首次。特別是l0mm以下薄板,因為不容易獲得滿意的成型,一般視為單面焊應用的難點。經改進的薄板單面焊工藝,解決了薄板單面焊工藝的難點,獲得了滿意的效果。

    由于拼板在壓力架剛性固定下,一次完成,大大減小了腹板的焊接變形。這對于4~8mm的薄板焊變形來說,是非常重要的改進。

    6.實際生產效果

    6.1.流水線生產特點

    博思格建筑系統(巴特勒)先進的流水線大幅度減少了工件搬運的次數,自動化程度高,車間占地面積少。每生產一噸鋼構的生產場地只有5平方米/噸,僅為傳統鋼結構生產模式單位產量占地面積的1/2~1/3。

    6.2.生產效率

    傳統鋼結構生產模式,每生產1噸構件,需工時25~30小時。而博思格建筑系統(巴特勒)的一條輕鋼流水線,配置工人55~60人,平均每生產一噸噸構件,僅需工時12~15小時。生產效率比傳統鋼結構生產模式提高了1倍以上。

    7.結語

    7.1.博思格建筑系統(巴特勒)輕型鋼結構的生產模式,布局簡單,流程合理,機械化程度高,安全性好,真正實現了流水作業的自動化生產。

    7.2.博思格建筑系統(巴特勒)輕型鋼結構的生產模式,還體現了計算機輔助生產特點,生產效率高,構件質量好,材料利用率高。

    7.3.在輕鋼結構中首次應用實現了翼板和腹板拼接的壓力架焊劑銅襯墊( FCB)單面焊雙面成型工藝,簡化了拼接工序,提高了焊縫質量,改善了作業環境,降低了勞動強度。單面焊的應用使流水線更為完整,節奏更為流暢。

    7.4.經改進的薄板單面焊工藝,解決了薄板單面焊工藝的難點,成功地應用于l0mm以下的薄板平接單面焊,獲得了滿意的效果,取得了非常重要的進展。


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