轻型钢结构的生产流程和制作工艺样本.docx

1、轻型钢结构的生产流程和制作工艺样本轻型钢结构的生产流程和制作工艺1前言 建筑轻钢结构和传统的混凝土结构相比, 具有跨度大、 结构基础要求低、 抗震抗风能力强、 外表美观、 建造周期短、 维修费用低等一系列的优点, 因而越来越受欢迎, 得到了飞速的发展。 和重钢相比, 轻钢结构重量轻, 用钢量少、 对基础的承载要求更低, 设计周期短、 建造速度快, 特别适合于建造大跨度结构。现已在厂房、 办公楼、 大型超市、 物流仓库、 展示厅、 机库和室内体育场馆等产品领域得到了广泛的应用。 传统的轻钢制作方式, 采用机械和手工方式进行组立、 装焊, 自动化程度不高、 工艺流程不流贯, 因而生产效率低, 远不

2、能满足建筑轻钢结构飞速发展的需要。 博思格建筑系统(巴特勒)针对轻型钢结构所设计的自动化钢结构生产流水线, 占地面积小、 布局紧凑, 流程合理, 充分体现了高速、 高效和高精度生产的特点, 取得了满意的实际效果。 2轻型钢结构的工艺特点 21结构特点 轻型钢结构一般采用Q345和Q235钢, 且大部分是Q345钢。Q345钢作为最常见、 成熟的低合金高强度结构用钢, 性能优良, 可焊性好。除了部分柱底板外, 腹板、 翼板厚度基本上是420mm中薄板, 正是对焊接工艺最有利的厚度范围。轻钢结构一般不采用箱型、 十字型结构, 构件绝大部分是H型截面。由于经济、 受力、 结构的特点, 一般不采用轧制

3、H型钢, 而大多数都采用焊接H型钢。 对于H型实腹梁柱结构, 易于实现焊接、 装配的自动化。可是除了夹层梁和部分边柱、 中间柱为等截面外, 大部分构件是变截面形式, 这也给焊接的自动化提出了更高的要求。 22切割方法 门式多头火焰切割是翼板开条的主要切割方法, 丙烯、 丙烷、 LPG类新型燃气已逐步取代了乙炔。 腹板由于板厚较薄, 而且大多是楔形形状, 一般采用数控等离子的切割方法。采用氧气的等离子切割方法, 切割速度快, 切割质量好, 但对消耗电极的要求更高。 腹板的切割质量对构件的装焊质量有很大的影响。由于板厚较薄, 切割后的变形或残余应力, 将导致腹板的波浪型变形。切割边缘的质量会直接影

4、响腹板与翼板间角焊缝的施焊和焊缝质量。 23焊接方法 焊接工艺和生产流程取决于H型钢的组立、 腹板和翼板间的主焊缝的焊接, 因组立方法、 焊接方法和焊接位置而异。如机头移动或工件移动; 水平位置或船型位置; 单机头或双机头; 单丝或双丝等。 对干薄板结构来说, 气体保护焊无疑是最理想的焊接方法。因此, 除了拼板采用埋弧自动焊外, 其余板件装焊大都采用气体保护焊。特别是富氩混合气体保护焊, 由于成型好、 飞溅小, 对轻钢结构更为适宜。 24涂装 为防止在堆放、 运输和安装过程中, 不再锈蚀, 并为进一步涂装打基础, 构件焊接完成后需进行预处理并喷涂底漆。 构件表面处理除锈质量等级要求达到Sa20

5、Sa25以上。根据构件所处环境介质的不同, 选择防锈底漆。轻钢结构底漆主要是醇酸类的, 也能够是环氧富锌类的。在安装工地根据需要再涂刷面漆或防火涂料。 轻钢结构主要是H型实腹梁柱结构, 因而表面处理和涂装工艺较简单, 也容易实现机械化流水作业。表面处理采用抛丸工艺, 滚道式或悬挂式送进方式。喷漆一般为手工操作, 结合悬挂式抛丸, 也可是半机械化的流水线作业。 喷漆前的表面处理, 对构件底漆防腐效果非常关键, 而漆膜厚度和均匀性将直接影响构件的防腐性能。 25主要工艺问题 由于轻钢结构和重钢结构在钢种、 板厚、 结构形式多方面有着很大的区别, 因而在焊接制作上所面临的主要难点和问题也有很大的区别

6、。 如果说重钢结构由于钢板厚、 材料级别高、 施焊条件差, 制作问题主要体现在结构的焊接可操作性、 钢材的可焊性、 接头焊接缺陷的防止等方面的话, 轻钢结构主要是防止、 减小焊接的变形及其矫正, 提高焊接生产率方面的问题。 3轻型钢结构的生产模式 31传统的钢结构生产模式 传统的钢结构生产模式, 焊接前必须组立。一般采用单机头、 船形位置焊, 因此, H型钢的焊接, 即使单侧焊缝, 也要焊接两次。 32博思格建筑系统(巴特勒)轻钢结构的生产模式 博思格建筑系统(巴特勒)轻钢结构的生产模式, 采用双丝双机头、 水平位置焊接, 不需单独组立, 一次焊接成型。成型后也不必切割余量、 钻孔。 33博思

7、格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构与传统生产模式的对比区别 331拼接方式 博思格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构生产模式与传统生产模式的第一个区别, 是翼板、 腹板的拼接方式。 传统的钢结构生产模式, 是先把钢板拼接到足够大, 然后划线、 切割成最终尺寸的翼板、 腹板, 其过程较难组成自动流水线作业, 制孔要待最终成型以后, 手工或半机械化地完成。 博思格建筑系统(巴特勒)轻钢结构生产模式, 所有翼板、 腹板都是由标准钢板, 或切割好的板条, 由专用设备直接加工成最终的翼板、 腹板, 拼接包含在流水作业过程中, 制孔也是同步完成。 332制孔方式 传统的钢结构生产模式, 没有专用的制孔加工设备, 构

8、件制作时长度方向留出余量, 为保证孔距孔位的精确性, 制孔要待构件最终成型后, 手工或半自动地完成。 博思格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构生产模式, 所有腹板、 翼板上的孔, 全部是数控加工, 在加工翼板、 腹板过程中, 同步完成。 333精度控制 传统的钢结构生产模式, 由于胶囊控制长度方向尺寸精度, 要针对焊接切割装配所产生的变形、 误差, 在长度方向留出余量, 待最终成型以后, 手工或半机械化地切除余量。 博思格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构生产采用了计算机辅助的自动切割、 高效率焊接、 刚性固定、 液压成型等一系列先进工艺, 无余量的精度制造方式。 334组立方式 传统的钢结构生产模式,

9、是把翼板、 腹板板条, 在专用的组立架上, 手工装焊, 或经过组立机间断点焊组立。装焊速度慢, 组立精度低, 而且装焊组立的质量对构件焊缝质量有很大影响。 博思格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构与传统生产模式的最大区别, 是H型钢的焊接成型不需要组立。一套H型钢专用焊接设备, 即可实现拼焊、 点固、 焊接、 成型一体化。 34H型钢的成型焊接 传统的钢结构生产模式, 将组立的H型钢, 固定于胎架船形位置, 采用移动的单机头施焊。每焊一道要变换一次构件位置, 焊接速度不超过0.61.0m/分。 博思格建筑系统(巴特勒)生产模式是将翼板腹板起始端简单点焊固定, 送入专用的H钢焊接成型设备, 采用双机头

10、, 1.6mm双丝, 专用高速焊剂, 在液压定位、 送给条件下焊接成型, 速度高达1.52.0m/分。 341博思格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构生产模式的优点 博思格建筑系统(巴特勒)轻钢结构的生产模式, 布局简单, 流程合理, 自动化程度高, 构件质量好, 生产效率高, 制作周期短, 材料利用率高。特别是在H型钢制作过程中, 没有过多的中间产品、 半成品囤积, 不需要大面积的拼接、 划线、 装配、 制孔场地, 真正实现了流水作业, 自动化生产。 4博思格建筑系统(巴特勒)轻钢结构流水线的技术特征及主要制作工艺 41板条的制备 翼板条采用多头直条火焰切割机进行钢板分条, 切割成系列宽度的板条。

11、切割后去除板条边缘的割渣、 割瘤、 氧化物, 并经过板材校平机, 将板条校平, 按厚度和宽度分区存放待用。 42翼板加工 按构件翼板零件图将数据输入计算机后, 在专用数控加工机上, 进行翼板条点固接长、 制孔、 等离子切断。采用埋弧自动焊方法, 焊剂铜衬垫单面焊工艺, 在压力架刚性固定下, 进行长度拼接, 制成翼板零件。 43腹板加工 按构件腹板零件图, 将数据输入计算机后, 在数控等离子切割机上, 同时进行腹板切割和腹板的制孔。 当腹板由不同厚度板材组成或由于长度和套料原因必须拼接时, 采用埋弧自动焊方法, 在压力架刚性固定下, 采用焊剂铜衬垫单面焊双面成型工艺, 进行拼板。 44焊接流水线

12、 将翼板竖立, 腹板顶升至翼板中心位置, 用半自动气体保护焊, 将H钢起始端点焊固定。 在专用H钢焊接成型设备上, 采用双机头, 16mm双丝, 专用高速焊剂, 在液压定位夹紧、 送给条件下, 高速焊接成型。 45多功能装焊工作站 博思格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构生产流水线, 设立了10个手工焊接工位, 全部采用气体保护焊方法, 按图装配、 焊接端板、 筋板、 连接板等。要求熔透和部分熔透的角焊缝焊前还必须碳刨清根。 每个工位配备, 一台多用途、 高性能的焊接电源, 带回转悬臂的送丝机构, 独立的行车, 加上工作台, 和一系列打磨、 切割、 碳刨和装配工具, 每个工位就是一个多功能装焊工作站

13、。 46富氩保护气体 气体保护焊是轻钢薄板结构最适合的焊接方法。为进一步提高效率, 改进焊缝成型质量, 博思格建筑系统(巴特勒)采用了氩气含量高达90%以上的富氩混合气体保护, 进一步减少了焊接飞溅, 且降低了射流过渡的临界电流, 可在不太大的焊接电流下, 实现无飞溅的射流熔滴过渡, 获得更高的熔敷速度, 更好的焊缝质量。 带全自动混配装置的气站和管路输送系统, 确保了高质量气体稳定、 不间断地供给。 47回转式涂装流水线 采用积放链式回转装置的流水线, 将构件顺序经过自动抛丸机和喷漆房, 进行表面处理和喷漆, 构件装卸安全方便。构件悬挂式运行, 彻底暴露, 抛丸除锈效果好, 生产效率高。构件

14、抛丸处理后, 经过清理, 立即进入喷漆房, 防止了第二次污染, 保证了涂装质量。 5单面焊工艺在轻型钢结构生产中的应用 51单面焊工艺原理 焊剂铜衬垫单面焊(FluxCopperBacking)工艺是一种采用铜衬垫和背面成型焊剂, 在压力架固定下, 实现单面焊接双面成型的高效率埋弧焊工艺。 52腹板单面焊 由于博思格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构的腹板是在流水线上拼接, 无法进行翻转、 清根。因此, 初期生产的做法是, 焊完第一面后, 即流向后道工序, 在手工焊工位碳刨清根, 以半自动气保焊方式焊接第二面。 实现了单面焊双面成型工艺后, 简化了工序, 提高了焊缝表面和内在的质量, 改进了手工焊接

15、工位的工作环境, 降低了劳动强度。腹板拼接作为流水线的一个环节, 实现了单面焊双面成型后, 流水线更为完整, 节奏更加流畅。 53翼板单面焊 在腹板单面焊工艺获得成功以后, 又改制了单面焊设备和压力工作台, 进一步实现了翼板的单面焊工艺。 采用了焊剂铜衬垫单面焊(FCB)工艺后, 大大简化了拼板工序, 提高了拼接焊缝质量和无损探伤的合格率, 改进了手工焊工位的工作环境、 降低了劳动强度。 54薄板单面焊 虽然FCB单面焊工艺早已在造船业得到了广泛应用, 但应用在轻钢结构制造中, 尚属首次。特别是l0mm以下薄板, 因为不容易获得满意的成型, 一般视为单面焊应用的难点。经改进的薄板单面焊工艺,

16、解决了薄板单面焊工艺的难点, 获得了满意的效果。 由于拼板在压力架刚性固定下, 一次完成, 大大减小了腹板的焊接变形。这对于48mm的薄板焊变形来说, 是非常重要的改进。 6实际生产效果 61流水线生产特点 博思格建筑系统(巴特勒)先进的流水线大幅度减少了工件搬运的次数, 自动化程度高, 车间占地面积少。每生产一吨钢构的生产场地只有5平方米/吨, 仅为传统钢结构生产模式单位产量占地面积的1/21/3。 62生产效率 传统钢结构生产模式, 每生产1吨构件, 需工时2530小时。而博思格建筑系统(巴特勒)的一条轻钢流水线, 配置工人5560人, 平均每生产一吨吨构件, 仅需工时1215小时。生产效

17、率比传统钢结构生产模式提高了1倍以上。 7结语 71博思格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构的生产模式, 布局简单, 流程合理, 机械化程度高, 安全性好, 真正实现了流水作业的自动化生产。 72博思格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构的生产模式, 还体现了计算机辅助生产特点, 生产效率高, 构件质量好, 材料利用率高。 73在轻钢结构中首次应用实现了翼板和腹板拼接的压力架焊剂铜衬垫(FCB)单面焊双面成型工艺, 简化了拼接工序, 提高了焊缝质量, 改进了作业环境, 降低了劳动强度。单面焊的应用使流水线更为完整, 节奏更为流畅。 74经改进的薄板单面焊工艺, 解决了薄板单面焊工艺的难点, 成功地应用于l0mm以下的薄板平接单面焊, 获得了满意的效果, 取得了非常重要的进展。