20英尺35吨敞顶集装箱底架组对焊接工艺

20英尺35吨敞顶集装箱底架组对焊接工艺

张西令

中车贵阳车辆有限公司   贵州贵阳   550017

摘要：20英尺35吨通用集装箱是目前国际贸易中常用的货物运输工具之一，随着国际贸易的蓬勃发展，货物的国际化运输需求不断增长。该集装箱由于体积适中、质量稳定等优点，收到各个领域的用户青睐，主要由底架、前端、侧壁、门端、角件、固货装置组成，底架组成由下侧梁、底衡梁、叉槽、叉槽地板、叉槽加强板、地板、门沟、门环、下侧梁加强板组焊而成。其中下侧梁加强板在集装箱整体组装时焊接。本文就集装箱底架组对焊接工艺进行探讨，并提出解决方案。

关键词：20英尺35吨通用集装箱；底架焊接；控制措施；工装设计

1.产品概述

1.1 底架简介

1.1.1 底架主要结构

底架由下侧梁、下侧梁加强板、底横梁、叉槽和地板焊接而成，如图1所示。

图1 底架组成

1.1.2 下侧梁

下侧梁共2件，C型结构，尺寸为200mm×65mm×40mm，采用厚4.5mm钢板压制成型，翼缘向外。

1.1.3 下侧梁加强板

下侧梁的两端有加强板，L型结构，尺寸为200mm×190×30mm，厚4mm。

1.1.4 底横梁

底横梁共19件，槽型结构，尺寸为145mm×45mm×45mm，采用厚4mm钢板压制成型。

1.1.5 叉槽

1.1.5.1整体式叉槽呈“Ω”型，整体压制成型，厚4mm。叉槽底端封板4块，深200mm，厚6mm。

1.1.5.2 叉槽加强板4块，尺寸为460mm×50mm×35mm，厚4mm，叉槽中心距2080mm。

1.1.6 地板

地板为厚4mm的钢板。

1.2 技术要求

1.2.1 底板间对接焊缝的对装间隙控制在1.5mm~3mm内。

1.2.2 底板与下侧梁纵向焊缝在底架装配时不焊，留待总装时再焊接。

1.2.3 底架组装完工后，底架须上饶2mm~4mm。

1.2.4 焊接飞溅物须清理干净。

1.3 底架制作难点分析

底架的主要结构下侧梁为450高等级耐候钢，地板、叉槽及底横梁为高等级耐候钢，在钢结构焊接过程中，由于焊接时产生的热源以及焊接热循环的影响，使焊件不均匀受热，在焊件上形成了不均匀的温度区域，致使焊件产生不均匀的收缩及膨胀，使焊件内部形成焊接应力引起形变。若焊接不当，焊接变形极易超差，不仅需要需要调修，更有可能造成返修的情况。改善焊接工艺，控制焊接变形，避免底架调修成为了当下急需解决的问题。

2.底架对装工装设计

图2 底架对装工装

如上图所示，该底架对装工装由平台、定位挡板、定位块一、定位块二、气缸、气缸支座1、气缸支座2、下侧梁支撑及平台支撑组成，整体工装置于平台上，平台上设置2个长6米的200号槽钢的下侧梁支撑，作为放置下侧梁的平面；下侧梁支撑设置有4个定位块二，用于定位下侧梁两端位置；下侧梁支撑上设置有42组定位块一和定位挡板组合，用于定位底横梁和下侧梁；平台上左右各设置5个气缸，将下侧梁在横向位置顶在定位块一上，实现底架的定位组装，防止底架在焊接时发生变形。

3.底架组对及焊接工艺

3.1 底架组对及焊接工艺流程：

3.2 组对焊接顺序为：①在底架对组装胎具上，放入底架两侧梁，侧梁下翼面及立面靠紧定位挡，保证两侧梁等高且两侧梁立面内间距为2414mm，调整两侧梁端部齐平后夹紧；②放入底架横梁及叉槽，横梁、叉槽距侧梁下翼面高度51mm，横梁、叉槽间距以底架胎具上横梁、叉槽定位块保证，调整横梁、叉槽两端头与两侧梁立面的间隙控制在1.5mm内后，点焊固定。③复核门端横梁、前端横梁与侧梁对应端部尺寸合格后，在底架组装胎上焊接横梁、叉槽与侧梁间的水平横焊缝。④把底架组成吊离底架组装胎，翻转约90度靠在焊接架上，水平焊接其它焊缝。⑤铺底架地板，保证地板拼接焊缝再横梁翼面中部且间隙为2～3mm，复核地板两端与下侧梁两端距离合格后点焊固，然后用自动焊接小车焊接地板拼接焊缝。

地板与侧梁两侧焊缝暂时不焊，留待集装箱总成时焊接，以防止底架下扰。侧梁两端L型加强板在底架组装时不装配，留待集装箱总成焊接完侧梁与角件焊缝后组装、焊接。焊接完成后须对焊缝质量进行检查，焊缝表面应成型均匀、致密，向母材过度平滑，无裂纹和过大余高，以及不应有的焊瘤、弧坑等缺陷，焊缝检查合格后检查底架尺寸，超限调整。

3.3 组对和焊接关键项点控制

3.3.1 对装尺寸控制：各配件相对位置尺寸符合图3要求，底架两侧梁内宽为2414±1，底架对角线差控制在5mm内，底横梁上翼面低于下侧梁翼面4mm。

图3 底架对装尺寸

3.3.2 焊前对焊缝两侧20mm范围进行清理，不得有水、锈、油污等杂质，特别是待施焊部位还要彻底打磨平整，露出金属光泽,防止影响焊接质量。焊接时要注意焊接参数的范围，底架主要部件焊接工艺参数见表1,过大会导致焊接变形超差，过小则会导致熔池温度过低成形差，焊缝缺陷多。

表1 底架焊接工艺参数

3.3.3 优化焊接顺序，先焊接焊接叉槽加强板、叉槽底板、横梁在如图位置的横焊缝，然后将底架放入翻转胎上，使底架各未焊焊缝处于水平位置时焊接下侧梁与底横梁的焊缝，再组对地板，使用焊接小车对地板之间对接焊缝完成后，翻转段焊底横梁与底板之间焊缝，将门钩、绳环等对底架变形影响影响较小的焊接放到最后，焊接时注意同时操作，尽可能满足对称焊工艺要求。

另外焊接时注意要同时操作，尽可能满足对称焊工艺要求。

图4 底架焊接顺序示意图

3.3.4 预留焊接间隙，焊接一定会产生焊接应力，焊接应力若不能释放，容易产生裂纹，造成焊接缺陷。有时会采用焊后锤击的方法去除应力，但效果不好且不方便。现在组装时预留1～3mm焊接间隙，并用丝杆紧固焊件，利用刚性固定原理，控制焊件自身的自由度，从而减小焊接变形。

3.3.5 长焊缝焊接：对于结构中的长焊缝，假设采取连续的直通焊，则会造成较大的变形，除了焊接本身因素外，焊缝长时间受热也会导致结构件发生热变形。在可能的情况详细下，可以将连续焊改成分段焊，并将焊接方向进行改变，以使局部焊缝造成的变形适当减少或相互抵消，从而达到减少总体变形的目的。

3.3.6 底板焊接：在焊接地板时，由于焊接较长，长达2414mm，采用人工焊接不稳定，成型较差，故采用半自动焊接小车进行焊接。

由于焊缝较长，在进行焊接前，将地板与底横梁点焊进行固定，点焊过程中在点焊位置上部施加压力，保证地板与底横梁间隙符合要求，防止间隙过大影响地板的使用寿命。利用两条长直角钢作为导轨，焊接前，选择合适的焊接间隙，焊接时，选择合适的电流电压、焊接速度和枪口与焊接件距离。采用焊接小车进行焊接，更能保证焊接效果，焊缝质量有保障，成型美观，減少了返工及打磨的工作量，降低了质量成本。半自动焊接小车的应用对于提高产品焊接质量、降低施工工人工作强度、提高焊接效率起到了积极作用，有效保证了薄板焊接质量。

图5 底板焊接

4.结论

公司按照经中国船级社审核的20英尺35吨敞顶集装箱产品图样及相关技术要求，组织试制了5件20英尺35吨敞顶集装箱。经检查、检测及样箱型式试验，样箱质量符合中国船级社检验规则和相关技术要求，质量合格。取得了中国船级社颁发的样箱型号许可及工厂生产认可资质。通过样箱试制，验证了20英尺35吨敞顶集装箱生产工艺，工艺技术及操作员工掌握了20英尺35吨敞顶集装箱生产工艺方法和质量标准，为后续20英尺35吨敞顶集装箱流水化、自动化批量生产建线积累了经验。

参考文献

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