[发明专利]一种适用于大型桁架焊接工艺的制定方法

说明书

本发明公开了一种适用于大型桁架焊接工艺的制定方法，包括测试桁架材料的物理性能，建立材料力学模型；对桁架进行焊接测试；建立焊接数值模拟模型；分析无约束状态下桁架上每个焊缝对竖直方向反弯变形的影响；根据每个焊缝对桁架变形的影响，通过不同焊接顺序方案对应的焊接变形量，确定最优焊接顺序方案；计算不同弧度下桁架的预变形量，将桁架预变形量减去焊接数值模拟模型中焊接变形量，获得不同弧度预变形桁架的回弹量；通过反弯预变形量与回弹量的关系，且基于桁架反弯设计要求，确定反弯预变形补偿量。本发明能够改善桁架扭转、偏斜、开口、波浪弯的缺陷，降低焊接后竖直方向上的回弹量，提高了回弹量的稳定性和工艺精度。

技术领域

本发明属于桁架焊接技术领域，涉及一种适用于大型桁架焊接工艺的制定方法。

背景技术

桁架一般是由多种规格杆件形成具有三角形单元的平面或空间结构。对于大型桁架结构主要承受来自自身和外部的载荷，包括桁架自重、使用过程中物资或人员的重力，以及风载等环境载荷。

目前高空作业车的升降梯架主要是由多节开口悬臂式桁架组成，桁架本身作为载荷承受结构和输送通道，在高空作业时会出现钢度不够，产生明显下挠的问题，直接影响高空作业车升降梯架的正常运行。因此目前大型悬臂桁架采用曲线形反弯设计来解决桁架钢度较小、桁架受载变形严重偏离设计位置的问题。所述反弯设计是将桁架设计成具有一定圆弧的结构，以便在组成升降梯架，并在升高运行的同时受到重力影响，梯架由弯曲状态变成直线状态，从而提高高空作业车升降运行的平顺性。因此桁架的反弯设计要求对焊接成型的变形量控制要求极高，同时单节开口桁架结构长度可达10-15m，焊缝数量多，焊缝密集，易导致焊接变形。

桁架目前主要存在的问题如下：桁架焊接成型后关键尺寸偏差大，存在扭转、偏斜、开口等问题，焊接后修形困难，导致桁架达不到预定的反弯设计，出现下挠或过度反弯的缺陷，使得多节桁架组成的伸缩梯架运行过程中产生结构干涉、运行平顺性差等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用于大型桁架焊接工艺的制定方法，能够改善桁架扭转、偏斜、开口、波浪弯的缺陷，降低焊接后竖直方向上的回弹量，提高了回弹量的稳定性和工艺精度。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种适用于大型桁架焊接工艺的制定方法，包括以下步骤：

测试桁架材料的热物理性能和力学性能，并建立材料力学模型，用于表征焊接过程中桁架材料的热弹塑性应力应变演化规律；

对桁架进行焊接测试，在测试过程中测量焊接接头的熔池形貌、焊接温度以及焊接变形、残余应力、焊缝组织及形貌；

根据桁架的焊接测试数据，建立表征焊接参数与目标参数关联关系的焊接数值模拟模型；

通过焊接数值模拟模型，分析无约束状态下桁架上每个焊缝对竖直方向反弯变形的影响， 确定出桁架焊接后变形方向与反弯方向相同的同向焊缝；

连续集中焊接同向焊缝，通过焊接数值模拟模型确定除同向焊缝以外的其余焊缝对桁架变形的影响，根据其余焊缝对桁架变形的影响来制定不同焊接顺序的方案；

通过数值模拟模型，分析当桁架两端预变形成理论设计的圆弧状态时，所述不同焊接顺序方案对应的焊接变形量，并根据沿横杆方向的变形量、焊接后的回弹量、沿纵杆方向的变形量，确认最优焊接顺序方案；

计算不同弧度下桁架的预变形量，将桁架预变形量减去焊接数值模拟模型中计算得到的最优焊接顺序方案对应的焊接变形量，获得不同弧度预变形桁架的回弹量；

通过反弯预变形量与回弹量的关系，且基于桁架反弯设计要求，确定反弯预变形补偿量。

可选的，所述焊接数值模拟模型包括几何模型、硬化模型和热源模型。

可选的，所述最优焊接顺序采用桁架两侧对称进行焊接。