制作门式起重机的方法与技巧

门式起重机的制作工艺

绪论

伴随我国国民经济的高速发展，起重机制造业也空前发展，20世纪70年代之前我国仅

有儿家国营企业生产起重机。目前生产起重机的厂家中，除国营企业外，尚有民营企业。过

去我国不能制造大型的冶金起重机和港口起重机，如岸边集装箱起重机等。如今我国已能独

立自主生产制造。

然而我国牛.产起重机的质量还存在许多问题，如某些厂家生产的，起重机在顾客安装使

用后，短时期就出现钢构造局部焊缝裂纹、构造件断裂等严重问题；常见的有桥架变形、主

梁下挠或上拱度局限性、小车哨道等问题。这些问题重要是产品设计或焊接制造等技术问题。

因此应提高专业技术人员理论水平和技术工人的理论知识是非常必要的。

起重机钢构造同其他钢构造同样，都是由钢板、型钢经气割、组装、焊接等工序而完毕

的。大型口勺起重机钢构造长达百米，其主梁腹板、盖板对接焊缝都长几米或几十米，焊缝规

定焊透，射线或超声波检查焊接质量。并且尚有长达几米至上百米时角焊缝，并有平焊、

焊、横焊、仰焊等焊缝。构造件口勺焊接残存变形，如挠的变形、扭曲变形、板件的波浪变形

等，比一般焊接构造件控制变形H勺难度更大些。因此能掌握大型起重机钢构造的制造焊接技

术，也就能掌握其他焊接构造件H勺制造焊接技术。

门式起重机是一种便用广泛的工程类起重设备，该类设备具有构造简朴、可靠、拥有

量大的特点：伴随使用频率、起重量的增大，对其安全性能、经济性能、效率及耐久性等问

题，也越来越引起人们日勺重视，由于在工程门式起重机设计中采用常规设计措施时，许多构

件存在不合理性，影响了设备的质量和性能，同步也增长不必要的对使用环境（如基础等）

的投资进而影响整个设备性能。

近年来工程起重机的发展趋势重要体n前如下几种方面.：

（1）广泛采用液压技术，液压传动具有体积小、重量轻、机构紧凑、能无级调速、操纵

简便、运转平稳和工作安全的长处。

（2）通用型起重机以中小型为主，专用起重机向大型大功率发展

为了提高建设工程的装卸和安装作业日勺机械化程度，工程起重机的发展，仍然是以轻便灵活

的中小型起重机为主。

（3）重视“三化”,逐渐过渡采用国际原则

三化是指：原则化、系列化、通用化

（4）发展一机多用产品

为了充足发挥工程起重机H勺作用，扩大其使用范围，有的国家在设计起重机是重视

了产品的多用性。

（5）采用新技术、新材料、新构造、新工艺

为了减轻起重机时自重，提高起重机的性能，保证起重机可靠地工作，目前都多

采用新技术、新材料、新构造和新工艺。

门式起重机的I形式种类按其主梁形式、取物装置及小车配置等特性，划分如表1

序号主梁型式名称小车种类代号

1双梁吊钩门式起重单小车MG

机

2双梁吊钩门式起重双小车ME

机

3双梁抓斗门式起重单小车MZ

机

4双梁电磁门式起重单小车MC

机

5双梁抓斗吊钩门式起单小车MN

重机

6双梁抓斗电磁门式单小车MP

起重机

7双梁三用门式起重机单小车MS

8单梁吊钩门式起重单小车MDG

机

9单梁吊钩门式起重机双小车MDE

10单梁抓斗门式起重单小车MDZ

机

11单梁电磁门式单小车MDC

起重机

12单梁抓斗吊钩门式单小车MDN

起重机

13单梁抓斗电磁门式单小车MDP

起重机

14单梁三用门式起重机单小车MDS

注：序号5、6、12、13的名称，亦可称二用门式起重机

目录

第二节焊接残存应力对焊接构造的影响...........................................17

第三节减小焊接残存应力的措施................................................19

第六章焊接构造的变形规律.........................................20

第一节焊接变形种类............................................................20

第二节焊接变形的影响原因及其控制.............................................20

第三节焊接扭曲变形和波浪变形...................................................22

第四节焊接梁、腹板的上供变形...................................................22

第五节自重引起的主梁下挠.....................................................24

第七章梁的变形控制...............................................25

第一节主梁腹板下料估算.......................................................25

第二节工字梁H勺焊接控制.......................................................25

第三节箱形梁焊接变形控制.....................................................25

第八章梁的制造工艺...............................................26

第一节板材的I切割和拼接.......................................................26

第二节箱形主梁组装与焊接.....................................................26

第三梁的接头处理.............................................................28

第四节偏轨箱形主梁工艺要点...................................................31

第五节梯形主梁工艺要点.......................................................32

第六节端梁工艺要点...........................................................35

第九章总体制造工艺规定35

第一节各构件的制造工艺质量规定...............................................35

第二节刚构造变形的火焰诉正....................................................39

第十章检测.........................................................40

总结

道谢

参照文献

第一章概述

门式类型起重机就依托起重机运行机构和小车运行机构的组合使所搬运的物品在长

方形平面内运动。驱动起重机运动H勺是起升机构、运行机构、回转机构和变幅机构。为了实

现这些运动、安放这些机构并承受载荷，起重机必须有足够的强度和刚度日勺金属构造，有驱

动机构运动并实现运动控制的动力控制系统；以及，为保证起重机安全并可靠运转日勺安全和

信号指示装置对工程起重机，尤其是大功率的工程起重机的需要量日以增长。伴随现代科学

技术的发展，多种新技术、新材料、新构造、新工艺在工程起重机上得到广泛的应用。所有

这些原因均有里地增进了工程起重机H勺发展。根据国内外既有工程起重机产品和技术资料H勺

分析，

第一节起重机钢构造日勺种类和特点

1.）双梁门式起重机由主梁和支腿、下横梁构成的门架、梯子平台、行走机构、起重小车、

司机室、电缆卷车、防风系统、机电设备等构成，设备主体钢构造现场安装拟采用汽车起重

机吊装，详细口勺安装及有关参数如下:

大车运行机构；重量；15000kg

支腿：重量：14000kg

主梁（双个）

主梁总重量：15500kg

起重机总重：134800kg

2.）单主梁门式起重机由主梁和支腿、下横梁构成的门架、梯子平台、行走机构、起重小车、

司机室、电缆卷车、防风系统、机电设备等构成，设备主体钢构造现场安装拟采用汽车起重

机吊装，详细日勺安装及有关参数如下:

大车运行机构：重量：6000kg

支腿：重量：6000kg

主梁重量：26000kg

起重机总重：63000kg

第二节起重机钢构造技术规定

1.1主梁。主梁采用梯形双梁构造，总K为194924m,宽度为11960山山,单根主梁上翼缘板宽为

4660mm，下翼缘板宽为3030mm,梁高12m,总重2680to为了利于减轻自重，翼缘板及腹板在长

度和高度方向上采用不一样厚度的钢板。主梁由多段原则段构成。构造如下图所示:

1.2刚性腿。刚性腿采用柱形整体式箱形构造，最大截面为9956X9811mm,总重为5121。

为减轻自重,板厚在高度方向按等强度的原则采用不一样厚度的钢板设计。

1.3柔性腿。柔性腿采用人字形圆管构造，由上接头、两根钢管和箱形下横梁构成,两根圆

管与卜横梁及上接头米使用方法兰联接。

第三节起重机钢构造焊接质量

（一）基本规定

1.I、n级焊缝必须经探伤检查，并应符合设计规定和施工及验收规范的规定.

2.焊缝表面I、I【级焊缝不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。n级焊缝不得有表面气孔、

夹渣、弧坑、裂纹、电弧擦伤等缺陷，且I级焊缝不得有咬边、未焊满等缺陷。

（二）基本项目

i.焊缝外观：焊^外形均勺，焊道与短道，焊道与基木金属之间过渡平滑，焊渣和飞溅物

清除洁净。

2.表面气孔：I、II级焊舞不容许；川级焊缝每50mm长度焊缝内容许直径WO.4t；且W3nlm

气孔2个；气孔间距W6倍孔径。

3.咬边：1级焊缝不容途。

II级焊缝：咬边深度W0.053且W0.5nlin,持续长度W100mm,且两侧咬边总长W10%焊缝长

度。

HI级焊缝：咬边深度WO.lt,且Wlmm。

注：t为连接处较薄的板厚。

（三）成品保护

1焊后不准撞砸接头，不潴往刚焊完日勺钢材上浇水。低温卜.应采用缓冷措施。

2不准随意在焊缝外母材上引弧。

3多种构件校恰好之后方可施焊，并不得随意移动垫铁和卜具，以防导致构件尺寸偏差。隐

蔽部位的焊缝必须办理完隐蔽验罢手续后，方可进行下道隐蔽工序。

4低温焊接不准立即清渣，应等焊缝降温后进行。

（四）应注意的质量问题

1.尺寸超过容许偏差：对焊缝长宽、宽度、厚度局限性，中心线偏移，弯折等偏差，应严

格控制焊接部位的相对位置尺寸，合格后方准焊接，焊接时精心操作。

2.焊缝裂纹：为防止裂纹产生，应选择适合的焊接工艺参数和施焊程序，防止用大电流，

不要忽然熄火，焊缝接头应搭10〜15mm,焊接中木容许般动、敲击焊件。

3.表面气孔：焊条按规定的I温度和时间进行烘焙，焊接区域必须清理洁净，焊接过程中选

择合适的焊接电流，减少焊接速度，使熔池中的气体完全逸出。

4.焊缝夹渣：多层施焊应层层将焊渣清除洁净，操作中应运条对口勺，弧长合适。注意熔渣

的流动方向，采用碱性焊条时，上须使熔渣留在熔渣背面。

第四节钢材除锈与预处理

钢材的除锈措施重要有如下几种：

1、抛丸除锈：

运用机械设备H勺高速运转把一定粒度打勺钢丸靠抛头的离心力抛出，被抛出的钢丸与构件剧烈

碰撞打击从而到土秩除钢材表面锈饨日勺目的的一种措施。它便用的钢丸品种有：铸铁力和钢

丝切丸两种，铸铁丸是运用熔化的铁水在喷射并急速冷却口勺状况下形成的粒度在2〜3mm

铁丸，表面很圆整。它成本相对廉价但耐用性稍差。在抛丸过程中经反复的撞击铁丸被粉碎

而当作粉尘排除。钢丝切丸是用废旧钢丝绳H勺钢丝切成2mm的小段而成，它的表面带有尖

角，除锈效果相对高且不易破碎使用寿命延长，但价格有所提高。后者的抛丸表面更粗糙某

些。

2、喷丸除锈：

运用高压空气带出钢丸喷射到构件表面到达的一种除锈措施。

3、喷砂除锈：

运用高压空气带出石英砂喷射到构件表面到达的一种除锈措施。石英砂的来源有：河砂、海

砂及人造砂等。砂日勺成本低且来源广泛，但对环境污染大；除锈完全靠人工操作，除锈后日勺

构件表面粗糙度小，不易到达摩擦系数日勺规定。海砂在使用前应祛除其盐份。

以上两种除锈措施对环境艰度规定不不小于85%。

4、酸洗除锈：

酸洗除锈亦称化学除锈，其原理是运用酸洗液中日勺酸与金属氧化物进行化学反应，使金属氧

化物溶解，而除去钢材表面的J锈蚀和污物。但酸洗不可以到达抛丸或喷丸的表面粗糙度效果。

且在酸洗除锈后一定要大量清水清洗并钝化处理；它所形成的大量废水、废酸、酸雾导致环

境污染。假如处理不妥还会导致金属表面过蚀，形成麻点。目前很少采用。

5、手工和动力除锈：

工具简朴施工以便。但劳动强度大，除锈质量差。该法只有在其他措施都不具有的条件下才

能局部采用。例如个别构件的修整或安装工地的局部除锈处理等。其常用工具有：砂轮机、

铲刀、钢丝刷、砂布等。

供加工使用日勺钢材，由于轧制后冷却收缩不均匀和运送堆放中的多种影响，会发生形变和锈

蚀。为保证号料和加工质量，加工厂在号料前应对钢料进行矫正、矫平和清锈，并涂上防锈

涂料。

钢材"勺矫正及预处理：

矫正措施的选用，除与工件的形状、材料的性能和工件的变形程度有关外，还与生产设备有

关。选择刚刚矫正措施时应注意如下问题：

(1)对钢性较大的钢构造产生的J弯曲变形不适宜采用冷矫正，应在与焊接部位对称的位置采

用火焰矫正措施进行矫正。

(2)火焰矫正时，要严格控制加热温度，防止因钢材组织变化而产生较大日勺热应力。

(3)尽量防止灾构造危险裁面的受拉区进行火焰矫正。

采用机械措施或化学措施对钢材H勺表面进行清理H勺过程称为预处理

门式起重机主架的制作重要是以钢板为主，钢板和型钢在轧制过程中，也许产生残存应

力而变形，或者摘下料过程中钢板通过剪切、气割等工序加工后因钢材受外力加热等原因的

影响，会使表面产生不平、弯曲、扭曲、波浪等变形缺陷，此外，钢材因寄存不妥和其他原

因的影响，也会使钢材表面产生铁锈、氧化皮等。这些都将影响龙门吊主架的零部件制造和

整体质量。钢材的预处理是把钢板在焊装之前进行清理、烘干等的处理工艺。而矫正是使钢

材在加工之前保持一种良好的平直状态，以利于零件日勺加工。

钢材的表面清理与防护

所谓表面清理与防护，系指清除钢材表面的氧化皮和铁锈然后再除锈ide钢材表面涂刷防锈

底漆的工艺过程。品才子啊钢厂热轧时，会跟空气中的氧气直接起氧化反应，在表面形成一

层完整的、致密"勺氧化镁。在后来U勺运送贮存中，钢材表面会吸附空气中的水分，由于钢中

具有一定比例的碳和其他元素.因而在钢材的表面会形成无数I内微电池而发生电化锈也,使

钢材表面产生锈斑

第二章起重机钢构造焊接工艺的选择

第一节钢材及焊接材料

钢材及焊接材料，应按施工图的规定选用，其性能和质量必须符合国标和行业原则的规

定，并应具有质量证明书或检查汇报。如采用其他钢材和焊接材料代换时，必须经设计单位

同意，同步应有可靠的试验资料以及对应的工艺文献方可施焊。

焊接材料是指焊接时所消耗材料II勺通称，例如焊条、焊丝、金属粉末、焊剂、气体等。

焊接行'也发展迅速，重要分为氢焊、C02焊接、氧切割、电焊。

常用钢材焊接焊条选配如下表2-1：

钢材技术条件焊条金属规定

抗拉强度屈服强度延伸率备注

抗拉强度屈服强度

钢号焊条型号f(MPa)f(MPa)65(%)

ft(MPa)ft(MPa)

不小于

E4301

E4303

Q235370〜460223542033018重要构件

E4315

E4316

E4303

370—460>235E431542033018

Q2954102295E4316

4102295E4315重要

42033022

E4316构造用

E5010

470〜5102345E5011

49039022

Q3454702345E5003

470〜4902345E5015重要

49039022

E5016构造用

E5503

5302300E5510

Q390E5513

5302300E551554044016

E5516

注：钢材抗拉、屈服强度，由kgf/mm?换算成MPa的关系为Ikgf/mm2=9.8MPa<.

第二节焊接施工日勺技术规定

I.钢构造制作和安装口勺切割、焊接设备，其使用性能应满足选定工艺日勺规定。

2.火焰切割前应将钢材表面距切割边缘50mm范围内的锈斑、油污等清除洁净。切割宜

采用精亲密割，氧气纯度应到达99.5%〜99.8%,丙烷到达国标纯度。

3.焊接坡口可用火焰切割或机械加工，但加工后的坡口型式与尺寸，应符合小规程有关规

定。火焰切割时，切口上不得产生裂纹，并不适宜有不小于1.0mm的缺棱，切割后应清

除边缘上"勺氧化物、熔瘤和飞溅物等。机械加工时，加工表面不应出现台阶。

4.切口或坡口边缘上的缺棱，当其为1〜3mm时，可用机械加工或修磨平整，坡口不超

过1/10；当缺棱或沟槽超过3.0mm时则应用63.2如下的低氢型焊条补焊，并修磨平

整。

5.焊条、焊丝、焊剂和粉芯焊丝均应储存在干燥、通风良好的J地方，并设专人保管。焊条、

焊剂和粉芯焊丝在使用前，必须按产品阐明书及有关工艺文献规定的技术规定进行烘干。

6.施焊前，焊工应检查焊件部位的组装和表面清理口勺质量，如不符合规定，应修整合格后

方能施焊。

7.雨雪天气时，严禁露天焊接。构件焊区表面潮湿或有冰雪时，必须清除洁净方可施焊。

在四级以上风力焊接时，应采用防风措施。

8.常用一般低合金构造钢施焊最低温度

9.不应在焊缝以外日勺母材上打火引弧。

10.定位点焊，必须由持焊工合格证的J工人施焊。点焊用的焊接材料，应与正式施焊用H勺材

料相似。

11.T型接头角焊缝和对接接头价J平焊缝，其两端必须配置引弧板和引出板，其材质和坡口

型式应与被焊工件相似。手工焊引弧板和引出极长度，应不小于或等于60mm,宽度应不

小于或等于50mm；焊缝引出长度应不小于或等于25mm。自动焊引弧板和引出板长度,

应不小于或等于150mm,宽度应不小于或等于80mm；焊缝引出长度应不小于或等于

80mm。焊接完毕后，必须用火焰切除被焊工件上的引弧、引出板和其他卡具，并沿受力

方向修磨平整，严禁用锤击落。

12.对非密闭的隐蔽部位，应按施工图的规定进行涂层处理后，方可进行组装；对刨平顶紧

的部位，必须经质量部门检查合格后才能施焊。

13.坡口底层焊道宜采用不不小于63.2mm的焊条，底层根部焊道的最小尺寸应合适,

以防产生裂纹。规定焊透时对接双面焊缝和T型接头角焊缝的］背面，可用清除焊根的措施

施焊。

第三节焊条电弧焊

1..焊接的基本原理

电弧焊是运用在两极之间II勺气体介质中产生持久而避烈的放电现象，产生高温使焊件熔

接在一起，其重要特点是，电弧是熔化金属的热源，而电弧的能量来自电源。

手工电弧焊（简称手弧焊），是运用手工操纵焊条进行电弧焊的措施.操作中焊条和焊件分

别作为两个电极，运用焊条和焊件方间产牛啊电弧热后来熔化焊件金属，冷却后形成焊缝.

焊接电弧的引燃。

手工电弧焊开始，焊机开动，虽有空载电压作用在焊条和焊件（或称两极）上，但这时电

极之间的I气体仍保持为原子状态，还没有产生电弧，面电弧只有通过引燃过程后才能产生。

当气体原子或分子获得足够能量时，便可释放电子，形成正离子和负离子。这些正\负离子

及电子构成欧I带电质子，在气体中到达一定浓度后来，就使气体变成导电体。

引燃电弧的重要条件之一就是使电极之间的气体导电。引燃电弧时，焊条未端碰触被焊

件，焊接回路短路，强大的短路电流流过短路处，将产生诸多的热量，焊条末端与焊件的接

触处迅速熔化甚至蒸发。在提起焊条瞬间，短路电流通过金属日勺细颈，这时电流密度迅速增

大，它欧I温度忽然升高.当焊条与焊件迅速分开后来，在两极间的气体间隙中，充斥了轻易

导电的金属蒸气.在焊条与焊件分开卧J同步，很高的电压作用在两电极之间，使阴极向外发

射电子，由于气体里有金属蒸气和药皮蒸气，气体开始导电，电弧便引燃了。电弧引燃后来,

气体的带电质点迅速增长，它的浓度到达平衡.阴极H勺持续电子发射，气体时不停电离，就

能使电弧持久而稳定地燃烧.。

2.焊接电弧的构成

焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分构成.

电弧紧靠阴极表面的区域称为阴极区，紧靠阳极表面的区域称为阳极区，由于正离子的

质量要比电子质量大得多，因此在同一电场的作用下，电子离开阴极而跑向阳极的速度要比

正离子离开阳极而跑向阴极的速度大得多。这样，在阴极区便剩有较多的正离子，导致阴极

区电压降，同理，在阳极区便有较多的电子导致阳极区电压降，阴极区的电场强度较大，电

弧里的正离子轰击阴极表面，把它们的电场能量转变为热能，在阴极表面形成白痉的辉点，

叫做阴极辉点。阴极辉点II勺最高温度可以到达阴极材料的沸点，同样原因，负离子和电了•轰

击阳极表面，形成阳极辉点。用直流电源焊接，被焊工件可以接到焊机输出端的正极或负极,

前者称为焊接H勺正极性或正接，后者称为焊接的I反极性或反接，正接口勺阳极辉点都落在被焊

工件上，反接的J阴极辉点部落在被焊工件上，熔深重要是在辉点处加热形成日勺，假如阴极和

阳极是同样的材料，由于阳极辉点日勺温度高「阴极辉点均温度,因此正接比反接产生的熔深

大

位于阴极区和阳极区中间部分H勺电弧叫弧柱.弧柱长度随两个电极之间口勺距离而变化，但

由于阴极区和阳极区厚度很小，一般便用弧柱的长度来代表电弧的长度

弧柱的温度由于不受电极材料沸点的限制，因此弧柱温度一般高于阴极辉点和阳极辉点

的温度，可达达5000--80()(TC。一•般状况下，焊接电流越大，弧柱中电离程度也越大，弧柱

温度也越高.。

焊接电弧日勺能量是由焊接电源(弧焊发电机或弧焊变压器)供应H勺，这些能量消耗于阴极

发射电子，气体分子吸热后来分解为原子，原子电离并鼓励带电质子的运动，这些消耗日勺能

量又通过电弧各个区域的带电质点碰撞对"应电极,异性带电质点日勺复合、吸热化学反应'，受鼓

励的原子答复到稳定的状态等途径，以热能和辐射能等形式释放出来.实质上，电弧燃烧是

能量转换时过程，焊接电弧所产生H勺能量能用于焊接

焊条与电流匹配参数表2-2

焊条直径1.62.02.53.24.05.05.8

(mm)

电流(A)25〜4040〜6050〜80100-130160~210200〜270260〜300

注：立、仰、横焊电流应比平焊小10%左右。

第四节CO2气体保护焊

以C02作保护气体，依托焊丝与焊件之间口勺电弧来熔化金属的气体保护焊的措施称

C02焊。这种焊接法采用焊丝自动送丝，敷化金属最大、生产效率高、质量稳定。

由「二氧化碳气体日勺0热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不

也许形成平衡口勺轴向自由过渡，一般需要采用短路和熔滴缩颈爆断、因此，与MIG焊自由

过渡相比，飞溅较多。但如采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定H勺焊接过程，使

飞溅减少到最小的程度。由于所用保护气体价格低廉，采川短路过渡时焊缝成形良好，加上

使用含脱氧剂U勺焊丝即可获得无内部缺陷的刘质量焊接接头。因此这种焊接措施H前已成为

黑色金属材料最重要焊接措施之-o

一.特点及运用

a.生产效率高：由于CO2焊的电流密度大，电弧热量运用率较高，焊后不需清渣，因此比手

工电弧焊生产率高；

b.成本低：C5气体价格廉价，且电能消耗少，减少了成本;

C.焊接变形小：C02焊电弧热量集中，焊件受热面积小，故变形小;

d.焊接质量好：CO2焊的焊缝含氢量少，抗裂性好，焊缝机械性能好；

e.操作简便：焊接时可观测到电弧和熔池状况，不易焊偏，合适全位置焊接，易掌握；

f.适应能力强：CO?焊常用于碳钢及低合金钢，可进行全位置焊接。除用于焊接构造外，还

用于修理和磨损零件口勺堆焊，我企业重要用于阀体和阀座口勺连接焊，铸件补焊。

缺陷是：如采用大电流焊接时，焊缝表面成形不如埋弧焊，飞溅较多；不能焊接易氧化

的有色金属。也不适宜在野外或有风的地方施焊。

二、CCh气体保护焊工艺参数

为了保证CO2气体保护焊能获得优良的焊接质量，除了要有合适的焊接设

备和焊接材料外，还应选择合理日勺焊接工艺参数，包括：焊丝直径、焊接电流、

电弧电压、焊丝伸出长度、焊接速度、气体流量、电源极性及回路电感等八种工

艺参数。

1.焊丝直径：焊丝直径根据焊件厚度、焊缝空间位置及生产率等条件来选择薄

板或中板的立、横、仰焊时，多采用直径1.6mm如下的郅焊丝。当平焊位置焊接中厚板时,

可采用径不小于1.6mm口勺粗丝。

不一样直径焊丝的合用范围表2-3

丝径（mm）熔滴过渡形式施焊位置焊件厚度

短路过渡全位置1.0-2.5

0.5~0.8

颗粒过渡平位2.5-4.0

短路过渡全位置2.0〜8.0

1.0〜1.4

颗粒过渡平位2.0-12.0

1.6短路过渡全位置3.0-12

21.6颗粒过渡平位>6

根据以上原则，在“座一体”连接焊时，一般可选焊丝直径左右的J细丝进行焊接。

2.焊接电流：CO2保护焊时，焊接电流是最重要的参数。由于焊接电流的大小，决定了焊

接过程口勺熔滴过渡形式，从而对飞溅程度、电弧稳定性有很大的影响，同步，焊接电流对于

熔深及生产率，也有着决定性日勺影响。电流增大，熔深增长，熔宽略增长，焊丝熔化速度增

长，生产率提高，但电流太大时，会使飞溅增长，并轻易产生烧穿及气孔等缺陷。反之，若

电流太小，电弧不稳定，而产生未焊透，焊缝成形差。

不一样丝径焊接电流选用范围表2-4

焊接电流（A）

丝径（mm）

颗粒过渡（30-45V）短路过渡（16〜22V）

0.8150-25050-100

1.0150-30()70~120

1.2160~35090-150

1.6200-500140-200

2.0350-6CM)160-250

2.4500~750180~280

3.电弧电压：电弧电压也是重要的焊接工艺参数，选择时必须与焊接电流配合恰当。电弧电

压的大小对焊缝成形、熔深、飞溅、气孔以及焊接过程的稳定性等均有很大影响一般细丝焊

接时电弧电压为16-24V,粗丝（01.6以上）焊接时电弧电压为25~36V。采用短路过渡形式

时，其电弧电压与焊接电流的最佳配合范围见下表:：

CO?包路过渡时电弧电压最佳范围2-5

电弧电压（V）

焊接电流（A）

平焊立焊和仰焊

75~12018~21.518-19

130~17019.5-23.018〜21

180-21020-2418.5-22

220-26021-2519-23.5

4.焊接速度：焊接速度会影响焊缝成形、气体保护效果、焊接质量及效率。在一定口勺焊丝直

径、焊接电流和电弧电压的工艺条件下，速度增快，焊缝熔深及熔宽均有所减小。假如焊速

太快，则也许产生咬边或未熔合缺陷，同步，气体保护效果变坏，出现气孔。反之若婢速太

慢，效率低，焊接变形大，一般，CCh半自动焊速在15~30m/h范围内；自动焊时，速度稍

快些，但一股不超过40m/h<.

5.焊丝伸出长度：指从导电嘴到焊丝端头H勺距离。

一般按下式选定：

L=10dmm

假如焊接电流取上限值，则伸出长度也可稍大某些。

6.COz气体流量：其大小应根据接头形式、焊接电流、焊接速度、喷嘴直径等参数决定。一

般细丝（<1.6）焊接时，流量为5~15L/min；粗丝01.6）焊时,流量15~25L/min.

7.电源极性：CCh气体保护焊时，重要采用直流反极性连接，这种焊接过程电弧稳定，飞溅

少、熔深大。而正极接时，由于焊丝为阴极，焊件为阳极，焊丝熔化速度快，而熔深较浅，

余高增大，飞溅也较多，一般只用于阀门堆焊或铸钢件的补焊。

8.回路电感：焊接回路中串联H勺电感量应根据焊丝直径、焊接电流、和电弧电压来选择。合

适口勺电感，可以调整短路电流的增长速度，使飞溅减少，还可以调整短路频率，调整燃弧时

间，控制电弧热量；电感值太大时，短路过渡慢，短路次数少，引起大颗粒的金属飞溅或焊

丝成段炸断，导致熄弧或引弧困难；电压值太小时，短路电流增长速度快，导致很细的颗粒

飞溅，使焊缝边缘不齐。

焊丝直径（mm）焊接电流（A）电弧电压（V）电感量（mH）

0.8100180.01-0.08

1.2130190.01-0.16

1.6160200.3~0.7

焊接回路电感量的选择2-6

一般，可采用试焊法，来调整电感量，当到达焊接过程电弧稳定、短路频率较

高，飞溅最小时，则此电感量值是合适的。上述8种参数中，重要是焊丝直径、焊接电流和

电弧电压、焊接速度等几项，其他参数基本上变化不大。在选择焊接工艺参数时，应根据板

厚、接头形式和焊缝空间位置，以及确定的熔滴过渡形式等来综合考虑，从而满足焊接质量

和生产规定。

第五节埋弧焊

埋弧焊（含埋弧堆焊及电渣堆焊等）是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接口勺措施。其固

有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等长处，使其成为压力容器、管段制

造、箱型梁柱等重要钢构造制作中“勺重要焊接措施。近年来，虽然先后出现了许多种高效、

优质的新焊接措施，但埋瓠焊"勺应用领域仍然未受任何影响。从多种熔焊措施的熔敷金属重

量所占份额的角度来看，埋弧焊约占10%左右，且数年来一直变化不大。埋弧焊是当今生

产效率较高的机械化焊接措施之它的全称是埋弧自动焊，又称焊剂层下自动电弧

焊。

长处：

1.生产效率高

这是由于，首先焊丝导电长度缩短，电流和电流密度提高，因此电弧H勺溶深和焊

丝溶敷效率都大大提高。（一般不开坡口单面一次溶深可达20mm）另首先由于焊剂和

溶渣的I隔热作用，电弧二基本没有热日勺辐射散失，飞溅也少，虽然用于熔化焊剂的热

量损耗有所增大，但总的热效率仍然大大增长。

2.焊缝质量高

熔渣隔绝空气的保护效果好，焊接参数可以通过自动调整保持稳定，对焊工技术

水平规定不高，焊缝成分稳定，机械性能比很好。

3.劳动条件好

除了减轻手工焊操作口勺劳动强度外，它没有弧光辐射，这是埋弧焊的独特长处。

埋弧焊的应用范围目前重要用于焊接多种钢板构造。可焊接的钢种包括碳素构造

钢，不锈钢，耐热钢及其复合钢材等。埋弧焊在造船，锅炉，化工容器，桥梁，起重

机械及冶金机械制造业中应用最为广泛。此外，用埋弧焊堆焊耐磨耐蚀合金或用于焊

接银基合金，铜合金也是较理想的。

对接接头埋弧自动焊参数表2-7

焊接参数

板厚焊丝直径焊接

接头型式焊接电松电弧电压焊接速度

(mm)(mm)次序

(A)(V)(m/rain)

正440-48030

84

0.50

反480〜53031

正530〜57031

1040.63

1B3反590~64033

正620〜6600.42

12435

反680〜7200.41

Y80V正830〜85036〜380.42

145

口®反

41.0600〜62035〜380.75

正600〜65036〜38

7O・±5・

y0.42

4反650〜68038〜40

70*

16正830〜8500.33

5

*.0

反60()〜62036〜380.75

70*

正8500.42

ci®

18536〜38

反8000.50

正780〜82029〜320.33

70*±5*反

4

c®

20正

5

反700~75036〜380.46

70*

正92536

2060.45

4。反85038

55・

正100038〜400.40

6

22

反90()〜95017〜39().62

OS*1・J0

7。・土5・

£5®正700~72036〜38

0.33

4

反700〜750

80•

24

正800340.3

5贵

反900300.27

70*正

820

28430〜320.27

.ED®反

正750〜80036〜380.30

4

d@反800〜850

70*

正800

30

6

D@反850〜900360.25

第三章工艺装备

第一节主梁吊具

门式起重机的支腿工作状态是倾斜日勺。其吊装状态也是倾斜口勺，与垂直吊装相比，其拴

钩和精确对位H勺难度要大，可选择旋转法和滑移法来吊装较为理想。因此采用旋转法吊装，

根据支腿的实际高度，计划出臂口勺高度。

主梁吊装

1、本次工艺制作，按门式起重机所需工作半径制定出其站定部位，两主梁在地梁两边

尽量靠近运行地梁,防止主梁起吊就位时，起重机工作半径增大。因此，头一根主梁在两端

支腿中间采用主梁吊装到位后，大臂移到支腿上面接法兰处对位。另一根主梁则将其吊到起

重机主梁外面，将主梁吊到位后来趴大臂移到支腿上面接法兰处对位。

.主:梁垫架制作

主梁垫架示意图

(1)斜撑(2)支腿(3)垫架横梁(4)横撑

2下横梁的吊装：运用流动式起重机将已组装好时下横梁按轨道上日勺划线位置吊至在轨

道上，并用枕木或支撑把下横梁固定牢固。

重新找正两根下横梁的基准线，调整跨度及对角线至原则容许H勺误差范围之内。要注意

控制车轮踏面中心与轨道中心线的偏差。

3支腿吊装

门式起重机口勺支腿工作状态是倾斜的。其吊装状态也是倾斜的，与垂直吊装相比，其拴

钩和精确对位H勺难度要大，可选择旋转法和滑移法来吊装较为理想。

第二节其他工艺装备

小车吊装

1、选定汽车起重机的工作位置：按小车安装位置的规定，确定汽车起重机合适的工作

位置，以便于顺利完毕小车组件吊装作业。

2、吊索及机具的拴挂

拆去小车防雨罩，估算小车组件重量和位置，防止拴挂不妥载荷严重偏心。

第四章起重机钢轨的焊接

在起重机的制造工艺中，常将箱形主梁上铺设口勺钢轨采用对接形式焊接成一根无缝隙的长钢

轨。在大车轨道安装中，也有许多是采用焊接的联接型式。现将实际工作中钢轨对接焊接工

艺的案例总结如下。

第一节.钢轨口勺材质和表面硬度规定选择焊材

1.钢轨

起重机的小车轨道有三种

⑴起重机钢轨如QU70、QU80等。

(2)P型钢轨如P24、P38、P43等。

(3)方钢如：30nimx40nnn.40mmx40mm等。

前两种钢轨的顶部做成凸状，底部是具的一定宽度的平权，可增大与基础的接触面。钢轨的

截面为工字形，具有良好的抗弯强度，其含碳量、含锌量较高，wC=0.5%〜0.8%,

wMn=0.6%〜1.5%。而方钢的材料为Q275,顶部平直，对车轮磨损较大，这里暂不讨沦。

2.焊条

钢帆的对接焊缝规定不进行处理就能到达钢轨的表面硬度。如下图所示，在轨道头部如下，

用E5016焊条；在轨道头部用堆焊焊条D322（辂鸨铝锐冷冲模焊条）。这样既经济又实用，

不仅可保证对接焊缝质量和强度，并且可使堆焊层硬度（焊后空冷心55HRC。

上述两种焊接条都是交、直流两用，直径均为5mm,焊接电流均为180〜240A,电弧电压

均为36〜24V。

第二节.钢轨对接焊工艺

1.工具、材料及焊接准备

电焊机1〜2台，焊炬2〜3把。〜300℃温度计一只，氧气、乙快气。焊前将焊条放在250〜

400c烘箱内烘焙lh后来，把对■接的钢轨平放在水泥地面上支好，对接焊缝间隙20mm,校

直、校平，钢轨对接表面除油、除污、打磨及擦洗洁净。

2.焊接操作

由于钢轨焊接性能较差，因此焊接工艺较为繁琐，要把0〜300c的温度计固定在钢轨上，

在距离焊缝两边100mm长口勺位置，用2〜3把焊炬同步对钢轨预热。当钢轨温度到达230〜

250℃时，先用E5016焊条从钢轨底部边加热边堆焊，堆焊至轨道头部时，在用D322焊条

边加热边堆焊。焊接要间断进行，尽量减少焊接部位的热量，使焊接过程中一直保持轨道温

度230〜250℃。所有焊接完毕后，还要继续加热到250C,再将钢轨在空气中通过K）.5h时

间缓慢冷却到室外温度（30C左右），以防止裂纹产生。焊接后应检查焊缝处和与钢轨衔接处

有无明显痕迹及焊后硬度3

焊后用气动砂轮磨削，使钢轨头部的堆焊缝与原钢轨表面保持在同一平而上，具有同样口勺表

而粗糙度。

第三节工作原理及应用效果

一.工作原理

钢在不一样日勺温度下具有不一样日勺内部组织构造，而内部组织构造发生变化必然使钢的力学

性能也发生变化。钢轨的JwC=0.5%〜0.8%,属于亚共打钢,在AC1线(723℃)如下时,钢

的I内部组织是铁索体和珠光体，这种钢表面淬火后形成马氏体组织，具有很高FI勺强度和硬度。

在焊接之前，钢轨先预热到230〜250C,做一次低温回火处理，使焊缝部位R勺金属冷却后

不开裂，这时硬化层的构造由马氏体向回火马氏体转变，使钢的内应力局部消除，韧性有所

增长，而硬度几乎不减少，也可保证钢轨在预热温度下不变形。假如预热温度过高，会使原

表而硬化层的马氏体组织转变成其他组织，例如索氏体，导致钢轨硬度减少。

在钢轨对接焊时，伴随焊接温度的升高，焊接部位的回火马氏体开始向其他组织转变。焊接

要间断进行，尽量减少焊接部位H勺热量，使钢轨焊接过程中一直保持230〜250℃的温度。

当这一部位焊接结束，如在空气中迅速冷却到230〜250C,回火脆性是常常碰到的问题。

对一般碳钢而言，马氏体开始形成温度为200〜33UC,而钢就是含钵元素口勺合金钢，钢轨

『、J马氏体形成温度应为100〜200℃。

这就规定钢轨所有对接焊接后，应加热到230〜250℃后在空气中缓慢地冷却，通过205h,

温度从230〜25OC缓慢地冷却到室外温度，这样焊缝金属才能逐渐转变成马氏体组织。由

于焊缝部位合金与凯道整体缓慢冷却到室外温度，因此使焊缝部位的内应力减小，表面不产

生裂纹。此外，经硬度计测试，轨道顶部焊缝到达了轨道顶部表面本来日勺硬度，阐明表面硬

度也到达了规定。

二.应用效果

采用上述对接焊接工艺将焊接性能较差的钢轨成功地运用在起重机产品H勺小车轨道制作上。

起重机箱形主粱上铺设的钢轨采用焊接的形式对接成一根无缝隙的整根钢轨，可大大增长起

重机箱形丰梁的刚性，既减少了主梁的拱度下挠变形，又减少了起重机小车运行的噪声，使

小车运行平稳，轮压均匀。此外，还减少了小车车轮磨损，延长了车轮寿命，从而延长了起

重机的使用寿命，提高了可靠性，减少了维修工作量，节省顾客在使用中的费用，受到顾客

的好评。这种焊接工艺对大吨位、大跨度的起重机尤为重要。

伴随钢构造厂房设计制造技术的逐年提高,厂房跨度越来越大,钢轨对接焊接工艺这项经济、

实用的技术显得越来越重要了。

第五章钢构造件残存应力

第一节焊接残存应力产生及分布

焊缝金属是由焊接填充金属材料及部分母材金属熔化结晶后形成的。其组织和化学成分

都不•样于母材。热影响区受焊接热循环的影响组织和性能都发生变化，尤其是熔合区日勺组

织和性能更为明显，因此焊接接头是个成分组织和性能都不一样样H勺均匀体。此外，焊接接

头因形状和布置不一样将会产生不一样程度的应力集中。

在焊接过程中，随时间而变化的内应力为焊接瞬时应力，焊后当焊件温度降至常温时，

残存于焊件中H勺内应力则为焊接残存应力。残存应力在一定条件下，还会影响焊件的强度、

刚度，受压时H勺稳定性，加工精度和尺寸的稳定性等。

焊接应力口勺分布和大小取决于：材料的线膨胀系数、弹性模最、屈服点，焊件小J形状

尺寸和温度场，而温度场又与材料的导热系数、比热、密度以及焊接工艺参量和条件亲密有

关。由于焊接过程的温度变化范围大，上述材料的多种系数有很大的起伏，尤其是牵涉到材

料的相变时，也许引起焊接应力的反复。这种状况使焊接应力变形问题卜分复杂，因此实践

中往往采用理论和数值分析与试验相结合的措施来掌握焊接应力变形I句规律和影响原因，最

终到达预测、控制和调整它们的目的。

焊接应力和种类根据其空间位置和互相关系可以分为如下几种：

1、单向应力：焊接薄板的对接焊缝以及在焊件表面堆焊时，焊件存在的应力是单向应

力。

2、双向应力：在焊接较厚的