(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 107598447 A(43)申请公布日 2018.01.19
(21)申请号 201710795910.7(22)申请日 2017.09.06
(71)申请人 武汉船用机械有限责任公司
地址 430084 湖北省武汉市青山区武东街
九号(72)发明人 朱厚玲 杨新明 陈云节 (74)专利代理机构 北京三高永信知识产权代理
有限责任公司 11138
代理人 徐立(51)Int.Cl.
B23K 37/04(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图6页
(54)发明名称
一种卷筒焊接方法及卷筒(57)摘要
本发明实施例公开了一种卷筒焊接方法，属于卷筒制造技术领域。所述卷筒焊接方法包括：提供筒壳和两个轮辐组件；将所述两个轮辐组件分别装配到所述筒壳的两端并定位；采用定位杆将所述两个轮辐组件的中部固定连接，所述定位杆位于所述筒壳内；在所述轮辐组件与所述筒壳之间采用定位板定位；对筒壳和轮辐组件进行预热，使所述筒壳的预热温度比所述轮辐的预热温度高；以及分别将筒壳两端的轮辐组件与所述筒壳焊接，得到卷筒。本实施例的方法可以有效防止卷筒的焊接变形以及焊接冷裂纹，特别是筒壳的层状撕裂。CN 107598447 ACN 107598447 A
权 利 要 求 书
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1.一种卷筒焊接方法，其特征在于，所述卷筒焊接方法包括：提供筒壳和两个轮辐组件；
将所述两个轮辐组件分别装配到所述筒壳的两端并定位；采用定位杆将所述两个轮辐组件的中部固定连接，所述定位杆位于所述筒壳内；在所述轮辐组件与所述筒壳之间采用定位板定位；对所述筒壳和所述轮辐组件进行预热，使所述筒壳的预热温度比所述轮辐组件的预热温度高；以及
分别将所述筒壳两端的所述轮辐组件与所述筒壳焊接，得到卷筒。2.根据权利要求1所述的卷筒焊接方法，其特征在于，所述将所述两个轮辐组件分别装配到所述筒壳的两端并定位，包括：
将所述两个轮辐组件采用定位焊焊接至所述筒壳的两端。3.根据权利要求1所述的卷筒焊接方法，其特征在于，所述采用定位杆将所述两个轮辐组件的中部固定连接，包括：
将多根所述定位杆焊接到所述两个轮辐组件的轮毂上，所述多根定位杆以所述筒壳的轴线为中心线，沿圆周方向均匀间隔布置，每根所述定位杆平行于所述中心线布置。
4.根据权利要求3所述的卷筒焊接方法，其特征在于，所述定位杆为槽钢。5.根据权利要求1所述的卷筒焊接方法，其特征在于，所述在所述轮辐组件与所述筒壳之间采用定位板定位，包括：
将多个定位板均匀间隔焊接到所述轮辐组件与所述筒壳之间，每个所述定位板均布置在所述卷筒的轴截面内。
6.根据权利要求5所述的卷筒焊接方法，其特征在于，所述定位板与所述筒壳之间采用连续焊，所述定位板与所述轮辐组件之间采用点焊。
7.根据权利要求1所述的卷筒焊接方法，其特征在于，所述对筒壳和轮辐组件进行预热，使所述筒壳的预热温度比所述轮辐组件的预热温度高，包括：
将所述轮辐组件和所述筒壳在退火炉整体预热到预定温度；停止退火炉的升温，在退火炉对所述筒壳及轮辐整体保温，并采用电加热带对所述筒壳的与所述轮辐组件的焊缝处继续加热，直至所述筒壳的温度比所述轮辐组件的温度高30℃～40℃。
8.根据权利要求7所述的卷筒焊接方法，其特征在于，采用所述电加热带带对所述筒壳的与所述轮辐组件的待焊接处继续加热，直至所述筒壳的温度比所述轮辐组件的温度高30℃。
9.根据权利要求1-8所述的卷筒焊接方法，其特征在于，所述方法还包括：对轮辐与轮毂的外圈进行焊接，得到所述轮辐组件。10.根据权利要求8所述的卷筒焊接方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述轮辐组件上焊接筋板。
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CN 107598447 A
说 明 书
一种卷筒焊接方法及卷筒
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技术领域
[0001]本发明涉及卷筒制造技术领域，特别涉及一种卷筒焊接方法及卷筒。
背景技术
[0002]近年来，提升机械中卷筒的规格不断加大，各种大型卷筒得到了广泛的应用。[0003]卷筒通常包括筒壳以及焊接在筒壳两端的轮辐组件，每个轮辐组件包括轮毂和焊接在轮毂上的轮辐。在制作卷筒时，先将两侧的轮辐、轮毂焊接为轮辐组件，再将轮辐组件焊接到筒壳的两端，即将两侧轮辐的外圆周部分与筒壳内壁焊接。[0004]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：目前轮辐组件和筒壳之间采用T型焊接，对于超大型的卷筒，由于直径大、轮辐的板厚，所以轮辐与筒壳之间的T型焊缝坡口较大，焊缝面积大，长度长，由此造成很大的焊缝收缩力和内应力，导致卷筒结构件出现各种变形(例如角变形和挠曲变形等)以及焊接冷裂纹，特别是筒壳的层状撕裂。
发明内容
[0005]为了解决现有技术中卷筒在焊接过程中容易出现变形的问题，本发明实施例提供了一种卷筒焊接方法及卷筒。[0006]一方面，本发明实施例提供了一种卷筒焊接方法，所述卷筒焊接方法包括：[0007]提供筒壳和两个轮辐组件；
[0008]将所述两个轮辐组件分别装配到所述筒壳的两端并定位；[0009]采用定位杆将所述两个轮辐组件的中部固定连接，所述定位杆位于所述筒壳内；[0010]在所述轮辐组件与所述筒壳之间采用定位板定位；[0011]对所述筒壳和所述轮辐组件进行预热，使所述筒壳的预热温度比所述轮辐组件的预热温度高；以及
[0012]分别将所述筒壳两端的所述轮辐组件与所述筒壳焊接，得到卷筒。[0013]进一步地，所述将所述两个轮辐组件分别装配到所述筒壳的两端并定位，包括：将所述两个轮辐组件采用定位焊焊接至所述筒壳的两端。[0014]进一步地，所述采用定位杆将所述两个轮辐组件的中部固定连接，包括：将多根所述定位杆焊接到所述两个轮辐组件的轮毂上，所述多根定位杆以所述筒壳的轴线为中心线，沿圆周方向均匀间隔布置，每根所述定位杆平行于所述中心线布置。[0015]更进一步地，所述定位杆可以为槽钢。[0016]进一步地，所述在所述轮辐组件与所述筒壳之间采用定位板定位，包括：将多个定位板均匀间隔焊接到所述轮辐组件与所述筒壳之间，每个所述定位板均布置在所述卷筒的轴截面内。
[0017]更进一步地，所述定位板与所述筒壳之间采用连续焊，所述定位板与所述轮辐组件之间采用点焊。
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说 明 书
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进一步地，所述对筒壳和轮辐组件进行预热，使所述筒壳的预热温度比所述轮辐
组件的预热温度高，包括：将所述轮辐组件和所述筒壳在退火炉整体预热到预定温度；停止退火炉的升温，在退火炉对所述筒壳及轮辐整体保温，并采用电加热带对所述筒壳的与所述轮辐组件的待焊接处继续加热，直至所述筒壳的温度比所述轮辐组件的温度高30℃～40℃。
[0019]进一步地，采用所述电加热带带对所述筒壳的与所述轮辐组件的待焊接处继续加热，直至所述筒壳的温度比所述轮辐组件的温度高30℃。[0020]进一步地，所述方法还包括：对轮辐与轮毂的外圈进行焊接，得到所述轮辐组件。[0021]更进一步地，所述方法还包括：在所述轮辐组件上焊接筋板。[0022]另一方面，本发明实施例还提供了一种卷筒，所述卷筒包括筒壳和两个轮辐组件，所述两个轮辐组件分别焊接在所述筒壳的两端，每个所述轮辐组件和所述筒壳之间均焊接有多个定位板，所述两个轮辐组件的中部之间固定连接有连接杆。[0023]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：[0024]通过使用定位杆将两个轮辐组件连接在一起，可以控制卷筒长度方向上的变形，通过轮辐与筒壳之间采用定位板进行定位，可以控制轮辐平面的弯曲变形、角变形以及筒壳圆度变形；同时，通过控制筒壳预热温度比轮辐温度高，可以有效减少焊接应力，相应减少了轮辐及筒壳的焊接变形，同时减少了焊接冷裂纹产生的风险(特别是厚壁筒壳层状撕裂的风险)，保证了焊缝质量。附图说明
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本发明实施例提供的卷筒焊接方法的流程图；[0027]图2是本发明实施例提供的筒壳的主视剖面图；
[0028]图3a和图3b分别是本发明实施例提供的第一轮辐组件和第二轮辐组件的主视剖面图；
[0029]图4是本发明实施例提供的卷筒的主视剖面图；[0030]图5是本发明实施例提供的卷筒的侧视图。
具体实施方式
[0031]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0032]本发明实施例提供了一种卷筒焊接方法，该方法尤其适用于焊接直径在3000mm以上的超大型卷筒。图1是本发明实施例提供的卷筒焊接方法的流程图，如图1所示，该卷筒焊接方法包括：
[0033]步骤101：提供筒壳和两个轮辐组件。
[0034]图2是本发明实施例提供的筒壳的主视剖面图。如图2所示，该筒壳1为圆筒结构，
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说 明 书
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筒壳的厚度大于80mm。在本实施例中，筒壳的材料可以为钢材，例如可以为Q345。[0035]在本实施例中，每个轮辐组件均包括轮毂和固定在轮毂的外圆周上的轮辐。具体地，两个轮辐组件分别为第一轮辐组件和第二轮辐组件。图3a和图3b分别是本发明实施例提供的第一轮辐组件和第二轮辐组件的主视剖面图。如图3a所示，第一轮辐组件12包括第一轮毂122和固定在第一轮毂122的外圆周上的第一轮辐121。如图3b所示，第二轮辐组件包括第二轮毂142和固定在第二轮毂142的外圆周上的第二轮辐141。[0036]进一步地，第一轮毂122包括筒体和设置在筒体一端的外凸缘。第一轮辐121为圆环状的板件，厚度可以大于50mm，第一轮辐121焊接在外凸缘的外周壁上。第二轮毂142的结构与第一轮毂122的结构相同，在此省略详细描述。[0037]为了增大轮辐组件的强度，轮辐组件还可以包括连接在轮辐和轮毂之间的筋板。具体地，第一轮辐组件12还包括连接在第一轮辐121和第一轮毂122(具体为第一轮毂122的筒体的外壁)之间的第一筋板123。对应地，第二轮辐组件14还包括连接在第二轮辐141和第二轮毂142(具体为第二轮毂142的筒体的外壁)之间的第二筋板143。[0038]可选地，在本实施例中，筒壳和/或轮辐组件可以是预先制作好的，也可以是当场制作的，若是当场制作，则该卷筒焊接方法还可以包括制作筒壳的步骤和/或制作轮辐组件的步骤。
[0039]进一步地，制作筒壳的步骤可以包括：将钢板卷成筒状，然后再焊接钢板对接的侧边。或者，可以将至少两块弧形钢板拼接成筒状，再将拼接后的钢板焊接在一起。[0040]进一步地，制作轮辐组件的步骤可以包括：将轮辐、轮毂装配合格后进行焊接。更进一步地，焊接可以分两步进行，先将轮毂的外圆周部分通过点焊作为定位焊焊接在轮辐上，定位焊能够使得焊件的位置及边缘的间隙在焊接过程中保持不变，然后再进行轮辐与轮毂间的焊接。
[0041]若轮辐组件还包括筋板，制作轮辐组件的步骤还包括：将筋板焊接到轮辐和轮毂上。
[0042]步骤102：将所述两个轮辐组件分别装配到所述筒壳的两端并定位。[0043]进一步地，该步骤102包括：将两个轮辐组件采用定位焊焊接至筒壳的两端。[0044]具体地，参见图4，将第一轮辐组件12和第二轮辐组件14对称装配至筒壳13的两端，装配检验合格后进行轮辐组件与筒壳13间定位焊。定位焊采用手工电弧焊或CO2气体保护焊，定位焊时预热，将筒壳和轮辐组件预热至100～200℃，预热范围包括坡口以及坡口两侧各200mm的区域，方式为电加热带加热；定位焊应均匀对称，点焊牢固。定位焊高3～4mm，焊长30～40mm，焊间距250mm。[0045]具体地，将轮辐组件和筒壳采用定位焊能够使得焊件的位置及边缘的间隙在焊接过程中保持不变，起到固定的作用。[0046]步骤103：采用定位杆将所述两个轮辐组件的中部固定连接。[0047]进一步地，将定位杆两端焊接到两个轮辐组件的轮毂上。[0048]其中，所述定位杆位于所述筒壳内，沿筒壳的轴线方向布置。定位杆可以为多根，多根定位杆以筒壳的轴线为中心线，沿圆周方向均匀间隔布置，且定位杆平行于中心线布置。实现时，定位杆可以为槽钢。槽钢容易获取并且同样质量的型钢中抗弯截面系数较大，防止变形的效果更好。
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说 明 书
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图5是本发明实施例提供的卷筒侧视图，参见图5，轮辐组件与筒壳13焊缝间定位
焊合格后，多根槽钢2(例如6个)分别焊接到两侧轮辐组件的轮毂上，连接第一轮辐组件12和第二轮辐组件14。槽钢2的数量可以根据卷筒轮毂直径确定，周向约每间隔500～800mm布置1根，槽钢与轮毂间采用双面对称角焊缝，焊角尺寸为10mm。采用手工电弧焊或CO2气体保护焊，连续焊缝。[0050]具体地，将多根槽钢2焊接到第一轮毂122和第二轮毂142上，连接第一轮辐组件12和第二轮辐组件14，以增加卷筒内部结构的刚性，可以有效限制卷筒长度方向的变形。[0051]步骤104：在轮辐组件与所述筒壳之间采用定位板定位。[0052]进一步地，该步骤104可以包括：将多个定位板均匀间隔焊接到轮辐组件与筒壳之间，每个定位板均沿所述卷筒的轴截面布置。更进一步地，在定位板与筒壳之间采用连续焊，在定位板与轮辐之间采用点焊，以将多个定位板焊接至轮辐组件和筒壳之间。定位板与轮辐之间采用点焊可以避免后续筒壳加热温度比轮辐组件温度高时，由于热胀不一致导致定位板与轮辐间焊缝产生拉应力。[0053]再次参见图4，第一轮辐组件和筒壳之间设有多个定位板，多个定位板以筒壳的轴线为中心，沿圆周方向均匀间隔布置。[0054]第二轮辐组件和筒壳之间也设有多个定位板，这多个定位板的布置方式与第一轮辐组件和筒壳之间的定位板的布置方式相同，在此省略详细描述。[0055]实现时，定位板可以为矩形板。示例性地，定位板的长、宽均为200mm，厚度为20mm。沿筒壳1内圆周长方向间隔约500mm布置1个，采用手工电弧焊或CO2气体保护焊，定位板3与筒壳1间的焊缝为双面对称角焊缝，焊角尺寸为12mm，连续焊缝；与轮辐进行点焊定位，焊高3～4mm，焊长30～40mm。[0056]具体地，焊接到两侧的轮辐组件与筒壳之间的多个定位板，可以增加轮辐平面和筒壳圆周方向上的刚性，可以控制轮辐平面的弯曲变形、角变形以及筒壳圆度变形。[0057]步骤105：对筒壳和轮辐组件进行预热，使所述筒壳的预热温度比所述轮辐的预热温度高。
[0058]进一步地，对筒壳和轮辐组件进行预热，使筒壳的预热温度比轮辐组件的预热温度高，包括：
[0059]将轮辐组件和筒壳在退火炉整体预热到预定温度；[0060]停止退火炉的升温，在退火炉对筒壳及轮辐整体保温，并采用电加热带对筒壳的与轮辐组件的焊缝处继续加热，直至筒壳的温度比轮辐组件的温度高30℃～40℃。[0061]具体地，结合图4，焊前预热时，先将第一轮辐组件12、第二轮辐组件14及筒壳13在退火炉内整体预热到预定温度120～150℃，再采用电加热带4对筒壳13单独加热，加热范围为筒壳与轮辐组件焊缝周边约300mm宽的周长部分，控制筒壳13预热温度比轮辐预热温度高30℃～40℃，优选为30℃。通过控制筒壳13预热温度比轮辐预热温度高，使筒壳13在焊后冷却过程中的收缩应力与部分焊缝收缩应力抵消，有效减少了焊接残余应力，相应减少了轮辐和筒壳13的焊接变形，同时减少了焊接冷裂纹产生的风险，特别是筒壳层状撕裂的风险，保证了焊缝的质量。[0062]步骤106：分别将筒壳两端的轮辐组件与所述筒壳焊接，得到卷筒。[0063]具体地，按焊接工艺规程进行轮辐组件和筒壳的焊接。实际应用中，可以采用以下
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说 明 书
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焊接方式：焊缝为双面坡口焊缝，外侧为带钝边J形焊缝，根部圆角半径8mm，坡口角度30°，钝边8mm，内侧为单边V形焊缝，坡口角度45°，坡口深度6mm，根部间隙2mm。[0064]筒壳与轮辐内部的焊接方法为CO2气体保护焊，保持层间温度在100～350℃内；外部清根，筒壳与轮辐外部的焊接方法采用埋弧自动焊，保持层间温度在100～350℃内，对称施焊。埋弧自动焊焊渣应保持一段时间后才能去除。[0065]可选地，在步骤105之后且在步骤106之前，本实施例的方法还可以包括：将定位板与轮辐间连续焊接牢固。焊缝为双面对称角焊缝，焊角尺寸为12mm，连续焊缝。[0066]通过控制筒壳预热温度比轮辐温度高，以及合理的焊接工艺，可以有效减少焊接应力，相应减少了轮辐及筒壳的焊接变形，同时减少了焊接冷裂纹产生的风险(特别是厚壁筒壳层状撕裂的风险)，保证了焊缝质量。
[0067]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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说 明 书 附 图
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