[發明專利]一種搖動電弧窄間隙單面焊雙面成形的焊接方法

有效

• 申請號: 201410202063.5
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN104002028A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 朱杰;楊茂森;王加友;馬敏
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23K9/173
• 分類號: B23K9/173;B23K9/235
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，具體是涉及一種搖動電弧窄間隙單面焊雙面成形的焊接方法。

背景技術

單面焊雙面成形工藝是一種只需在工件一側施焊、正反兩面同時成形的焊接方法，現已被廣泛應用于船舶與海洋工程、鍋爐壓力容器、重型機械等制造領域。目前，多數單面焊雙面成形工藝通常是采用現有電弧焊接方法，并利用焊接坡口背面成形襯墊對熔池的支撐作用，實現對工件坡口的打底焊、填充焊與蓋面焊。采用該工藝可省去工件翻轉工序，且無需進行背面焊縫清根與再補焊，特別適合焊接一些翻轉困難的大型及重型構件、反面焊縫不可達的箱型或管狀構件。

傳統的單面焊雙面成形工藝焊接熱輸入大且需開；大角度坡口，如專利號為“ZL200610122611.9”、名稱為“CO₂氣體保護單面焊雙面成形焊接工藝”的發明專利即屬于此類工藝，其焊接電流420～540A、焊接電壓43～50V、焊接速度30～48cm/min，平均熱輸入35KJ/cm左右；厚板(工件板厚大于30mm)焊接時，V形坡口角度將達到60～70°，坡口填充量增加，焊接效率降低。因此，無法勝任厚板高強鋼(板厚大于30mm，屈服強度大于460Mpa)的高效高質量焊接要求。

針對厚板單面焊雙面成形，國內外現有的窄間隙熔化極電弧焊接方法施焊時，工藝繁瑣，設備復雜。專利號為“ZL200610117342.7”、名稱為“管殼式熱交換器管板與半球形封頭單面焊窄間隙焊接工藝”即屬于此類技術，其適用板厚為78～280mm，主焊縫坡口角度0.9～18°、寬度28～34mm，坡口底層采用筆式手工氬弧焊接工藝(焊接電流150～180A)、過渡焊接采用焊條電弧焊(焊接電流90～220A)、主焊縫采用窄間隙埋弧自動焊(焊接電流550～650A、焊接電壓30～34V、焊接速度40～50cm/min)。該技術從坡口底層到主要焊縫需設置過渡層，坡口內壁需噴涂防飛濺材料，同時需變更焊接方法，只能用于熱交換器管板與半球形封頭的焊接，其工藝復雜、適用范圍窄、工程實用難度大，且主要焊縫焊接熱輸入大，無法適應大型化與重型化裝備制造業對厚板高強鋼的高效低成本焊接需求。

窄間隙氣體保護電弧焊是一種高質量、高效率、低成本的焊接工藝，其焊接熱輸入小、接頭性能優越、工藝適應性強、應用范圍廣泛，特別適用于厚板高強鋼焊接。針對如何提高窄間隙坡口兩側壁的熔透能力，國內外科學家先后開發出具有代表性的窄間隙氣體保護電弧焊工藝，如麻花焊絲焊接法、蛇形焊絲焊接法、高速旋轉電弧焊接法、超窄間隙焊接法等，但由于存在焊絲制造成本大且可控性差、焊接結構復雜等諸多因素，目前這些方法仍沒能很好的實現工程化應用。

發明專利號為“ZL201110201702.2”名稱為“搖動電弧窄間隙熔化極氣體保護立向焊接方法”，公開了一種針對金屬厚板I型立向坡口的窄間隙熔化極氣體保護立向焊接方法，通過選擇氣體保護方式，設定電弧搖動頻率、電弧搖動幅值、電弧在側壁停留時間、脈沖焊接平均電弧電流、平均電弧電壓、焊接速度、焊絲干伸長，并選配合適折彎角度的折彎型導電桿，在焊縫自由成形狀態下，以每層單道多層施焊方式實現搖動電弧窄間隙熔化極氣體保護立向自動焊接。該發明專利的不足之處是：單純利用公開的電弧搖動參數及其配合使用的電弧能量參數無法實現U形坡口的厚板高強鋼(厚度大于20mm，屈服強度大于400MPa)的平位置焊接，同時未分別具體給出厚板打底焊、填充焊與蓋面焊的參數選用原則，也未涉及厚板平位置單面焊雙面成形的技術方案，難以滿足工程化的高強鋼厚板構件高效高質量實際生產需要。

發明內容

本發明的目的是針對上述目前單面焊雙面成形工藝存在的難以滿足厚板高強鋼焊接需要，克服焊接效率低、焊接設備昂貴的問題和缺陷，利用搖動電弧窄間隙熔化極氣體保護焊接方法在厚板高強鋼構件制造方面的優勢，提出一種實施成本低、適用性好、焊接效率高的搖動電弧窄間隙單面焊雙面成形的焊接方法。

為了達到上述目的，本發明提出的搖動電弧窄間隙單面焊雙面成形的焊接方法的技術方案是：

將搖動電弧窄間隙焊炬放于平位置待焊工件坡口中心的正上方，電弧在饋電及驅動控制部件的帶動下作相對于焊炬的對稱往復式圓弧形搖動，該方法包括如下具體步驟：

1、焊前準備：在待焊金屬厚板工件上開設坡口間隙為8～16mm、根部間隙為4～8mm、鈍邊厚度0～2mm的平位置U形坡口，并在U形坡口背面設置成形槽寬度為8～14mm的襯墊；

2、焊中參數設定及施焊：