[發(fā)明專利]一種低熱輸入雙絲高效堆焊方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410385397.0
• 申請(qǐng)日: 2014-08-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104117757B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒勇;鄒增大;吳東亭;史傳偉;李德剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K9/04
• 分類號(hào): B23K9/04;B23K9/173
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 崔苗苗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低熱輸入雙絲高效堆焊方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，如何提高電弧焊的生產(chǎn)率、焊接質(zhì)量以及拓展其應(yīng)用領(lǐng)域成為研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)，傳統(tǒng)電弧焊工藝在某些要求母材熔化量低而焊絲熔敷率高的情況下，例如典型的堆焊場(chǎng)合，其應(yīng)用受到了一定限制，合理分配電弧熱對(duì)母材及焊絲的輸入成為近年來(lái)電弧焊發(fā)展的重要方向。傳統(tǒng)的以電弧熱為熱源的堆焊方法有很多種，典型的埋弧焊、手工電焊條焊、MAG焊等等都可以用于堆焊。這些傳統(tǒng)的焊接工藝都是焊接時(shí)工件接電源一極，焊絲或焊條接電源另一極，電弧是在焊絲(條)與工件之間燃燒。這種焊接方法，由于一個(gè)極區(qū)在被焊工件上，焊接時(shí)工件上的極區(qū)被迅速加熱熔化成熔池、焊縫。是一種能量大、效率比較高的焊接方法，近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)在實(shí)際工程生產(chǎn)中獲得過(guò)廣泛應(yīng)用。所有這些電弧焊方法其被焊工件為焊接電弧的一個(gè)電極，消耗電能多(電能40-50％消耗在母材上)，工件熱輸入大、母材熔化量多。但實(shí)際上很多時(shí)候母材不需要這么大的熱輸入，過(guò)大的熱輸入導(dǎo)致焊接接頭性能降低，產(chǎn)生較大的焊接變形及殘余應(yīng)力等質(zhì)量問(wèn)題，特別目前應(yīng)用的各種電弧焊方法熔敷系數(shù)大幅度的提高受到了極大的限制，從而使傳統(tǒng)電弧在平衡焊接效率與母材熱輸入方面遇到很大的挑戰(zhàn)。以典型的低碳鋼上堆焊不銹鋼為例，為了提高材料的表面耐蝕性，又要平衡生產(chǎn)成本，往往在廉價(jià)的碳鋼表面堆焊一層不銹鋼層用于化工容器等，傳統(tǒng)的埋弧堆焊往往造成母材的變形大，焊接完后需要進(jìn)行校型處理，而且不銹鋼層往往因?yàn)闊彷斎脒^(guò)大而引起晶間腐蝕性能下降，而這兩個(gè)主要問(wèn)題都源自焊接熱輸入過(guò)大，為了避免這些問(wèn)題，很多時(shí)候只能依靠降低焊接熱輸入犧牲焊接效率來(lái)保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)不足而提供一種低熱輸入雙絲高效堆焊方法，電弧熱量大部分用于熔化焊絲，少量用于熔化母材，焊接熔池依靠焊劑形成的熔渣或者自保護(hù)藥芯焊絲形成的熔渣進(jìn)行保護(hù)。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種低熱輸入雙絲高效堆焊方法，包括步驟如下：用含有兩條焊絲且兩條焊絲呈10-60°夾角的焊槍，兩焊絲分別與電源的正負(fù)極相接，將焊絲送至待焊位置，引弧，焊絲端部在焊劑下面起弧并穩(wěn)定燃燒，進(jìn)行焊接，焊接電源采用直流電源，焊接電流100-200A。

焊絲可選實(shí)心焊絲或自保護(hù)藥芯焊絲，采用實(shí)心焊絲時(shí)需要選配相應(yīng)的焊劑，所述的焊絲根據(jù)需要可選用低合金鋼焊絲、不銹鋼焊絲或者專用的堆焊焊絲等，焊絲直徑范圍0.8-5.0毫米。

所述的送絲速度由焊接速度決定，焊接速度每分鐘50-400毫米。

所述的兩條焊絲優(yōu)選呈20-30°夾角。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)被焊工件本身不接電極，兩焊絲分別與電源的正負(fù)極相接，并均為熔化極，電弧在兩根焊絲之間形成，電弧熱量大部分用于熔化焊絲，少量用于熔化母材，因此其熔敷速度高，電能利用率高；

(2)采用焊劑時(shí)焊接熔池依靠焊劑形成的熔渣進(jìn)行保護(hù)，焊劑一方面熔化形成熔渣隔絕空氣，避免熔池氧化或者氮?dú)獾倪M(jìn)去，另一方面可與熔池金屬反應(yīng)起到必要的冶金反應(yīng)。采用自保護(hù)藥芯焊絲時(shí)依靠自身形成的熔渣進(jìn)行保護(hù)。

(3)為了保證電弧穩(wěn)定燃燒，雙絲的夾角控制為15-30度更好。

(4)送絲機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)以一定速度送絲，考慮到雙絲的熔化速度不一樣，送絲機(jī)構(gòu)含有反饋系統(tǒng)，確保穩(wěn)定的差動(dòng)送絲速度，送絲速度根據(jù)焊接電流控制，焊接電流越大，送絲速度越快，同時(shí)需要焊接速度與送絲速度相匹配，焊接電流較大而焊接速度較小時(shí)，造成熔覆金屬的過(guò)度堆積，而焊接速度太快時(shí)則造成焊縫金屬的不連續(xù)。

(5)該雙絲焊接過(guò)程中，電能大部分用于熔化焊絲，少部分的電弧熱和熔滴熱用于熔化母材，因此焊接時(shí)熔敷系數(shù)很高,相對(duì)于傳統(tǒng)的單絲電弧焊，熔覆效率可提高兩倍，同時(shí)只有一少部分熱量用于熔化母材,母材的受熱少,所帶來(lái)的熱影響區(qū)粗化及變形等問(wèn)題很小；熔化的焊絲由于母材溫度低而凝固快，可獲得細(xì)小晶粒組織。

本發(fā)明熔覆效率高，相同焊接電流下相當(dāng)于傳統(tǒng)電弧焊的兩倍熔化焊絲的速度；母材受熱少，焊接變形小，焊接熱影響區(qū)??；焊縫凝固快，可獲得細(xì)晶組織。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明焊接的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2利用本發(fā)明方法單道堆焊出的焊縫截面圖；

其中，1.送絲機(jī)構(gòu)，2.焊絲3.焊接電源，4.焊劑輸送裝置，5.焊槍，6.被焊工件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明。