[發明專利]一種低熱輸入窄間隙垂直氣電立焊方法

有效

• 申請號: 201810318532.8
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108406156B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 沈若松
• 申請（專利權）人: 張家口泥河灣產業發展有限公司
• 主分類號: B23K33/00
• 分類號: B23K33/00;B23K35/02;B23K9/025;B23K9/173
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本發明公開了一種低熱輸入窄間隙垂直氣電立焊方法，坡口形式為I形坡口，坡口間隙為10?14mm，將傳統的圓柱形焊槍設計成橢圓柱結構以適應于窄間隙坡口的焊接，為了保證電弧與側壁有一定夾角，通過兩個不對稱齒輪將焊絲彎曲，使得焊絲可在坡口內來回擺動，經過大量焊接試驗，擬合出坡口間隙d（mm）、板厚h（mm）和焊接熱輸入Q（KJ/cm）的關系式：Q=0.8h+20*(d?10)。將窄間隙焊接和垂直氣電立焊方法結合起來，實現了厚板低熱輸入單層單道焊接，克服了窄間隙焊接中需單層多道焊和傳統垂直氣電立焊中熱輸入大和側壁熔透不好的缺點。

技術領域

本發明屬于焊接技術，具體涉及一種低熱輸入窄間隙垂直氣電立焊方法。

背景技術

垂直氣電立焊方法是一種非常適合于中厚板焊接的高效焊接方法，焊縫一次成型，垂直氣電立焊方法存在的最大問題就是焊接熱輸入高，一般30mm的板厚，熱輸入就要達到150KJ/cm以上，而80mm板厚的熱輸入要達到近500KJ/cm，焊而隨板厚增加帶來的熱輸入提高會使焊縫金屬的結晶速度降低，由此帶來晶粒粗大，從而導致焊縫的力學性能降低，嚴重影響了焊縫的低溫沖擊韌性。為了保證兩側壁熔透性能，垂直氣電立焊一般采用V型坡口，根部留有一定間隙，板厚越大，縫橫截面也就越大，對于100mm板厚的鋼板焊接，底部間隙為15mm，坡口角度為10-15°坡口頂端寬度可達到40mm，如此大的填充面積，為了保證一次成型，只能通過增加熱輸入的方式來完成生產。雖然對于厚板，雙絲氣電立焊已經得到有效應用，但是填充面積沒有減小，熱輸入量減小也非常有限。現有提出了擺動焊絲氣電焊法，此方法將焊絲用扁平彎曲焊嘴伸入由銅墊板和銅滑塊所圍起來的坡口內，讓焊嘴沿板厚方向作簡諧振動，進行焊接，此方法的缺陷是在用I形坡口焊接時，由于電弧和側壁夾角為0，所以不能保證兩側壁熔透，因為焊接質量的問題，擺動焊絲氣電焊法的應用受到很大限制。專利CN 102423827 A公開了一種垂直氣電立焊的焊槍擺動裝置，雖然焊絲可以在坡口間隙進行左右擺動，但是焊絲與I型坡口始終是平行狀態，即電弧和側壁夾角仍為0，不能保證兩側壁熔透，因此，采用這種裝置焊接，為了達到好的效果，坡口必須采用V型。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提出一種低熱輸入窄間隙垂直氣電立焊方法，實現了厚板低熱輸入單層單道焊接，克服了窄間隙焊接中需單層多道焊和傳統垂直氣電立焊中熱輸入大以及擺動焊絲氣電焊法側壁熔透不良的缺點。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

(1)將傳統垂直氣電立焊多采用的V形坡口I形坡口，坡口間隙為10‐14mm，而傳統垂直氣電立焊坡口間隙隨著板厚增加而增加；

(2)將傳統的圓柱形焊槍設計成橢圓柱結構以適應于窄間隙坡口的焊接，為了保證電弧與側壁有一定夾角，通過兩個不對稱齒輪將焊絲彎曲，使得焊絲可在坡口內來回擺動；

(3)經過大量焊接試驗，擬合出坡口間隙d(mm)、板厚h(mm)和焊接熱輸入Q(KJ/cm)的關系式：Q＝0.8h+20*(d-10)。

對上述工藝步驟具體說明如下：

1)坡口間隙在10‐14mm范圍內，隨著板厚增加而增加，而焊接熱輸入與坡口間隙有很大關系，坡口間隙減小能夠使得焊接熱輸入大幅度減小

2)與傳統垂直氣電立焊相比，由于采用了特殊的焊槍設計，能夠使得在很窄的空間就能完成焊接。

與現有技術相比較，本發明至少具有如下有益效果：

(1)傳統工藝熱輸入是新工藝的好幾倍，板越厚，相差越多，在此基礎上焊縫和熱影響區低溫沖擊韌性可得到大幅度提高；

(2)電弧指向側壁，可以保證側壁熔透效果；

(3)焊縫填充面積減小，降低了生產成本的同時，提高了生產效率。

附圖說明