專利名稱：電熔渣焊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電熔渣焊(Electro-Slag Welding)裝置，特別是涉及一種提升接合強(qiáng)度的電熔渣焊裝置。
背景技術(shù)：
電熔渣焊工法廣泛地運(yùn)用于鋼骨建材的接合，如圖1所示，是二彼此呈T形擺放的鋼件91、92借由電熔渣焊工法于所述鋼件91、92相互鄰近的表面911、921間產(chǎn)生焊縫金屬 (Solidified Weld Metal) 93連接所述鋼件91、92。然而一般的電熔渣焊工法在焊接的接合處的強(qiáng)度受限于接合處的范圍，在鋼件受力時(shí)容易因瑕疵而造成應(yīng)力集中而發(fā)生斷裂， 特別是于焊縫金屬93最后成形的部分容易發(fā)生斷裂。本案創(chuàng)作人遂思及，若能發(fā)展出一種提高接合處強(qiáng)度的焊接裝置，使鋼件在受力時(shí)提供足夠強(qiáng)度，將能夠進(jìn)一步提升鋼件接合后的可靠度。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種可以提高接合強(qiáng)度的電熔渣焊裝置。本實(shí)用新型電熔渣焊裝置，用以將相間隔的一第一結(jié)構(gòu)體與一第二結(jié)構(gòu)體連接，該第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體分別具有相互鄰近的一第一焊接面及一第二焊接面，該電熔渣焊裝置包括一焊絲、 一第一模具、二第二模具，及一控制單元。該第一模具跨接于該第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體底部并具有一上表面。所述第二模具水平間隔并分別連接于該第二結(jié)構(gòu)體的相反兩側(cè)面與該第一結(jié)構(gòu)體間，所述第二模具相互鄰近的一側(cè)分別具有一彼此相向的內(nèi)側(cè)面，至少其中一內(nèi)側(cè)面鄰近該第一焊接面的區(qū)域至少局部呈一倒角斜面，該倒角斜面往鄰近該第一焊接面的方向逐漸遠(yuǎn)離另一第二模具的內(nèi)側(cè)面，該第一模具的上表面、所述第二模具的內(nèi)側(cè)面、該第一焊接面及第二焊接面共同界定出一開(kāi)口朝上的容置空間，且所述倒角斜面使該容置空間往鄰近該第一焊接面的方向逐漸擴(kuò)張。該控制單元用以傳送該焊絲伸入該容置空間內(nèi)并用以將該焊絲通電產(chǎn)生熔化焊劑的電弧。較佳地，該倒角斜面位于鄰近該內(nèi)側(cè)面的頂端處。較佳地，每一內(nèi)側(cè)面鄰近該第一焊接面的區(qū)域是由其頂端至底端皆呈倒角斜面， 使該容置空間往鄰近該第一焊接面的方向呈漏斗狀。較佳地，該倒角斜面與該第一焊接面所夾的角度介于5度至85度之間。較佳地，定義該倒角斜面的斜角起始點(diǎn)與該第一焊接面的距離為a，該第一焊接面與該第二焊接面的距離為b，a與b的比值介于十分之一至一之間。本實(shí)用新型的有益效果在于借由所述第二模具的倒角斜面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使容置于容置空間內(nèi)的焊縫金屬往鄰近該第一焊接面的方向呈逐漸擴(kuò)張的漏斗狀，從而增加焊縫金屬與第二模具的接觸面積以增加焊接處的強(qiáng)度。

圖1是二經(jīng)焊接連接的鋼件的俯視圖，說(shuō)明一般電熔渣焊工法所形成的一焊縫金屬的結(jié)構(gòu)；[0012]圖2是一使用本實(shí)用新型電熔渣焊裝置的較佳實(shí)施例的一電熔渣焊工法的流程圖；圖3是一第一結(jié)構(gòu)體與一第二結(jié)構(gòu)體的剖面示意圖，說(shuō)明該較佳實(shí)施例的實(shí)施方式；圖4是一該第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體的俯視圖，說(shuō)明透過(guò)該較佳實(shí)施例所形成的一焊縫金屬的結(jié)構(gòu)；圖5是一尺寸圖，說(shuō)明二第二模具的尺寸大??；圖6是一類似圖5的視圖，說(shuō)明本實(shí)用新型的另一實(shí)施態(tài)樣的第二模具的尺寸大圖7是該較佳實(shí)施例的其中一第二模具的立體圖；圖8是一類似圖7的視圖，說(shuō)明該第二模具的另一實(shí)施態(tài)樣；及圖9是一類似圖8的視圖，說(shuō)明該第二模具的又一實(shí)施態(tài)樣。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明參閱圖2至圖4，本實(shí)用新型電熔渣焊裝置的較佳實(shí)施例用以將相間隔的一第一結(jié)構(gòu)體U與一第二結(jié)構(gòu)體12于水平方向上連接，第一結(jié)構(gòu)體11與第二結(jié)構(gòu)體12分別具有相互鄰近的一第一焊接面111及一第二焊接面121。在本實(shí)施例中，第一結(jié)構(gòu)體11與第二結(jié)構(gòu)體12是二呈T形間隔設(shè)置的鋼板，第一焊接面111是第一結(jié)構(gòu)體11面向第二結(jié)構(gòu)體12的一側(cè)板面，第二焊接面121是第二結(jié)構(gòu)體12面向第一結(jié)構(gòu)體11的一端面。本實(shí)用新型電熔渣焊裝置的較佳實(shí)施例可透過(guò)一使用該較佳實(shí)施例的電熔渣焊工法清楚說(shuō)明，該工法步驟如下首先如步驟S01，設(shè)置一跨接于第一結(jié)構(gòu)體11與第二結(jié)構(gòu)體12底部的第一模具 2，并設(shè)置二水平間隔并分別連接于第二結(jié)構(gòu)體12的相反兩側(cè)面與第一結(jié)構(gòu)體11間的第二模具3，第一模具2、第二模具3是焊接熱源無(wú)法熔融的襯墊材料并可透過(guò)焊接連接于第一結(jié)構(gòu)體11與第二結(jié)構(gòu)體12。第一模具2是由下往上封閉第一結(jié)構(gòu)體11與第二結(jié)構(gòu)體12 之間的間隙，第一模具2具有一面向第一結(jié)構(gòu)體11與第二結(jié)構(gòu)體12之間的間隙的上表面 21。在本實(shí)施例中，第一模具2包括一開(kāi)口朝上的鐵碗22，及一填充于鐵碗22內(nèi)的濕陶土 23，濕陶土 23的上表面形成第一模具2的上表面21。第二模具2的結(jié)構(gòu)并不以此為限，其結(jié)構(gòu)也可以是一板體。第二模具3的水平剖切面概呈二短邊相向的梯型并以局部短邊夾設(shè)于第二結(jié)構(gòu)體12的相反兩側(cè)面。第二模具3是由第二結(jié)構(gòu)體12的兩相反側(cè)封閉第一結(jié)構(gòu)體11與第二結(jié)構(gòu)體12之間的間隙并與其下方的第一模具2連接，也就是說(shuō)第二模具3是由第一模具2的上表面21向上延伸。第二模具3相互鄰近的一側(cè)分別具有一局部位于第一焊接面111與第二焊接面121之間且彼此相向的內(nèi)側(cè)面31，每一內(nèi)側(cè)面31鄰近第一焊接面111的區(qū)域呈一倒角斜面311，第二模具3的倒角斜面311往鄰近第一焊接面111的方向逐漸遠(yuǎn)離，第一模具2的上表面21、第二模具3的內(nèi)側(cè)面31、第一焊接面111及第二焊接面 121共同界定出一開(kāi)口朝上的容置空間4，且倒角斜面311使容置空間4往鄰近第一焊接面 111的方向呈逐漸擴(kuò)張的漏斗狀。接著如步驟S02所示，于容置空間4內(nèi)加入固體的焊劑并將一通電的焊絲51伸入容置空間4內(nèi)，焊絲51與第一結(jié)構(gòu)體11或第二結(jié)構(gòu)體12之間產(chǎn)生用以熔化焊劑的電弧， 被熔化的焊劑產(chǎn)生一用以熔化焊絲51、第一結(jié)構(gòu)體11及第二結(jié)構(gòu)體12的渣池61。在本實(shí)施例中，焊絲51是透過(guò)一控制單元7將其傳送伸入容置空間4內(nèi)并透過(guò)控制單元7單元供應(yīng)焊絲51產(chǎn)生電弧的電力?？刂茊卧?具有一送絲滾輪(圖未示)及一導(dǎo)管52，送絲滾輪借由滾動(dòng)將焊絲51朝容置空間4推送，導(dǎo)管52供焊絲51穿設(shè)于其中并用以對(duì)焊絲51限位以控制焊絲51運(yùn)送的路徑。所添加的焊劑在初始時(shí)可先加入少量，待熔化后再持續(xù)加入使所產(chǎn)生的渣池61水平面持續(xù)上升至所需要的量。電弧在渣池61上升達(dá)到焊絲51時(shí)將被熄滅。由于渣池61具有較高的電阻值，能使來(lái)自焊絲51的電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生大量的電阻熱，使渣池61溫度維持在1700度至2000度之間。渣池61的溫度可熔化焊絲51、第一結(jié)構(gòu)體11及第二結(jié)構(gòu)體12，但不會(huì)熔化第一模具2與第二模具3。最后如步驟S03所示，持續(xù)將焊絲51送入渣池61直到被熔化的焊絲51、第一結(jié)構(gòu)體11及第二結(jié)構(gòu)體12所產(chǎn)生的一熔池62填滿容置空間4。將焊絲51送入渣池61時(shí)通過(guò)焊絲51的電壓可降低，被渣池61熔化的焊絲51會(huì)下沉穿過(guò)渣池61并與被熔化的第一結(jié)構(gòu)體11及第二結(jié)構(gòu)體12 —同產(chǎn)生熔池62。換句話說(shuō)，熔池62也就是由熔化的金屬構(gòu)成。 此外，將焊絲51送入渣池61時(shí)可借由控制單元7使導(dǎo)管52水平震蕩，進(jìn)而使焊絲51隨導(dǎo)管52震蕩而使焊絲51產(chǎn)生的熔化金屬能較均勻分布于容置空間4。冷卻后的熔池62形成一連接第一結(jié)構(gòu)體11與第二結(jié)構(gòu)體12的焊縫金屬63。由于第二模具3的倒角斜面311 往鄰近第一焊接面111的方向逐漸遠(yuǎn)離，使容置于容置空間4內(nèi)的焊縫金屬63依照容置空間4的形狀往鄰近第一焊接面111的方向呈逐漸擴(kuò)張的漏斗狀，使得焊縫金屬63連接于第一焊接面111的接觸面積增加，從而使焊接處的強(qiáng)度提升。值得一提的是，倒角斜面311與第一焊接面111所夾的角度θ介于5度至85度之間時(shí)，所產(chǎn)生的焊縫金屬63具有較好的接合強(qiáng)度?；蛘撸x倒角斜面311的斜角起始點(diǎn)與第一焊接面111的距離為a，第一焊接面 111與第二焊接面121的距離為b，距離a與b的比值介于十分之一至一之間時(shí)，所產(chǎn)生的焊縫金屬63具有較好的接合強(qiáng)度。此外，第二模具3也可以是中空且設(shè)有連通其內(nèi)部的一進(jìn)水孔及一出水孔(圖未示)，并能由控制單元7操作使其隨著焊接過(guò)程由下往上移動(dòng)并透過(guò)流經(jīng)第二模具3內(nèi)部的水冷卻熔化的金屬。參閱圖5，是本較佳實(shí)施例的一尺寸圖，單位是mm，在本實(shí)施例中，倒角斜面311的斜角起始點(diǎn)與第一焊接面111的距離a為20mm，第一焊接面111與第二焊接面121的距離 b為25mm，距離a與b的比值為0.8，角度θ約63度，焊縫金屬63與第一焊接面111的接觸面的寬度較其與第二焊接面121的接觸面的寬度增加了 20mm。參閱圖6，是本較佳實(shí)施例的另一實(shí)施態(tài)樣的尺寸圖，在此實(shí)施態(tài)樣中倒角斜面 311的長(zhǎng)度較短，倒角斜面311的斜角起始點(diǎn)與第一焊接面111的距離a為10mm，第一焊接面111與第二焊接面121的距離b為25mm，距離a與b的比值為0.4，角度θ約63度，焊縫金屬63與第一焊接面111的接觸面的寬度較其與第二焊接面121的接觸面的寬度增加了 IOmm0在本實(shí)施例中，每一內(nèi)側(cè)面31鄰近第一焊接面111的區(qū)域是由其頂端312至底端 313皆呈倒角斜面311 (如圖7所示)。每一內(nèi)側(cè)面31也可以僅局部呈倒角斜面，如圖8所
5示，倒角斜面314可以是形成于內(nèi)側(cè)面31的頂端312與底端313之間，再參閱圖9，倒角斜面314也可以是形成于鄰近其頂端312處，使焊縫金屬63僅于最后成形的部分呈漏斗狀， 借此以針對(duì)焊接處的末端進(jìn)行強(qiáng)度的改善。此外，在本實(shí)施例中，每一內(nèi)側(cè)面31皆具有倒角斜面311，在另一實(shí)施態(tài)樣中，僅有其中一內(nèi)側(cè)面31具有倒角斜面311 (圖未示)。綜上所述，本實(shí)用新型電熔渣焊裝置借由第二模具3的倒角斜面311、314、315的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使所形成的焊縫金屬63與第一結(jié)構(gòu)體11的接觸面積增加，從而提高焊接處的強(qiáng)度，使第一結(jié)構(gòu)體11與第二結(jié)構(gòu)體12在受力時(shí)不易于接合處斷裂，借以提升第一結(jié)構(gòu)體11 與第二結(jié)構(gòu)體12接合后的可靠度，所以確實(shí)能達(dá)成本實(shí)用新型的目的。
權(quán)利要求1.一種電熔渣焊裝置，用以將相間隔的一第一結(jié)構(gòu)體與一第二結(jié)構(gòu)體連接，該第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體分別具有相互鄰近的一第一焊接面及一第二焊接面，該電熔渣焊裝置包括一焊絲、一第一模具、二第二模具及一控制單元；其特征在于該第一模具跨接于該第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體底部并具有一上表面；所述第二模具水平間隔并分別連接于該第二結(jié)構(gòu)體的相反兩側(cè)面與該第一結(jié)構(gòu)體間，所述第二模具相互鄰近的一側(cè)分別具有一彼此相向的內(nèi)側(cè)面，至少其中一內(nèi)側(cè)面鄰近該第一焊接面的區(qū)域至少局部呈一倒角斜面，該倒角斜面往鄰近該第一焊接面的方向逐漸遠(yuǎn)離另一第二模具的內(nèi)側(cè)面，該第一模具的上表面、 所述第二模具的內(nèi)側(cè)面、該第一焊接面及第二焊接面共同界定出一開(kāi)口朝上的容置空間， 且該倒角斜面使該容置空間往鄰近該第一焊接面的方向逐漸擴(kuò)張；該控制單元用以傳送該焊絲伸入該容置空間內(nèi)并用以將該焊絲通電產(chǎn)生熔化焊劑的電弧。
2.如權(quán)利要求1所述的電熔渣焊裝置，其特征在于每一內(nèi)側(cè)面鄰近該第一焊接面的區(qū)域是由其頂端至底端皆呈倒角斜面，使該容置空間往鄰近該第一焊接面的方向呈漏斗狀。
3.如權(quán)利要求1所述的電熔渣焊裝置，其特征在于該倒角斜面位于鄰近該內(nèi)側(cè)面的頂端處。
4.如權(quán)利要求1所述的電熔渣焊裝置，其特征在于該倒角斜面與該第一焊接面所夾的角度介于5度至85度之間。
5.如權(quán)利要求1所述的電熔渣焊裝置，其特征在于定義該倒角斜面的斜角起始點(diǎn)與該第一焊接面的距離為a，該第一焊接面與該第二焊接面的距離為b，a與b的比值介于十分之一至一之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電熔渣焊裝置，用以將一第一結(jié)構(gòu)體與一第二結(jié)構(gòu)體連接并包括一焊絲、一第一模具、二第二模具及一控制單元。第一模具跨接于第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體底部。第二模具分別連接于第二結(jié)構(gòu)體的相反兩側(cè)面與第一結(jié)構(gòu)體間，第二模具相互鄰近的內(nèi)側(cè)面鄰近第一結(jié)構(gòu)體的第一焊接面的區(qū)域呈一倒角斜面，倒角斜面使第一模具的上表面、第二模具的內(nèi)側(cè)面、第一焊接面及第二焊接面共同界定出的容置空間往鄰近第一焊接面的方向逐漸擴(kuò)張?？刂茊卧靡詡魉秃附z伸入容置空間并將焊絲通電產(chǎn)生電弧。
文檔編號(hào)B23K25/00GK202123318SQ20112008161
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者莊勝智, 林克強(qiáng) 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人國(guó)家實(shí)驗(yàn)研究院