一種多層多道焊的隨焊錘擊方法
【專(zhuān)利摘要】一種多層多道焊的隨焊錘擊方法，它涉及一種隨焊錘擊方法。本發(fā)明的目的是為了解決目前多層多道焊接的熱影響區(qū)晶粒粗化嚴(yán)重，從而會(huì)嚴(yán)重降低焊接接頭的力學(xué)性能的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的方法：一、確定多層多道焊接的層數(shù)和道數(shù)；二、確定錘子和焊槍的距離，用隨焊錘擊方法進(jìn)行第一道焊縫的焊接，錘子要一直錘擊第一道焊縫的所有熔合線和全部熱影響區(qū)至第一道焊縫的焊接完成為止；三、確定錘子和焊槍的距離以及確定待焊接的焊縫中心與相鄰焊縫中心的距離，用隨焊錘擊方法進(jìn)行焊縫的焊接；四、重復(fù)步驟三至整個(gè)待焊件坡口的焊接完成為止。本發(fā)明主要應(yīng)用于多層多道焊接領(lǐng)域中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種多層多道焊的隨焊錘擊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隨焊錘擊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨焊錘擊法作為一種控制焊接殘余應(yīng)力、降低焊接變形的方法，能夠隨焊控制薄壁結(jié)構(gòu)焊接應(yīng)力變形并且防止熱裂紋和冷裂紋的產(chǎn)生，改善焊接接頭的組織，提高其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。該方法主要是通過(guò)一個(gè)沖擊頭高速錘擊焊縫和熱影響區(qū)，使殘余拉應(yīng)力的部位發(fā)生塑性延展從而達(dá)到消除焊接殘余應(yīng)力、控制失穩(wěn)變形的目的。隨焊錘擊法設(shè)備簡(jiǎn)單輕便，焊縫質(zhì)量好，成本低，效率高，具有很廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]焊接的熱影響區(qū)晶粒粗化會(huì)嚴(yán)重降低焊接接頭的力學(xué)性能，如強(qiáng)度和斷裂韌性等，尤其在多層多道焊接中，強(qiáng)度及斷裂韌性最低的部位均出現(xiàn)在反復(fù)加熱的熱影響區(qū)粗晶區(qū)。大量研究表明，細(xì)化熱影響區(qū)晶粒是增大焊接接頭力學(xué)性能的重要方式之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決目前多層多道焊接的熱影響區(qū)晶粒粗化嚴(yán)重，從而會(huì)嚴(yán)重降低焊接接頭的力學(xué)性能的技術(shù)問(wèn)題，從而提供一種多層多道焊的隨焊錘擊方法。
[0005]本發(fā)明的一種多層多道焊的隨焊錘擊方法是按以下步驟進(jìn)行的:
[0006]一、確定焊接的層數(shù)和焊接的道數(shù)；
[0007]二、進(jìn)行第一道焊縫的焊接:根據(jù)第一道焊縫在焊接過(guò)程中錘子錘擊的第一道焊縫熔合線和全部熱影響區(qū)的區(qū)域溫度為0.2倍?0.8倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第一道焊縫在焊接過(guò)程中錘子與焊槍之間的距離Cl1，將錘子安裝在焊槍后面距離為Cl1處，然后用安裝好的焊槍和錘子采用隨焊錘擊方法進(jìn)行第一道焊縫的焊接，錘子要一直錘擊第一道焊縫的所有熔合線和全部熱影響區(qū)至第一道焊縫的焊接完成為止；
[0008]三、進(jìn)行第N道焊縫的焊接:
[0009](I)、第N道焊縫有熔合線的情況:根據(jù)第N道焊縫在焊接過(guò)程中錘子錘擊的第N道焊縫熔合線和全部熱影響區(qū)的區(qū)域溫度為0.2倍?0.8倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第N道焊縫在焊接過(guò)程中錘子與焊槍之間的距離為dn，將錘子安裝在焊槍后面距離為4處；根據(jù)第N道焊縫在焊接過(guò)程中與第N道焊縫相鄰的所有焊縫的熔合線的峰值溫度為0.5倍?0.8倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第N道焊縫中心分別與第N道焊縫相鄰的所有焊縫中心的距離，然后用安裝好的焊槍和錘子采用隨焊錘擊方法進(jìn)行第N道焊縫的焊接，錘子要一直錘擊第N道焊縫的所有熔合線和全部熱影響區(qū)至第N道焊縫的焊接完成為止；
[0010](2)、第N道焊縫沒(méi)有熔合線的情況:在焊接第N道焊縫時(shí)不用錘子錘擊；
[0011]①在第N道焊縫所在層中與第N道焊縫相鄰的焊縫中有熔合線的情況:第N道焊縫所在層中與第N道焊縫相鄰的所有焊縫中有熔合線的焊縫為焊縫I或焊縫I和II，根據(jù)第N道焊縫在焊接過(guò)程中焊縫I或焊縫I和II的熔合線的峰值溫度為0.5倍?0.8倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第N道焊縫中心與焊縫I或分別與焊縫I和II中心的距離，然后用焊槍進(jìn)行第N道焊縫的焊接；
[0012]②在第N道焊縫所在層中與第N道焊縫相鄰的焊縫中沒(méi)有熔合線的情況:用焊槍將第N道焊縫焊接在上一道焊縫相鄰的位置即可。
[0013]四、重復(fù)步驟三至整個(gè)待焊件坡口的焊接完成為止；
[0014]步驟三中所述的N為大于I的整數(shù)；每層焊縫焊接時(shí)都要先進(jìn)行最兩邊焊縫的焊接，然后從最兩邊依次向中間進(jìn)行焊接，每層焊接完成后才能進(jìn)行下一層的焊接。
[0015]熔合線是焊縫金屬與母材的分界線。
[0016]本發(fā)明的原理:焊接熱影響區(qū)晶粒粗化的基本原因是焊接溫度場(chǎng)導(dǎo)致近縫區(qū)晶粒急劇長(zhǎng)大，隨焊錘擊法可以在第一道焊接過(guò)程中使熱影響區(qū)產(chǎn)生大量塑性變形，隨后的焊接道次的溫度場(chǎng)可以使變形的熱影響區(qū)發(fā)生再結(jié)晶。本發(fā)明的參數(shù)主要考慮錘子與焊槍之間的距離以及后一道焊縫與前一道焊縫之間的距離，錘子距離焊槍過(guò)近，會(huì)影響電弧穩(wěn)定性；反之，則被錘擊部位溫度降低，屈服強(qiáng)度升高，錘擊產(chǎn)生的塑性變形量太小；兩道焊縫之間距離過(guò)近，后一道焊縫的溫度場(chǎng)會(huì)使已經(jīng)發(fā)生塑性變形的部位迅速完成再結(jié)晶及晶粒長(zhǎng)大過(guò)程，晶粒細(xì)化效果不明顯；反之，則后一道焊縫在錘擊部位的溫度較低，再結(jié)晶不能完全進(jìn)行。本發(fā)明基于此原理采取合適的焊接操作參數(shù)降低再結(jié)晶后的晶粒急劇長(zhǎng)大，可達(dá)到細(xì)化熱影響區(qū)晶粒的目的。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0018]1、本發(fā)明的方法將隨焊錘擊工藝應(yīng)用于多層多道焊中，可以使得熱影響區(qū)晶粒細(xì)化50%，對(duì)于提高焊接接頭的力學(xué)性能具有明顯的效果；
[0019]2、本發(fā)明的方法設(shè)備簡(jiǎn)單輕便，成本低，可以通過(guò)調(diào)節(jié)錘擊功率以及錘子與焊槍之間的距離兩種方式改變調(diào)節(jié)塑性變形量，達(dá)到最優(yōu)化工藝參數(shù)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是采用與試驗(yàn)一相同的母材進(jìn)行多層多道焊的TIG焊接方法后的熱影響區(qū)顯微照片；
[0021]圖2是試驗(yàn)一中所用的母材不銹鋼未焊接時(shí)的顯微照片；
[0022]圖3是試驗(yàn)一采用多層多道焊的隨焊錘擊方法后熱影響區(qū)的顯微照片。
【具體實(shí)施方式】
[0023]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式中一種多層多道焊的隨焊錘擊方法是按以下步驟進(jìn)行的:
[0024]一、確定焊接的層數(shù)和焊接的道數(shù)；
[0025]二、進(jìn)行第一道焊縫的焊接:根據(jù)第一道焊縫在焊接過(guò)程中錘子錘擊的第一道焊縫熔合線和全部熱影響區(qū)的區(qū)域溫度為0.2倍?0.8倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第一道焊縫在焊接過(guò)程中錘子與焊槍之間的距離Cl1，將錘子安裝在焊槍后面距離為Cl1處，然后用安裝好的焊槍和錘子采用隨焊錘擊方法進(jìn)行第一道焊縫的焊接，錘子要一直錘擊第一道焊縫的所有熔合線和全部熱影響區(qū)至第一道焊縫的焊接完成為止；
[0026]三、進(jìn)行第N道焊縫的焊接:
[0027](I)、第N道焊縫有熔合線的情況:根據(jù)第N道焊縫在焊接過(guò)程中錘子錘擊的第N道焊縫熔合線和全部熱影響區(qū)的區(qū)域溫度為0.2倍?0.8倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第N道焊縫在焊接過(guò)程中錘子與焊槍之間的距離為dn，將錘子安裝在焊槍后面距離為4處；根據(jù)第N道焊縫在焊接過(guò)程中與第N道焊縫相鄰的所有焊縫的熔合線的峰值溫度為0.5倍?0.8倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第N道焊縫中心分別與第N道焊縫相鄰的所有焊縫中心的距離，然后用安裝好的焊槍和錘子采用隨焊錘擊方法進(jìn)行第N道焊縫的焊接，錘子要一直錘擊第N道焊縫的所有熔合線和全部熱影響區(qū)至第N道焊縫的焊接完成為止；
[0028](2)、第N道焊縫沒(méi)有熔合線的情況:在焊接第N道焊縫時(shí)不用錘子錘擊；
[0029]①在第N道焊縫所在層中與第N道焊縫相鄰的焊縫中有熔合線的情況:第N道焊縫所在層中與第N道焊縫相鄰的所有焊縫中有熔合線的焊縫為焊縫I或焊縫I和II，根據(jù)第N道焊縫在焊接過(guò)程中焊縫I或焊縫I和II的熔合線的峰值溫度為0.5倍?0.8倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第N道焊縫中心與焊縫I或分別與焊縫I和II中心的距離，然后用焊槍進(jìn)行第N道焊縫的焊接；
[0030]②在第N道焊縫所在層中與第N道焊縫相鄰的焊縫中沒(méi)有熔合線的情況:用焊槍將第N道焊縫焊接在上一道焊縫相鄰的位置即可。
[0031]四、重復(fù)步驟三至整個(gè)待焊件坡口的焊接完成為止；
[0032]步驟三中所述的N為大于I的整數(shù)；每層焊縫焊接時(shí)都要先進(jìn)行最兩邊焊縫的焊接，然后從最兩邊依次向中間進(jìn)行焊接，每層焊接完成后才能進(jìn)行下一層的焊接。
[0033]本實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn):
[0034]1、本實(shí)施方式的方法將隨焊錘擊工藝應(yīng)用于多層多道焊中，可以使得熱影響區(qū)晶粒細(xì)化50%，對(duì)于提高焊接接頭的力學(xué)性能具有明顯的效果；
[0035]2、本實(shí)施方式的方法設(shè)備簡(jiǎn)單輕便，成本低，可以通過(guò)調(diào)節(jié)錘擊功率以及錘子與焊槍之間的距離兩種方式改變調(diào)節(jié)塑性變形量，達(dá)到最優(yōu)化工藝參數(shù)。
[0036]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:所有步驟中所述的錘子的額定功率大于200W。其他與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0037]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一不同的是:步驟二中根據(jù)第一道焊縫在焊接過(guò)程中錘子錘擊的第一道焊縫熔合線和全部熱影響區(qū)的區(qū)域溫度為
0.4倍?0.6倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第一道焊縫在焊接過(guò)程中錘子與焊槍之間的距離Cl1，將錘子安裝在焊槍后面距離為Cl1處。其他與【具體實(shí)施方式】一或二之一相同。
[0038]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是:步驟三(I)中根據(jù)第N道焊縫在焊接過(guò)程中與第N道焊縫相鄰的所有焊縫的熔合線的峰值溫度為0.6倍?0.7倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第N道焊縫中心分別與第N道焊縫相鄰的所有焊縫中心的距離。其他與【具體實(shí)施方式】一至三之一相同。
[0039]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】四不同的是:步驟一中所述的步驟一中所述的待焊工件為兩塊相同材質(zhì)的母材。其他與【具體實(shí)施方式】一至四之一相同。
[0040]采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果:
[0041]試驗(yàn)一:本試驗(yàn)的多層多道焊的隨焊錘擊方法是按以下步驟進(jìn)行的:
[0042]一、根據(jù)待焊工件的尺寸和待焊工件的坡口形式確定焊接的層數(shù)為I層和焊接的道數(shù)為2道；
[0043]二、進(jìn)行第一道焊縫的焊接:根據(jù)第一道焊縫在焊接過(guò)程中錘子錘擊的第一道焊縫熔合線和全部熱影響區(qū)的區(qū)域溫度為0.6倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第一道焊縫在焊接過(guò)程中錘子與焊槍之間的距離35mm，將錘子安裝在焊槍后面距離為35mm處，然后用安裝好的焊槍和錘子采用隨焊錘擊方法進(jìn)行第一道焊縫的焊接，錘子要一直錘擊第一道焊縫的所有熔合線和全部熱影響區(qū)至第一道焊縫的焊接完成為止；
[0044]三、進(jìn)行第二道焊縫的焊接:
[0045]本試驗(yàn)中第二道焊縫是有熔合線的:根據(jù)第二道焊縫在焊接過(guò)程中錘子錘擊的第二道焊縫熔合線和全部熱影響區(qū)的區(qū)域溫度為0.6倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第二道焊縫在焊接過(guò)程中錘子與焊槍之間的距離為35mm，將錘子安裝在焊槍后面距離為35mm處；根據(jù)第二道焊縫在焊接過(guò)程中與第二道焊縫相鄰的第一道焊縫的熔合線的峰值溫度為0.6倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第二道焊縫中心與第二道焊縫相鄰的第一道焊縫中心的距離為12mm，然后用安裝好的焊槍和錘子采用隨焊錘擊方法進(jìn)行第二道焊縫的焊接，錘子要一直錘擊第二道焊縫的所有熔合線和全部熱影響區(qū)至第二道焊縫的焊接完成為止；本試驗(yàn)的母材坡口也完全焊接結(jié)束。
[0046]本試驗(yàn)中所述的錘子的額定功率為200W。
[0047]本試驗(yàn)中步驟一中所述的待焊工件為兩塊不銹鋼。
[0048]圖1是采用與本試驗(yàn)相同的母材進(jìn)行多層多道焊的TIG焊接方法后的熱影響區(qū)的顯微照片，圖2是本試驗(yàn)中所用的母材不銹鋼未焊接時(shí)的顯微照片，圖3是本試驗(yàn)采用多層多道焊的隨焊錘擊方法后熱影響區(qū)的顯微照片，從圖中可以看出多層多道焊的TIG焊接后的熱影響區(qū)的晶粒平均尺寸約為80 μ m，采用本試驗(yàn)的多層多道焊的隨焊錘擊方法后的熱影響區(qū)晶粒尺寸與本試驗(yàn)中所用的母材不銹鋼未焊接時(shí)的幾乎一樣，平均值為40 μ m，從而可以看出本試驗(yàn)的多層多道焊的隨焊錘擊方法比多層多道焊的其他常規(guī)方法焊接后的熱影響區(qū)的晶粒要小50%，從而可以提高焊接接頭的力學(xué)性能。
[0049]對(duì)圖1、圖2和圖3中的材料進(jìn)行維氏硬度分析檢測(cè)，做維氏硬度測(cè)試的時(shí)候壓頭的載荷是0.2kg，結(jié)果顯示圖1中的材料的維氏硬度為25Hv0.2，圖2中的材料的維氏硬度為70Hv0.2，圖3中的材料的維氏硬度為70Hv0.2，因?yàn)橛捕仍酱?，晶粒越小，所以本試?yàn)的多層多道焊的隨焊錘擊方法比多層多道焊的其他常規(guī)方法焊接后的熱影響區(qū)的晶粒要小，從而可以提高焊接接頭的力學(xué)性能。
【權(quán)利要求】
1.一種多層多道焊的隨焊錘擊方法，其特征在于多層多道焊的隨焊錘擊方法是按以下步驟進(jìn)行的: 一、確定焊接的層數(shù)和焊接的道數(shù)； 二、進(jìn)行第一道焊縫的焊接:根據(jù)第一道焊縫在焊接過(guò)程中錘子錘擊的第一道焊縫熔合線和全部熱影響區(qū)的區(qū)域溫度為0.2倍?0.8倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第一道焊縫在焊接過(guò)程中錘子與焊槍之間的距離Cl1，將錘子安裝在焊槍后面距離為Cl1處，然后用安裝好的焊槍和錘子采用隨焊錘擊方法進(jìn)行第一道焊縫的焊接，錘子要一直錘擊第一道焊縫的所有熔合線和全部熱影響區(qū)至第一道焊縫的焊接完成為止； 三、進(jìn)行第N道焊縫的焊接: (1)、第N道焊縫有熔合線的情況:根據(jù)第N道焊縫在焊接過(guò)程中錘子錘擊的第N道焊縫熔合線和全部熱影響區(qū)的區(qū)域溫度為0.2倍?0.8倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第N道焊縫在焊接過(guò)程中錘子與焊槍之間的距離為dn，將錘子安裝在焊槍后面距離為 <處；根據(jù)第N道焊縫在焊接過(guò)程中與第N道焊縫相鄰的所有焊縫的熔合線的峰值溫度為0.5倍?0.8倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第N道焊縫中心分別與第N道焊縫相鄰的所有焊縫中心的距離，然后用安裝好的焊槍和錘子采用隨焊錘擊方法進(jìn)行第N道焊縫的焊接，錘子要一直錘擊第N道焊縫的所有熔合線和全部熱影響區(qū)至第N道焊縫的焊接完成為止； (2)、第N道焊縫沒(méi)有熔合線的情況:在焊接第N道焊縫時(shí)不用錘子錘擊； ①在第N道焊縫所在層中與第N道焊縫相鄰的焊縫中有熔合線的情況:第N道焊縫所在層中與第N道焊縫相鄰的所有焊縫中有熔合線的焊縫為焊縫I或焊縫I和II，根據(jù)第N道焊縫在焊接過(guò)程中焊縫I或焊縫I和II的熔合線的峰值溫度為0.5倍?0.8倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第N道焊縫中心與焊縫I或分別與焊縫I和II中心的距離，然后用焊槍進(jìn)行第N道焊縫的焊接； ②在第N道焊縫所在層中與第N道焊縫相鄰的焊縫中沒(méi)有熔合線的情況:用焊槍將第N道焊縫焊接在上一道焊縫相鄰的位置即可。 四、重復(fù)步驟三至整個(gè)待焊件坡口的焊接完成為止； 步驟三中所述的N為大于I的整數(shù)；每層焊縫焊接時(shí)都要先進(jìn)行最兩邊焊縫的焊接，然后從最兩邊依次向中間進(jìn)行焊接，每層焊接完成后才能進(jìn)行下一層的焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層多道焊的隨焊錘擊方法，其特征在于所有步驟中所述的錘子的額定功率大于200W。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層多道焊的隨焊錘擊方法，其特征在于步驟二中根據(jù)第一道焊縫在焊接過(guò)程中錘子錘擊的第一道焊縫熔合線和全部熱影響區(qū)的區(qū)域溫度為0.4倍?0.6倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第一道焊縫在焊接過(guò)程中錘子與焊槍之間的距離Cl1，將錘子安裝在焊槍后面距離為Cl1處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層多道焊的隨焊錘擊方法，其特征在于步驟三(I)中根據(jù)第N道焊縫在焊接過(guò)程中與第N道焊縫相鄰的所有焊縫的熔合線的峰值溫度為0.6倍?0.7倍的母材熔點(diǎn)來(lái)確定第N道焊縫中心分別與第N道焊縫相鄰的所有焊縫中心的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層多道焊的隨焊錘擊方法，其特征在于步驟一中所述的待焊工件為兩塊相同材質(zhì)的母材。
【文檔編號(hào)】B23K31/02GK103817452SQ201410100301
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】方坤, 楊建國(guó), 方洪淵, 劉雪松, 董志波, 馬然, 彭小益 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)