適于20～45mm厚板的氣電立焊工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種本發(fā)明所設(shè)計(jì)的適于20～45mm厚板的氣電立焊工藝，它包括如下步驟：先在兩塊待焊接厚板正面?zhèn)确謩e加工出子坡口，按焊縫要求將兩塊待焊接厚板裝配在一起，使兩塊待焊接厚板正面?zhèn)鹊淖悠驴诮M合形成梯形正面坡口；然后對(duì)兩塊待焊接厚板的梯形正面坡口進(jìn)行氣電立焊，形成正面焊縫；再在兩塊連為一體的待焊接厚板反面?zhèn)燃庸こ雠c梯形正面坡口相背的梯形反面坡口；最后對(duì)兩塊待焊接厚板的梯形反面坡口進(jìn)行氣電立焊或常規(guī)電弧焊，即可完成20～45mm厚板的焊接加工。本工藝節(jié)約了焊接成本，減少了焊縫因墊襯熔入焊液而被污染的現(xiàn)象，保證了焊縫力學(xué)性能。本工藝容易實(shí)現(xiàn)，焊接效率高，焊縫質(zhì)量好。
【專利說明】適于20~45圖厚板的氣電立焊工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域焊接技術(shù)，具體地指一種適于20~45mm厚板的氣電立焊工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]氣電立焊(electro-gas welding)是由普通熔化極氣體保護(hù)焊和電洛焊發(fā)展而形成的一種熔化極氣體保護(hù)電弧焊方法，焊接位置垂直或接近垂直，電弧軸線方向與焊縫熔深方向成直角。焊接時(shí)，在焊件I的焊縫1.1正面采用銅滑塊，焊縫的背面采用水冷擋塊或襯墊，藥芯焊絲送入焊件I和擋塊3形成的凹槽中，熔池5四面受到約束，焊縫1.1強(qiáng)制一次成形，如圖1示意，其優(yōu)點(diǎn)是:生產(chǎn)率高,成本低。
[0003]在氣電立焊工藝中，焊接線能量是一項(xiàng)重要參數(shù)。氣電立焊線能量公式為E = I/k.US，其中:k為焊絲的熔化系數(shù)，U為焊接電壓，S為坡口截面積；可見，坡口截面積S對(duì)焊縫線能量即熱輸入量的大小有關(guān)鍵的影響。為了能使焊槍6，包括導(dǎo)電嘴6.1、保護(hù)氣噴嘴6.2等能在焊接面的坡口中作有效運(yùn)動(dòng)，焊接處一般設(shè)計(jì)為梯形坡口。所以焊縫的焊接線能量一般都在35kJ/cm以上，隨著坡口面積變大，線能量可達(dá)幾百kj/cm。
[0004]國(guó)內(nèi)大部分大線能量用鋼的線能量一般要求為lOOkJ/cm左右，當(dāng)待焊接工件的板厚低于20mm時(shí)，焊接面采用單側(cè)梯形坡口，單側(cè)梯形坡口焊接線能量一般為lOOkJ/cm左右，如圖2所示； 但當(dāng)板厚大于20mm時(shí)，單側(cè)梯形坡口必然會(huì)產(chǎn)生過大的焊接線能量，為了使焊接線能量保持在lOOkJ/cm左右，往往采用雙側(cè)梯形坡口，如圖3所示。但是，如果采用雙側(cè)梯形坡口，焊接正面?zhèn)群缚p時(shí)，反面?zhèn)刃枰b配冷卻擋塊或墊塊，與正面?zhèn)壤鋮s擋塊配合形成凹槽，防止焊液流出；因此必須將冷卻擋塊做成與反面?zhèn)绕驴谛螤钕噙m應(yīng)匹配的形狀，一旦坡口形狀改變，冷卻擋塊或墊塊的形狀和尺寸就得隨之而變；且無論是在加工坡口還是冷卻擋塊或墊塊時(shí)，均會(huì)有誤差，冷卻擋塊或墊塊與反面?zhèn)绕驴谛螤钕噙m應(yīng)和匹配就比較困難，導(dǎo)致準(zhǔn)備工作較為復(fù)雜，成本高，也容易產(chǎn)生因加工誤差帶來的不匹配，使氣電立焊過程不穩(wěn)定和不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有氣電立焊工藝中存在的缺陷，提供一種提高焊接效率，優(yōu)化焊縫接頭性能，保證焊縫力學(xué)性能的適于20~45mm厚板的氣電立焊工藝。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的適于20~45mm厚板的氣電立焊工藝，其特殊之處在于，它包括如下步驟:
[0007]I)先在兩塊待焊接厚板正面?zhèn)确謩e加工出子坡口，按焊縫要求將兩塊待焊接厚板裝配在一起，使兩塊待焊接厚板正面?zhèn)鹊淖悠驴诮M合形成梯形正面坡口 ；
[0008]2)然后對(duì)兩塊待焊接厚板的梯形正面坡口進(jìn)行氣電立焊，形成正面焊縫；
[0009]3)再在兩塊連為一體的待焊接厚板反面?zhèn)燃庸こ雠c梯形正面坡口相背的梯形反面坡口 ；[0010]4)最后對(duì)兩塊待焊接厚板的梯形反面坡口進(jìn)行氣電立焊或常規(guī)電弧焊，即可完成20?45mm厚板的焊接加工。
[0011]進(jìn)一步地，所述步驟2)中，正面焊接時(shí)在兩塊待焊接厚板反面?zhèn)扰c梯形正面坡口相對(duì)處裝配有冷卻擋塊。
[0012]優(yōu)選地，所述冷卻擋塊為通用型平擋塊或平墊襯。
[0013]進(jìn)一步地，所述步驟3)中，在加工出梯形反面坡口的同時(shí)，也將正面焊縫表面加
工平整。
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟4)中，反面焊接時(shí)在兩塊待焊接厚板正面?zhèn)葘?duì)應(yīng)于正面焊縫處裝配有冷卻擋塊。
[0015]優(yōu)選地，所述氣電立焊的正面焊縫線能量控制在95?105kJ/cm。
[0016]優(yōu)選地，所述梯形正面坡口的頂部寬度a = 1.6?1.8cm、底部寬度c = 0.4?
0.6cm、坡口深度d = 2.0?2.2cm ;所述梯形反面坡口的頂部寬度b = 1.2?1.4cm、底部寬度 c = 0.4 ?0.6cm、坡 口深度 e = 0.3 ?2.2cm。
[0017]進(jìn)一步地,所述梯形正面坡口的兩斜面夾角α =40?60° ,所述梯形反面坡口的兩斜面夾角β = 35?50°。
[0018]進(jìn)一步地，所述步驟4)中，對(duì)于20?30mm的待焊接厚板，采用常規(guī)電弧焊。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:所設(shè)計(jì)的適于20?45mm厚板的氣電立焊工藝，在進(jìn)行氣電立焊時(shí)，尤其是對(duì)厚度為20?45mm工件進(jìn)行焊接時(shí)能夠保持其主焊縫的有效線能量為lOOkJ/cm左右，避免了因線能量控制不當(dāng)，如線能量過大引起的焊接接頭性能惡化、或是線能量過小導(dǎo)致焊接效率降低的情況；在焊接正面?zhèn)葧r(shí)，反面?zhèn)认炔婚_坡口，可起到冷卻塊，即自襯、自冷的作用，不再需要加工與反面坡口形狀相匹配的梯形冷卻擋塊；尤其是在工件較薄時(shí)，反面只需常規(guī)的平襯即可，方便、高效，節(jié)約了焊接成本；減少了焊縫因墊襯熔入焊液而被污染的現(xiàn)象，保證了焊縫力學(xué)性能。本工藝容易實(shí)現(xiàn)，焊接效率高，焊縫質(zhì)量好，可廣泛適用于20?45mm規(guī)格厚板的焊接加工。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為傳統(tǒng)氣電立焊工藝原理不意圖；
[0021]圖2為傳統(tǒng)氣電立焊工藝焊接面采用單側(cè)坡口時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為傳統(tǒng)氣電立焊工藝焊接面采用雙側(cè)坡口焊接正面?zhèn)葧r(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為改進(jìn)后的氣電立焊工藝工件雙側(cè)坡口參數(shù)示意圖；
[0024]圖5為改進(jìn)后的氣電立焊工藝工件梯形正面坡口加工示意圖；
[0025]圖6為改進(jìn)后的氣電立焊工藝工件正面?zhèn)群附邮疽鈭D；
[0026]圖7為改進(jìn)后的氣電立焊工藝工件梯形反面坡口加工示意圖；
[0027]圖8為改進(jìn)后的氣電立焊工藝工件反面?zhèn)群附邮疽鈭D。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0029]圖1?3為傳統(tǒng)氣電立焊工藝示意圖，其結(jié)構(gòu)已在前文論述，在此不再贅述。
[0030]如圖4?6所示，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的適于20?45mm厚板的氣電立焊工藝，它包括如下步驟:
[0031]I)先在兩塊待焊接厚板I正面?zhèn)确謩e加工出子坡口，按焊縫要求將兩塊待焊接厚板I裝配在一起，使兩塊待焊接厚板I正面?zhèn)鹊淖悠驴诮M合形成梯形正面坡口 2 ；
[0032]2)由于反面?zhèn)葲]加工坡口，可起到強(qiáng)迫焊液成形的作用，如有需要，也可在兩塊待焊接厚板I反面?zhèn)扰c梯形正面坡口 2相對(duì)處裝配冷卻擋塊3，冷卻擋塊3可為通用型平擋塊或平墊襯；然后對(duì)兩塊待焊接厚板I的梯形正面坡口 2進(jìn)行氣電立焊，形成正面焊縫2a ；
[0033]3)再在兩塊連為一體的待焊接厚板I反面?zhèn)燃庸こ雠c梯形正面坡口 2相背的梯形反面坡口 4 ;在加工出梯形反面坡口 4的同時(shí)，也將正面焊縫2a表面加工平整，以便在焊接反面?zhèn)葧r(shí)在正面?zhèn)葘?duì)應(yīng)位置放置冷卻擋塊3 ;如果想得到完整焊縫，正面焊縫2a也可不加工平整，但可能會(huì)略為影響在正面放置冷卻擋塊3 ；
[0034]4)最后，在兩塊待焊接厚板I正面?zhèn)葘?duì)應(yīng)于正面焊縫2a處裝配冷卻擋塊3，對(duì)兩塊待焊接厚板I的梯形反面坡口進(jìn)行氣電立焊或常規(guī)電弧焊；當(dāng)板厚較薄時(shí)，反面坡口無需采用氣電立焊時(shí)，也可用其它電弧焊完成。 [0035]通過上述步驟，即可完成20~45mm厚板的焊接加工。
[0036]作為優(yōu)選方案，氣電立焊的正面焊縫線能量控制在95~105kJ/cm，最佳方案為100kJ/cm。梯形正面坡口 2的頂部寬度a = 1.6~1.8cm、底部寬度c = 0.4~0.6cm、坡口深度d = 2.0~2.2cm ;梯形反面坡口 4的頂部寬度b = 1.2~1.4cm、底部寬度c = 0.4~
0.6cm、坡口深度e = 0.3~2.2cm ;梯形正面坡口 2的兩斜面夾角α =40~60° ,梯形反面坡口 4的兩斜面夾角β = 35~50°。
[0037]對(duì)不同板厚的工件，正面焊縫線能量保持lOOkJ/cm左右，當(dāng)正面開口寬度a =
1.7cm、開口底部寬度c = 0.5cm時(shí)，正、反兩面坡口深度分配，及反面?zhèn)群附臃椒ㄈ绫?。
[0038]表1
[0039]
序號(hào)板厚正面深度正面線能量反面深度反面焊接方法及線能量 (cm) d(cm)kJ/cme(cm)
12.22.2103O/
22.52.21030.3電弧焊
32.8 2.21030.6電弧焊
43.22.1981.1氣電立焊，51kJ/cm
53.6 2.1981.5氣電立焊，70kJ/cm
64.0 2.1981.9氣電立焊，89kJ/cm
74.4 2.21032.2氣電立焊，100kJ/cm
[0040]采用上述工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)際加工，經(jīng)檢測(cè)均可得到焊縫成形良好的焊縫，探傷全部合格。
[0041]通過對(duì)25mm及40mm規(guī)格某鋼種，成分如表2，進(jìn)行氣電立焊試驗(yàn)，焊縫成形良好，焊接接頭超聲探傷合格，焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，結(jié)果均較為理想。
[0042]表2
【權(quán)利要求】
1.一種適于20?45mm厚板的氣電立焊工藝，其特征在于:它包括如下步驟: 1)先在兩塊待焊接厚板(I)正面?zhèn)确謩e加工出子坡口，按焊縫要求將兩塊待焊接厚板(I)裝配在一起，使兩塊待焊接厚板(I)正面?zhèn)鹊淖悠驴诮M合形成梯形正面坡口(2)； 2)然后對(duì)兩塊待焊接厚板(I)的梯形正面坡口(2)進(jìn)行氣電立焊，形成正面焊縫(2a)； 3)再在兩塊連為一體的待焊接厚板(I)反面?zhèn)燃庸こ雠c梯形正面坡口(2)相背的梯形反面坡口⑷； 4)最后對(duì)兩塊待焊接厚板(I)的梯形反面坡口進(jìn)行氣電立焊或常規(guī)電弧焊，即可完成20?45mm厚板的焊接加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于20?45mm厚板的氣電立焊工藝，其特征在于:所述步驟2)中，正面焊接時(shí)在兩塊待焊接厚板(I)反面?zhèn)扰c梯形正面坡口(2)相對(duì)處裝配有冷卻擋塊⑶。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適于20?45mm厚板的氣電立焊工藝，其特征在于:所述冷卻擋塊(3)為通用型平擋塊或平墊襯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于20?45mm厚板的氣電立焊工藝，其特征在于:所述步驟3)中，在加工出梯形反面坡口(4)的同時(shí)，也將正面焊縫(2a)表面加工平整。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的適于20?45mm厚板的氣電立焊工藝,其特征在于:所述步驟4)中，反面焊接時(shí)在兩塊待焊接厚板(I)正面?zhèn)葘?duì)應(yīng)于正面焊縫(2a)處裝配有冷卻擋塊(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的適于20?45mm厚板的氣電立焊工藝,其特征在于:所述氣電立焊的正面焊縫線能量控制在95?105kJ/cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的適于20?45mm厚板的氣電立焊工藝,其特征在于:所述梯形正面坡口(2)的頂部寬度a = 1.6?1.8cm、底部寬度c = 0.4?0.6cm、坡口深度d = 2.0?2.2cm ;所述梯形反面坡口(4)的頂部寬度b = 1.2?1.4cm、底部寬度c = 0.4 ?0.6cm、坡 口深度 e = 0.3 ?2.2cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的適于20?45mm厚板的氣電立焊工藝,其特征在于:所述梯形正面坡口(2)的兩斜面夾角α =40?60°，所述梯形反面坡口(4)的兩斜面夾角β = 35?50°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的適于20?45mm厚板的氣電立焊工藝,其特征在于:所述步驟4)中，對(duì)于20?30mm的待焊接厚板(I)，采用常規(guī)電弧焊。
【文檔編號(hào)】B23K9/235GK103934541SQ201410187263
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】黃治軍, 陳浮, 胡家國(guó), 鄭江鵬 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司