一種調(diào)制脈沖免清根打底焊接方法
【專利摘要】一種調(diào)制脈沖免清根打底焊接方法，包括焊前準(zhǔn)備步驟、焊接參數(shù)設(shè)定步驟和焊接施焊步驟，在所述焊接施焊的步驟中，通過在控制系統(tǒng)中設(shè)定合適的焊槍擺動(dòng)參數(shù)和脈沖參數(shù)等，控制焊槍的運(yùn)動(dòng)與焊接電參數(shù)的相互配合，實(shí)現(xiàn)焊槍擺動(dòng)與脈沖電流電壓協(xié)調(diào)起來進(jìn)行焊接，使得在脈沖的峰值期間所述焊槍擺動(dòng)到坡口單側(cè)接近母材區(qū)域進(jìn)行短路過渡打底焊接，在脈沖的基值期間所述焊槍擺動(dòng)到坡口中間區(qū)域進(jìn)行短路過渡打底焊接。本發(fā)明具有實(shí)用性強(qiáng)、實(shí)施成本低、焊接效率高、適應(yīng)范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足大多數(shù)工況的需求，能夠大幅度提高生產(chǎn)效率，易于實(shí)現(xiàn)工程化推廣，適用于中厚板雙面焊的免清根及單面焊雙面成形的焊縫的打底焊接。
【專利說明】一種調(diào)制脈沖免清根打底焊接方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化焊接方法，具體是用于中厚板雙面焊和某些需要單面焊雙 面成形工件的調(diào)制脈沖免清根打底焊接方法，屬于焊接【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 中厚板焊接在船舶、礦山機(jī)械、高壓力容器、海洋工程和重型機(jī)械等領(lǐng)域的應(yīng)用非 常廣泛，尤其在船舶行業(yè)，中厚板焊縫占70%以上。目前中厚板氣體保護(hù)焊焊接采用的焊接 工序依次為：坡口裝配清理、正面焊接、反面氣刨清根、打磨坡口、磁粉探傷、反面焊接和反 面清根；其中，坡口打磨和磁粉探傷工序大大的增加了生產(chǎn)成本，并且使用碳弧氣刨存在著 以下問題：（1)污染嚴(yán)重，碳弧氣刨過程中產(chǎn)生大量煙霧和粉塵，嚴(yán)重污染環(huán)境，影響工人 的身體健康；(2)清根后易產(chǎn)生夾碳、粘渣、銅斑及滲碳現(xiàn)象；（3)對操作技術(shù)要求較高，刨 槽尺寸和形狀難以保證。
[0003] 經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枺?01310211468. 0,名為"一種 實(shí)現(xiàn)中厚板打底焊不清根的焊接方法"的專利提供了一種中厚板雙面焊免清根的焊接方 法，該專利采用雙面雙弧不對稱焊進(jìn)行打底焊接，能夠有效的避免清根工序；但是該焊接方 法采用雙弧焊接需要足夠的空間位置，因此僅適用于兩側(cè)空間位置很大的焊縫，從而限制 了其應(yīng)用范圍。另外，還有其他一些文獻(xiàn)也公開了中厚板免清根焊接的方法，如打底焊接時(shí) 使用焊接襯墊，但是該工藝大大增加了裝配的成本，并且焊接完成后需要對襯墊進(jìn)行處理。 因此有必要對現(xiàn)有的中厚板氣體保護(hù)焊的焊接方法進(jìn)行改進(jìn)。
[0004] 當(dāng)前，在厚鋼板和鋼管焊接時(shí)，單面焊雙面成型打底焊接工藝應(yīng)用廣泛，其涉及到 鍋爐及壓力容器制造、管道安裝焊接、造船、機(jī)械制造等領(lǐng)域。與雙面焊接相比，單面焊雙面 成型打底焊接工藝省去了焊件翻轉(zhuǎn)及背面清理焊根的工序，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，焊接效率高， 尤其是在無法進(jìn)行雙面焊的場合，其優(yōu)勢更加明顯。當(dāng)前普遍應(yīng)用的單面焊雙面成形打底 焊接工藝有兩大缺陷：（1)為了保證焊縫背面成型質(zhì)量，在焊縫坡口背面粘貼各種襯墊，如 銅襯墊、陶瓷襯墊、焊劑墊等，這些單面焊背面強(qiáng)迫成形焊接中襯墊裝置的選擇和添加增加 了生產(chǎn)成本；(2)在常用的單面焊雙面自由成型打底焊接中，通常對焊接坡口尺寸、組裝間 隙和焊接工人水平提出很高的要求。
[0005] 目前焊縫打底焊工藝主要有：纖維素焊條手工打底焊、手工TIG打底焊、半自動(dòng) STT打底焊、半自動(dòng)RMD打底焊。手工焊和半自動(dòng)焊打底焊的焊道，內(nèi)外表面成形不規(guī)整，如 果填充層使用自動(dòng)焊就必須修磨根焊道，以達(dá)到基本規(guī)整，否則自動(dòng)焊難以進(jìn)行。因此自動(dòng) 打底焊是發(fā)展的必然趨勢，而且自動(dòng)打底焊在焊接速度、焊接質(zhì)量和降低焊工勞動(dòng)強(qiáng)度等 方面都具有明顯優(yōu)勢。
[0006] 盡管當(dāng)前已出現(xiàn)專用打底焊機(jī)，如STT、RMD、FASTROOT焊機(jī)等，但是此類焊機(jī)價(jià)格 都相當(dāng)高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有中厚板雙面焊及單面焊雙面成形過程中存在的工藝 復(fù)雜、空間位置受限、成本高等問題，提供一種經(jīng)濟(jì)、有效率的調(diào)制脈沖免清根打底焊接方 法，實(shí)現(xiàn)中厚板雙面焊免清根打底焊和無需襯墊的單面焊雙面成形打底焊的自動(dòng)化焊接。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0009] 一種調(diào)制脈沖免清根打底焊接方法，包括焊前準(zhǔn)備的步驟、焊接參數(shù)設(shè)定的步驟 和焊接施焊的步驟，其特征在于，在所述焊接施焊的步驟中，通過控制焊槍的運(yùn)動(dòng)與焊接電 參數(shù)的相互配合，實(shí)現(xiàn)焊槍擺動(dòng)與脈沖電流電壓協(xié)調(diào)起來進(jìn)行焊接，使得在脈沖的峰值期 間所述焊槍擺動(dòng)到坡口單側(cè)接近母材區(qū)域進(jìn)行短路過渡打底焊接，在脈沖的基值期間所述 焊槍擺動(dòng)到坡口中間區(qū)域進(jìn)行短路過渡打底焊接。
[0010] 進(jìn)一步地，所述焊前準(zhǔn)備的步驟具體為：在焊接板件上開設(shè)厚度為〇?I. 5mm的鈍 邊及坡口角度為40°?60°的X型坡口、V型坡口、單V型坡口或K型坡口，對所述坡口及 其附近的20mm范圍內(nèi)進(jìn)行打磨、除銹和除油處理，裝配成坡口間隙為2mm?6mm的待焊坡 □ 〇
[0011] 作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述X型坡口、V型坡口、單V型坡口和K型坡口適用于平焊位 置，其中，X型坡口和K型坡口適用于雙面焊免清根焊接，V型坡口和單V型坡口適用于單 面焊雙面成形打底焊接；所述的坡口間隙優(yōu)選為3. 5mm?5mm，所述的鈍邊厚度優(yōu)選為0? Imm0
[0012] 進(jìn)一步地，所述焊接參數(shù)設(shè)定的具體步驟為：根據(jù)所述焊接板件的厚度、所述坡口 間隙的大小和所述鈍邊的厚度設(shè)定的焊接參數(shù)范圍為：基值電流為40A?100A，峰值電流 為120A?200A，基值電壓為16V?19V，峰值電壓為20V?24V，脈沖頻率為IHz?IOHz，脈 沖占空比為30 %?70 %，焊槍擺動(dòng)頻率為0· 5HZ?5Hz，焊槍擺動(dòng)幅度為2mm?6mm，側(cè)壁停 留時(shí)間為0?0. 4s，焊接速度為0. 15m/min?0. 3m/min，80%Ar+20% (1)2的混合氣體的流 量為 15L/min?25L/min，其中，
[0013]

【權(quán)利要求】
1. 一種調(diào)制脈沖免清根打底焊接方法，包括焊前準(zhǔn)備的步驟、焊接參數(shù)設(shè)定的步驟和 焊接施焊的步驟，其特征在于，在所述焊接施焊的步驟中，通過控制焊槍的運(yùn)動(dòng)與焊接電參 數(shù)的相互配合，實(shí)現(xiàn)焊槍擺動(dòng)與脈沖電流電壓協(xié)調(diào)起來進(jìn)行焊接，使得在脈沖的峰值期間 所述焊槍擺動(dòng)到坡口單側(cè)接近母材區(qū)域進(jìn)行短路過渡打底焊接，在脈沖的基值期間所述焊 槍擺動(dòng)到坡口中間區(qū)域進(jìn)行短路過渡打底焊接。
2. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)制脈沖免清根打底焊接方法，其特征在于，所述焊前準(zhǔn)備的 步驟具體為：在焊接板件上開設(shè)厚度為〇?I. 5mm的鈍邊及坡口角度為40°?60°的X型 坡口、V型坡口、單V型坡口或K型坡口，對所述坡口及其附近的20mm范圍內(nèi)進(jìn)行打磨、除 銹和除油處理，裝配成坡口間隙為2_?6_的待焊坡口。
3. 如權(quán)利要求2所述的調(diào)制脈沖免清根打底焊接方法，其特征在于，所述X型坡口、V 型坡口、單V型坡口和K型坡口適用于平焊位置，其中，X型坡口和K型坡口適用于雙面焊 免清根焊接，V型坡口和單V型坡口適用于單面焊雙面成形打底焊接；所述的坡口間隙優(yōu)選 為3. 5mm?5mm，所述的鈍邊厚度優(yōu)選為0?1mm。
4. 如權(quán)利要求2所述的調(diào)制脈沖免清根打底焊接方法，其特征在于，所述焊接參數(shù)設(shè) 定的步驟具體為：根據(jù)所述焊接板件的厚度、所述坡口間隙的大小和所述鈍邊的厚度設(shè)定 的焊接參數(shù)范圍為：基值電流為40A?100A，峰值電流為120A?200A，基值電壓為16V? 19V，峰值電壓為20V?24V，脈沖頻率為IH z?IOH z，脈沖占空比為30 %?70 %，焊槍擺動(dòng) 頻率為〇? 5HZ?5H z，焊槍擺動(dòng)幅度為2mm?6臟，側(cè)壁停留時(shí)間為0?0? 4s，焊接速度為 0? 15m/min ?0? 3m/min，80% Ar+20% CO2的混合氣體的流量為 15L/min ?25L/min，其中，
式中，Tp-峰值期間，Tb-基值期間，T。一側(cè)壁停留時(shí)間。
5. 如權(quán)利要求4所述的調(diào)制脈沖免清根打底焊接方法，其特征在于，所述的焊接參數(shù) 的優(yōu)選范圍為：基值電流為40A?60A，峰值電流為150A?170A，基值電壓為16V?18V，峰 值電壓為2IV?23V，焊槍擺動(dòng)頻率為IH z?2. 5HZ，焊槍擺動(dòng)幅度為3mm?5臟，脈沖頻率為 2HZ?5HZ，脈沖占空比為40%?60%，側(cè)壁停留時(shí)間為0. 2s?0. 3s，焊接速度為0. 175m/ min ?0? 25m/min，80% Ar+20% CO2的混合氣體的流量為 15L/min ?20L/min。
6. 如權(quán)利要求4所述的調(diào)制脈沖免清根打底焊接方法，其特征在于，所述焊接施焊的 步驟具體為：施焊前保證所述焊槍位于焊縫中心線上，而后根據(jù)設(shè)定的焊接參數(shù)進(jìn)行打底 焊接，當(dāng)基值期間所述焊槍行走在所述焊縫中心線的兩側(cè)的對稱區(qū)域內(nèi)，該對稱區(qū)域的大 小是由所述脈沖占空比決定的，當(dāng)峰值期間所述焊槍行走在除基值期間的行走區(qū)域以外的 其它區(qū)域。
7. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)制脈沖免清根打底焊接方法，其特征在于，所述的調(diào)制脈沖 為由調(diào)制脈沖控制電路產(chǎn)生的矩形波，其脈沖電流和脈沖電壓在焊接過程中切換同步，并 且在峰值期間和基值期間內(nèi)該脈沖電流與脈沖電壓分別以普通直流焊接的規(guī)范參數(shù)進(jìn)行 匹配。
8. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)制脈沖免清根打底焊接方法，其特征在于，所述焊槍的擺動(dòng) 依靠具備擺動(dòng)行走功能的用于自動(dòng)化打底焊接的焊接設(shè)備實(shí)現(xiàn)，其擺動(dòng)模式為周期性對稱 模式，即從焊縫中心線上的點(diǎn)算起每半個(gè)周期的行走軌跡關(guān)于垂直所述焊縫中心線的擺動(dòng) 軌跡參照線對稱，每一個(gè)周期的行走軌跡關(guān)于該行走軌跡與焊縫中心線的交點(diǎn)對稱。
【文檔編號】B23K9/173GK104493329SQ201410667518
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】周方明, 吳興祥, 李飛翔, 朱正祥 申請人:上海滬臨重工有限公司, 滬東重機(jī)有限公司