CN103008852A - 一种埋弧焊工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对两块板厚均不大于14mm的板件进行埋弧焊的工艺，待焊接部位形成坡口后，检查二者的装配间隙使其满足要求，并在对接处背面固定衬垫，然后埋弧变速焊小车沿焊缝做匀速运动，小车上的焊丝在随小车一起做匀速运动的同时，控制焊丝相对于小车沿焊缝方向做向后匀速往复摆动,并控制焊丝摆动的幅度,使焊丝的摆弧始终处于熔池范围内；并调整焊丝高度，保证焊丝位于摆弧前点时，电弧能够直接作用于坡口根部。本发明不仅所需要的焊接电流降低，线能量随之降低，焊缝的膨胀应力减小，焊缝终端不易产生裂纹，而且电弧能持续对坡口侧壁两边加热，提高了熔敷率，提高了生产效率，同时电量和焊材的消耗减少，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及板厚不大于14mm的板件的对接焊接工艺。
背景技术
船舶建造过程中，对板厚在14mm以下的板件进行对接焊时，一般船厂主要采用以下两种方法：其一、采用半自动CO2保护焊，该方法分四道焊接完成， 四道均用半自动CO2保护焊或者前两道用半自动CO2保护焊，后两道用埋弧焊，优点是焊缝终端很少产生裂纹，缺点是焊接工序复杂、生产效率低，且因电弧不能始终在坡口侧壁两边加热，电弧能量不足，导致熔敷率低；其二、采用FCB高效焊接方法（即双弧双熔池埋弧焊），该方法焊接过程中无弧光、少烟尘、生产效率高，但其必须用双电源供电，且电流比较大，电流的增大和焊剂的保温作用导致线能量增大（线能量=电流*电压/焊接速度），进而使焊缝的膨胀应力增大，最终导致焊缝终端易产生裂纹，而且对于板厚14mm的板件，因为电弧的长度一般为3mm，无法一次到达焊缝的整个深度（14mm），所以该方法采用四层焊，分四层对焊缝进行焊接以达到焊接效果，另外电能消耗的大幅增加也会导致生产成本的提高，这对船厂来说是不利的。
发明内容
本发明旨在提供一种埋弧焊工艺，以达到提高生产效率、提高熔敷率、降低成本且焊缝终端不易产生裂纹的目的。
本发明所述的一种埋弧焊工艺，包含以下顺序的步骤：
A、将左、右两板件待焊接部位进行加工，形成坡口；
B、将左、右两板件对接，检查左、右两板件的装配间隙，使左、右两板件的装配间隙符合精度要求；
C、在左、右两板件对接处背面设置衬垫，并将衬垫固定；
D、使用埋弧自动焊小车进行焊接，焊接过程中，该小车沿焊缝做匀速运动，小车上的焊丝在随小车一起做匀速运动的同时，控制焊丝相对于小车沿焊缝方向做向后匀速往复摆动,并控制焊丝摆动的幅度,使焊丝的摆弧始终处于熔池范围内；并调整焊丝高度，保证焊丝位于摆弧前点时，电弧能够直接作用于坡口根部。
本发明所述的埋弧焊工艺，针对板厚不大于14mm的板件。焊接过程中，焊丝位于摆弧的最低处时，也即最前点时，电弧能直接作用于坡口根部，使坡口根部熔化，与熔化的焊料形成底部焊缝；随着焊丝沿焊缝方向往后摆动，此时焊丝相对于板件做减速运动，焊丝底部逐渐呈弧线抬升，电弧和熔池也沿摆弧逐渐提高，使坡口较高部分的金属熔化，与熔化的焊料形成新焊缝，填充在底部焊缝上，从而增加焊缝填充高度。焊丝在向后摆动的过程中，焊丝相对板件减速运动，熔池中熔化的金属和焊料有向前滚落的可能，然而向后摆动的电弧具有很强的挖掘力，在强挖掘力的作用下，其能够避免熔化的金属和焊料向前侧滚落；因而也就避免了因熔化的金属和焊料向前滚落第一时间接触坡口根部而形成第一道焊缝，因为这种情况形成的焊缝会因形成温度过低而质量很差，容易产生裂纹。另外，焊丝向前摆动时，相对于板件做加速运动，熔化金属及焊料由于惯性作用会留在熔池的后侧，焊丝能先于熔化金属到达熔池前点，能保证电弧能直接作用于坡口根部，使坡口根部熔化，形成底部焊缝。这种焊接方式不仅大幅提高了电弧对熔池的挖掘能力，整个焊缝的焊接通过一道焊即可完成，简化了焊接工序，提高了生产效率，而且焊接电弧对熔池的前、后两点轮流作用使得在对接焊过程中电弧持续对坡口侧壁两边加热，解决了半自动CO2保护焊中电弧能量不足的问题，熔敷率较高；相对于FCB高效焊接方法，本工艺所需要的焊接电流约为其一半，其他条件不变时，线能量也随之减少至一半，进而焊缝的膨胀应力大幅下降，焊缝终端不易产生裂纹，同时本工艺所需的电流比较小且使用单电源，消耗的电能减少，生产成本降低。
左、右板件的间隙底部距离为2-4mm，当板件间隙底部距离小于2mm时，焊丝沿焊缝前后摆动变得困难，焊丝及电弧到达不了预设的作用点，无法对熔池前、后点进行有效作用；当板件间隙底部距离大于4mm时，容易导致焊接时熔池不稳定，最终导致反面成型不良，同时焊材的使用增多也会导致生产成本的上升。
具体实施方式
实施例一
将两板件待焊接部位进行加工，形成15°的坡口；两板件对接，检查两板件的装配间隙，间隙底部距离为2mm；在对接处背面是指衬垫，并将衬垫固定；使用埋弧自动焊小车进行焊接，焊接过程中，该小车沿焊缝做匀速运动，小车上的焊丝在随小车一起做匀速运动的同时，控制焊丝相对于小车沿焊缝方向做向后匀速往复摆动,并控制焊丝摆动的幅度,使焊丝的摆弧始终处于熔池范围内；并调整焊丝高度，保证焊丝位于摆弧前点时，电弧能够直接作用于坡口根部，焊丝的摆动频率设置为100次/分钟。
FCB高效焊接方法常见的坡口角度为50°，板件间隙底部距离为6mm，本实施例坡口角度为15°，板件间隙底部距离为2mm，相比之下，需要填充的焊缝体积减小，所需要的焊材相应的减少，进一步降低了生产成本；当坡口角度小于15°，板件间隙底部距离小于2mm，焊丝沿焊缝前后摆动变得困难，焊丝及电弧到达不了预设的作用点，无法对熔池前、后点作用，影响焊接质量。
焊丝摆动频率f与焊丝的摆动线速度V的关系为V=2ΠR*f, R为焊丝的摆动半径，R为定值：焊丝前后摆动时，若摆动的频率过慢，则焊丝的摆动线速度降低，单位时间内电弧作用熔池前、后点的次数减少，熔池前、后点单位时间的受热量减少，需要焊接的时间延长，生产效率降低；若摆动的频率过快，则焊丝的摆动线速度增大，虽然单位时间内熔池前、后点的加热次数增多，但是频率过快导致电弧不稳定，有效加热次数反而会减少，熔池前、后点的加热同样得不到保障，影响焊接质量。经过多次试验表明，摆动的频率设置为100次/分钟，既能保证电弧的稳定性，又能得到较高的生产效率。
实施例二
坡口的角度设置为30°，板件间隙底部的距离为4mm；其他与实施例一相同。
相比于FCB高效焊接方法，本实施例坡口角度和板件间隙底部距离仍然较小，需要填充的焊缝体积减小，所需要的焊材相应的减少，降低了生产成本；当坡口角度大于30°，板件间隙底部距离大于4mm时，容易导致焊接时熔池不稳定，最终导致反面成型不良，同时焊材的使用增多也会导致生产成本的上升。
除以上实施例外，在满足电弧的稳定性前提下，可以通过设置小车上振荡器的周期来调整焊丝的摆动频率，振荡器周期设置的越短，焊丝的摆动频率越快，焊丝摆动的线速度越大，有助于焊接效率的提高；反之，当电弧不稳定时，将振荡器周期设置的较长，则焊丝的摆动频率变慢，焊丝摆动的线速度也变慢，使电弧回到稳定的状态。电弧的稳定性可以通过焊接电压的浮动范围来表征，在焊接过程中，焊接电压在最大值与最小值之差在1V范围内浮动时，电弧是稳定的，焊接电压的数值可以通过小车的电压表读取。
Claims (5)
1.一种埋弧焊工艺，包含以下顺序的步骤：
A、将左、右两板件需焊接部位进行加工，形成坡口；
B、将左、右两板件对接，检查左、右两板件的装配间隙，使左、右两板件的装配间隙符合精度要求；
C、在左、右两板件对接处背面设置衬垫，并将衬垫固定；
D、使用埋弧自动焊小车进行焊接，焊接过程中，该小车沿焊缝做匀速运动，小车上的焊丝在随小车一起做匀速运动的同时，控制焊丝相对于小车沿焊缝方向做向后匀速往复摆动,并控制焊丝摆动的幅度,使焊丝的摆弧始终处于熔池范围内；并调整焊丝高度，保证焊丝位于摆弧前点时，电弧能够直接作用于坡口根部。
2.根据权利要求1所述的一种埋弧焊工艺，其特征在于：步骤A坡口的角度为15-30°。
3.根据权利要求1所述的一种埋弧焊工艺，其特征在于：步骤B左、右板件的间隙底部距离为2-4mm。
4.根据权利要求1所述的一种埋弧焊工艺，其特征在于：步骤D焊丝的摆动频率为100次/分钟。
5.根据权利要求1所述的一种埋弧焊工艺，其特征在于：步骤D焊丝的摆动频率通过埋弧自动焊小车上的振荡器来设置。
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