CN104043894A - 一种提高窄间隙钨极氩弧焊焊接效率的方法 - Google Patents

一种提高窄间隙钨极氩弧焊焊接效率的方法 Download PDF

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Abstract

一种提高窄间隙钨极氩弧焊焊接效率的方法，其步骤是：1）在母材上加工具有6～12mm厚钝边的窄间隙坡口；2）将活性焊剂涂覆到坡口根部；3）用A-TIG焊接工艺进行坡口根部焊接；4）对窄间隙坡口进行填充，完成窄间隙焊接。本发明由于采用了6～12mm厚钝边的窄间隙坡口设计，从而减少了坡口的加工量和余料，节省了母材，并减少了焊缝金属填充量，节省了焊丝，而且利用了A-TIG技术的高熔深进行根部第一道焊接，保证了坡口根部和两侧的完全熔透，从而有效地提高了焊接效率和焊接质量，并且采用效率更高、质量稍逊的MIG/MAG等焊接技术进行坡口的填充和盖面，实现窄间隙组合焊接，可应用于对焊接效率有更高要求的情况。

Description

一种提高窄间隙钨极氩弧焊焊接效率的方法
技术领域
本发明属于先进制造的窄间隙焊接技术领域，具体是涉及一种提高窄间隙钨极氩弧焊焊接效率的方法。
背景技术
窄间隙焊接技术是一种先进、高效节约的制造技术，在石化、海工、核电、船舶等领域重型构件制造中大量应用。对于核电、石化、海工等安全性要求较高的构件，高质量的TIG窄间隙焊接是最重要的制造工艺之一。TIG焊接技术具有高质量、低效率的特点，适合对各种结构钢材、有色金属、特种合金等进行焊接；同时该技术易于实现自动化，符合现代制造技术的发展趋势；然而对于重型构件，焊接工时成本占据制造成本比例较高，提高焊接效率需求迫切。
对TIG窄间隙焊接技术来说，窄间隙根部焊缝焊透和坡口两侧电弧边缘区域熔透是两个关键技术因素，因此在进行TIG窄间隙焊接时，一般采用摆动电弧，结合其他焊接工艺措施保证两个关键区域的熔透。申请号为201210145588.0的中国专利申请公开了一种窄间隙焊接方法，通过特殊送气方法和焊接工艺参数的调整提高窄间隙焊接的效率和质量；专利号为ZL201220030594.7的中国专利公开了一种窄间隙焊接设备，通过对焊丝的校直、摆动和机构设计等方法提高焊接质量；申请号为201210043757.X的中国专利申请公开了一种窄间隙焊接的装置，通过电弧旋转的方式改善两侧熔透，提高窄间隙焊接质量；专利号为ZL201220112806.6的中国专利公开了一种双V型窄间隙坡口设计，解决焊接量大，容易产生焊根侧壁未熔合的问题；专利号为ZL03134356.2的中国专利公开了一种采用钛白粉、大理石等做的焊剂片，可置于窄间隙坡口两侧，保证窄间隙焊接时两侧的熔透。从以上的研究可以看出窄间隙焊接质量和效率的提高主要有以下手段：
1、通过特殊窄间隙焊接枪头和机构设计，保证窄间隙坡口内的充分加热；
2、通过控制电弧摆动或电弧旋转解决两侧和根部熔透问题；
3、通过特殊的窄间隙坡口设计，降低对窄间隙焊接设备或工艺的要求；
4、通过使用焊剂解决两侧熔透的问题。
可见现有窄间隙焊接技术提升主要是解决窄间隙焊接中的两侧熔透和提高焊接质量问题，未有对窄间隙焊接效率的显著提升，而针对TIG窄间隙坡口的设计，采用的多是“双U”或“双V”的传统坡口复合设计，其坡口钝边厚度均在0-2mm以下，坡口加工量相对较大。
A-TIG技术是一种借助活性焊剂提高焊接效率的新型TIG焊接技术，先将粉状、膏状等活性药剂在母材涂覆，TIG电弧引燃后受到活性成分拘束，使电弧热量更为集中进而可以采用更大规范焊接，提高TIG焊接的熔深和速度，进而提高焊接效率。该技术的效果已在几乎所有常规钢铁和有色金属材料焊接中得到证实。研究表明对于平位置焊接的钢铁材料，A-TIG焊的单道熔深可达12mm，然而目前尚未有公开研究将该技术与窄间隙TIG焊接应用联系起来。
发明内容
本发明的目的在于针对上述窄间隙焊接技术存在问题和不足，提供一种工艺简单、实用性强，能够提高窄间隙钨极氩弧焊焊接效率和焊接质量的方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述的提高窄间隙钨极氩弧焊焊接效率的方法，其特点是包括如下步骤：
1）在母材上加工具有6～12mm厚钝边的窄间隙坡口；
2）将活性焊剂涂覆到坡口根部；
3）用A-TIG焊接工艺进行坡口根部焊接；
4）对窄间隙坡口进行填充，完成窄间隙焊接。
其中，上述步骤3）中，坡口根部是采用A-TIG焊接工艺一次焊透；上述步骤4）中，是采用窄间隙TIG送丝填充或窄间隙MIG/MAG进行填充或窄间隙埋弧进行填充或窄间隙复合焊进行填充。
本发明由于采用了6～12mm厚钝边的窄间隙坡口设计，从而减少了坡口的加工量和余料，节省了母材，并减少了焊缝金属填充量，节省了焊丝，而且利用了A-TIG技术的高熔深进行根部第一道焊接，保证了坡口根部和两侧的完全熔透，从而有效地提高了焊接效率和焊接质量，并且采用效率更高、质量稍逊的MIG/MAG等焊接技术进行坡口的填充和盖面，实现窄间隙组合焊接，使其完全符合现代先进制造集约化和高效化的发展理念，可应用于对焊接效率有更高要求的情况。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明所述厚钝边窄间隙坡口与常规窄间隙坡口的对比示意图。
图2为本发明窄间隙焊接工艺流程图。
其中，图1中（a）和（c）分别是本发明可采用的U型窄间隙坡口和双V型窄间隙坡口，p代表钝边厚度，范围是6～12mm，α和β为窄间隙不同坡口倾角；图1中（b）和（d）为常规窄间隙坡口，p’为钝边厚度，α’和β’为窄间隙不同坡口倾角；r为圆角半径，s为母材厚度。
具体实施方式
如图2所示，本发明所述的提高窄间隙钨极氩弧焊焊接效率的方法，该方法是：首先，在待焊件上加工具有6～12mm厚钝边的窄间隙坡口；然后，将活性焊剂涂覆到坡口根部；然后，用A-TIG焊接工艺进行坡口根部焊接，即对坡口根部进行打底焊，且坡口根部是一次焊透；最后，采用窄间隙TIG送丝填充或窄间隙MIG/MAG进行填充或窄间隙埋弧进行填充或窄间隙复合焊进行填充或其它填充方式对窄间隙坡口进行填充，完成窄间隙焊接。
焊接的其他工艺参数无需特殊设置，不损害过程的自动控制。
本发明能够应用于碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金等各种金属焊接，实施例1-6分别列举了各种材料窄间隙A-TIG焊接设计，以及窄间隙焊缝根部和两侧熔透的情况。
实施例1：
针对直径300mm、壁厚40mm的20#钢进行焊接，采用双V型钝边为6mm的坡口，打底焊接主要参数为峰值电流155-170A，电压12.5V，焊接速度90mm/min，弧长2.5mm，填充时焊接电流130-150A，送丝速度500mm/min，其他参数不变，焊接完成后接缝底部焊透，两侧熔透，超声检测无缺陷。
实施例2：
针对厚度为100mm的Q235钢进行焊接，采用U型坡口，钝边为12mm，打底焊的主要参数为峰值电流280A，焊接速度75mm/min，弧长3.0mm，填充时电流峰值150A，送丝速度600mm/min，其他参数不变，焊接完成后接缝底部焊透，两侧熔透，超声检测无缺陷。
实施例3：
针对长500mm，宽200mm，壁厚为40mm的304不锈钢板焊接，采用双V型坡口，钝边为10mm，打底焊接主要参数为峰值电流235A，焊接速度70mm/min，弧长3.0mm，填充时峰值电流145A，送丝速度450mm/min，其他参数不变，焊接完成后接缝底部焊透，两侧熔透，超声检测无缺陷。
实施例4：
针对直径为319mm壁厚为40mm的304不锈钢管道焊接，采用U型坡口，钝边为8mm，打底焊接主要参数为峰值电流150-200A，焊接速度60-75mm/min，填充时峰值电流为135-145A，送丝速度400mm/min，其他参数不变，焊接完成后接缝底部焊透，两侧熔透，超声检测无缺陷。
实施例5：
针对长为500mm，宽250mm，厚为30mm的TC4钛合金焊接，采用U型坡口，钝边为6mm，打底焊接主要参数为峰值电流140A，，焊接速度70-80mm/min，填充时峰值电流为125A，送丝速度450mm/min，其他参数不变，焊接完成后接缝底部焊透，两侧熔透，超声检测无缺陷。
实施例6：
针对长为500mm，宽250mm，厚为35mm的5052-H112铝合金焊接，采用U型坡口，钝边为6mm，采用方波交流焊接，打底焊接主要参数为峰值电流220A，焊接速度75-85mm/min，填充时峰值电流为180A，送丝速度500mm/min，其他参数不变，焊接完成后接缝底部焊透，两侧熔透，超声检测无缺陷。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (3)

1.一种提高窄间隙钨极氩弧焊焊接效率的方法，其特征在于包括如下步骤：
1）在母材上加工具有6～12mm厚钝边的窄间隙坡口；
2）将活性焊剂涂覆到坡口根部；
3）用A-TIG焊接工艺进行坡口根部焊接；
4）对窄间隙坡口进行填充，完成窄间隙焊接。
2.根据权利要求1所述的提高窄间隙钨极氩弧焊焊接效率的方法，其特征在于上述步骤3）中，坡口根部是采用A-TIG焊接工艺一次焊透。
3.根据权利要求1所述的提高窄间隙钨极氩弧焊焊接效率的方法，其特征在于上述步骤4）中，是采用窄间隙TIG送丝填充或窄间隙MIG/MAG进行填充或窄间隙埋弧进行填充或窄间隙复合焊进行填充。
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