CN110666290A - 一种u形肋角焊缝全熔透焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种U形肋角焊缝全熔透焊接方法，先进行内侧角焊缝焊接，再进行外侧角焊缝焊接；内侧角焊缝焊接采用平角位焊接，焊枪与水平面成40°夹角；外侧角焊缝焊接采用二道船位焊接，第一道船位焊接，焊枪与面板夹角25‑35°，前倾角10°，第二道船位焊接，焊枪与面板夹角50‑55°。本发明先平角位焊接内侧角焊缝，后船位焊接外侧角焊缝，利用内侧角焊缝焊角为外侧角焊缝提供衬托，在实现熔透的同时避免焊漏；焊接角度的特殊设置，便于外侧角焊缝与内侧角焊缝搭接，实现熔透，同时不会出现夹渣、咬边或焊漏缺陷等问题，确保焊缝外观成形良好，提高焊缝质量。
Description
技术领域
本发明属于桥梁钢结构焊接技术领域，尤其是一种U形肋角焊缝全熔透焊接方法。
背景技术
正交异性U形肋板单元由于其重量轻、承载能力好的特点，在桥梁钢结构领域得到普遍应用；但是U形肋板单元存在容易发生疲劳裂纹，是影响该类型桥梁钢结构运行寿命和安全性的主要因素。
传统U形肋角焊缝采用单面焊、部分熔透焊接。由于在焊根处未熔透，且不同部位熔深不同，存在较大的应力集中，是疲劳裂纹现象最突出的部位。因此，研究实现U肋角焊缝全熔透焊接的工艺方法是解决焊根疲劳问题的途径之一。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种U形肋角焊缝全熔透焊接方法，在免清根的状态下实现U形肋角焊缝的全熔透焊接。
一种U形肋角焊缝全熔透焊接方法，先进行内侧角焊缝焊接，再进行外侧角焊缝焊接；内侧角焊缝焊接采用平角位焊接，焊枪与水平面成40°夹角；外侧角焊缝焊接采用二道船位焊接，第一道船位焊接，焊枪与面板成25-35°夹角，前倾角10°，第二道船位焊接，焊枪与面板成50-55°夹角。
优选的，U形肋角焊缝坡口角度52-55°，坡口钝边1.5-2.5mm，根部与面板之间的间隙控制在1mm以内。
优选的，U形肋内侧角焊缝采用富氩气体保护焊，焊丝为ER50-6，直径1.2mm，焊丝与U形肋根部距离0-1.2mm；焊接规范参数为电流300-340A，电弧电压31-35V，焊速38-42cm/min。
优选的，U形肋外侧角焊缝第一道船位焊接，焊接规范参数为电流320-380A，电弧电压33-36V，焊速50-60cm/min，摆动幅度2mm，摆动频率180次/min，CO2气体流量20-25L/min。
优选的，U形肋外侧角焊缝第二道焊接，焊接规范参数为电流320-350A，电弧电压35-39V，焊速35-45cm/min，摆动幅度5mm，摆动频率120次/min、CO2保护气体流量20-25L/min。
优选的，U形肋外侧角焊缝采用具有电弧跟踪功能的焊接机器人进行摆动焊接，准确跟踪焊缝位置，焊接时摆动幅度和频率可控；采用药芯焊丝CO2气体保护焊，焊丝牌号为GFL-70C，直径1.4mm。
本发明的有益效果：1、先平角位焊接内侧角焊缝，后船位焊接外侧角焊缝，利用内侧角焊缝焊角为外侧角焊缝提供衬托，在实现熔透的同时避免焊漏；2、采用特定工艺参数平角位焊接内侧角焊缝，使得内焊缝成形良好又具有一定的熔深，有利于外侧角焊缝与内侧角焊缝的搭接，从而易于焊透；3、采用特定工艺参数船位焊接外侧坡口角焊缝，第一道焊缝的特定工艺参数便于外侧角焊缝与内侧角焊缝搭接，实现熔透，同时不会出现夹渣、咬边或焊漏缺陷等问题，第二道焊缝的特定工艺参数确保焊缝外观成形良好，提高焊缝质量。
附图说明
图1是U形肋与面板的组装示意图；
图2是U形肋两侧铣坡口结构示意图；
图3是内角焊缝焊接示意图；
图4是第一道外角焊缝焊接示意图；
图5是前倾角示意图；
图6是第二道外角焊缝焊接示意图；
图7为焊接示例效果图；
图8为问题焊接效果图一；
图9为问题焊接效果图二；
图10为问题焊接效果图三。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种U形肋角焊缝全熔透焊接方法，包括以下步骤：
1、组装U形肋和面板，如图1所示，其中U形肋两侧铣边加工坡口，坡口角度α控制在52-55°，钝边P控制在1.5-2.5mm，根部与面板之间的间隙b控制在1mm以内，如图2所示。钝边尺寸小于1.5mm容易焊漏，大于2.5mm不易于熔透。
2、内角焊缝焊接臂伸入U形肋内侧进行内侧角焊缝焊接，内侧角焊缝焊接采用平角位焊接，如图3所示，焊枪与面板夹角β控制在40-45°；采用85%Ar+15%CO2的富氩气体保护焊，焊丝为ER50-6，直径1.2mm，焊丝与U形肋根部距离L控制在0-1.2mm；焊接规范参数为电流300-340A，电弧电压31-35V，焊速38-42cm/min。保护气体采用85%Ar+15%CO2的比例，保证在飞溅较小的情况下，还具有一定的熔深；焊枪与面板夹角β控制在40-45°，中线附近偏向面板，保证焊缝成形的同时有利于提高熔深；焊丝与U形肋根部距离L控制在0-1.2mm，避免U肋侧咬边；焊接电流300~340A，小于这一范围飞溅较大，大于这一范围易焊漏；38-42cm/min的焊接速度利于得到合适的焊角尺寸。
3、内角焊缝焊接完成后，将板单元转移到焊接机器人的反变形胎架上，预置反面形并翻转到38°船位；
4、焊接机器人进行第一道外侧角焊缝焊接，如图4、图5所示，焊枪与面板夹角θ1控制在25-35°，前倾角θ2为10°；焊接规范参数为电流320-380A，电弧电压33-36V，焊速50-60cm/min，摆动幅度2mm，摆动频率180次/min，CO2气体流量20-25L/min。焊枪与面板的夹角θ1和前倾角θ2在设备能力范围内尽可能小，更利于熔透；焊接电流320-380A大于常规选择，有利于熔透，超过这一范围又易焊漏，电弧电压及焊速与焊接电流相匹配，获得较好熔深；摆动幅度与坡口尺寸相匹配，摆动频率与摆动幅度相匹配，获得良好的焊缝外观。
5、焊接机器人进行第二道外侧角焊缝焊接，如图6所示，焊枪与面板夹角θ3控制在50-55°；焊接规范参数为电流320-350A，电弧电压35-39V，焊速35-45cm/min，摆动幅度5mm，摆动频率120次/min、CO2保护气体流量20-25L/min。焊接电流320-350A与第一道外侧角焊缝焊接电流相匹配，可填满坡口又不至于因焊角过大浪费焊材，电弧电压与焊速与焊接电流相匹配，获得良好焊缝外观；焊枪与面板夹角θ3控制在50-55°，居中稍微偏U肋，利于获得良好焊缝外观；摆动幅度与需要的焊缝宽度相匹配，摆动频率与摆动幅度相匹配。
步骤4和步骤5中，U形肋外侧角焊缝采用具有电弧跟踪功能的焊接机器人进行摆动焊接，准确跟踪焊缝位置，焊接时摆动幅度和频率可控；采用药芯焊丝CO2气体保护焊，焊丝牌号为GFL-70C，直径1.4mm。
本发明先平角位焊接内侧角焊缝，后船位焊接外侧角焊缝，利用内侧角焊缝焊角为外侧角焊缝提供衬托，在实现熔透的同时避免焊漏。焊接角度的特殊设置，便于外侧角焊缝与内侧角焊缝搭接，实现熔透，同时不会出现夹渣、咬边或焊漏缺陷等问题，确保焊缝外观成形良好，提高焊缝质量；具体的焊接规范参数用于辅助配合，更好地实现内外侧角焊缝搭接和熔透效果。
具体示例描述如下：
①内侧角焊缝焊接: 采用85%Ar+15%CO2的富氩气体保护焊，焊丝为ER50-6，直径1.2mm；焊枪与面板夹角β=42°，焊丝与U形肋根部距离L=0.8mm，焊接电流为320A，焊接电压为33V，焊接速度为40cm/min。
②外侧角焊缝第一道船位焊接：焊接电流350A、电弧电压34V、焊速55cm/min，焊枪与面板夹角θ1=30°、前倾角θ2=10°、摆动幅度2mm、摆动频率180次/min、CO2气体流量20-25L/min。
③外侧角焊缝第二道船位焊接：焊接电流330A、电弧电压37V、焊速40cm/min、焊枪与面板夹角θ3=52°、摆动幅度5mm、摆动频率120次/min、CO2气体流量20-25L/min。
示例U形肋焊接效果如图7所示，可以看到根部熔透良好，焊缝外观也很好。焊接效果图8对应的问题是，钝边过大（3mm），根部未熔透；外侧角焊缝仅焊接1道，焊缝表面凸度过大，外观成型不好。焊接效果图9对应的问题是，钝边过大（3mm），根部未熔透；外侧角焊缝第一道焊接没有设置前倾角，熔深小，外侧角焊缝第二道焊接电压过小（34V），速度过快（50cm/min）,导致焊缝外观成型不好。焊接效果图10对应的问题是，外侧角焊缝第一道焊接没有设置前倾角，没有完全熔透，外侧角焊缝第二道焊枪与面板角度过大,焊缝外观成形不好。
按照示例焊接的正交异性U形肋板单元，经相关机构检测，焊缝硬度200-230HV10，热影响区硬度210-230HV10，母材硬度175-195HV10，符合≤380HV10的技术要求；根部全熔透。
最后，还需要注意的是，以上列举仅是本发明一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种U形肋角焊缝全熔透焊接方法，其特征在于，先进行内侧角焊缝焊接，再进行外侧角焊缝焊接；内侧角焊缝焊接采用平角位焊接，焊枪与水平面成40°夹角；外侧角焊缝焊接采用二道船位焊接，第一道船位焊接，焊枪与面板夹角25-35°，前倾角10°，第二道船位焊接，焊枪与面板夹角50-55°。
2.根据权利要求1的U形肋角焊缝全熔透焊接方法，其特征在于，U形肋角焊缝坡口角度52-55°，坡口钝边1.5-2.5mm，根部与面板之间的间隙控制在1mm以内。
3.根据权利要求2的U形肋角焊缝全熔透焊接方法，其特征在于，U形肋内侧角焊缝采用富氩气体保护焊，焊丝为ER50-6，直径1.2mm，焊丝与U形肋根部距离0-1.2mm；焊接规范参数为电流300-340A，电弧电压31-35V，焊速38-42cm/min。
4.根据权利要求2的U形肋角焊缝全熔透焊接方法，其特征在于，U形肋外侧角焊缝第一道船位焊接，焊接规范参数为电流320-380A，电弧电压33-36V，焊速50-60cm/min，摆动幅度2mm，摆动频率180次/min，CO2气体流量20-25L/min。
5.根据权利要求2的U形肋角焊缝全熔透焊接方法，其特征在于，U形肋外侧角焊缝第二道焊接，焊接规范参数为电流320-350A，电弧电压35-39V，焊速35-45cm/min，摆动幅度5mm，摆动频率120次/min、CO2保护气体流量20-25L/min。
6.根据权利要求4或5的U形肋角焊缝全熔透焊接方法，其特征在于，U形肋外侧角焊缝采用具有电弧跟踪功能的焊接机器人进行摆动焊接，准确跟踪焊缝位置，焊接时摆动幅度和频率可控；采用药芯焊丝CO2气体保护焊，焊丝牌号为GFL-70C，直径1.4mm。
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