CN111037040B - 一种提高金属屈服型阻尼器疲劳性能的焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及熔化极氩弧焊和CO2气体保护电弧焊的焊接技术领域，具体涉及一种提高金属屈服型阻尼器疲劳性能的焊接工艺。该焊接工艺包括：焊前准备，根据钢板厚度制备相应的V型坡口，坡口角度45°，对坡口边缘和内侧打磨光滑；打底焊接：用气体保护焊将各部件进行点固焊组装，焊缝预制对接间隙为2mm，然后将所述焊缝间隙焊透；工艺采用一边气体保护焊，一边脉冲焊接；角接机器人焊接：将翼缘板与连接板焊接，耗能板与翼缘板焊接,连接板与耗能板焊接，翼缘板与筋板焊接和耗能板与筋板焊接。本发明通过机器人焊接阻尼器，降低焊缝中组织晶粒尺寸，避免淬硬组织，提高阻尼器抗疲劳性能，保证焊缝的质量，且能大幅提高生产效率。

Description

一种提高金属屈服型阻尼器疲劳性能的焊接工艺
技术领域
本发明涉及熔化极氩弧焊和CO2气体保护电弧焊的焊接技术领域，具体涉及一种提高金属屈服型阻尼器疲劳性能的焊接工艺。
背景技术
金属屈服型阻尼器由于对结构抗震能够得到很好的改善，所以，金属屈服型阻尼器在抗震结构中的设计至关重要。金属屈服型阻尼器是依靠金属材料(如低屈服点的钢，结构钢，或者合金)的非弹性塑性变形来消耗地震中的能量。金属屈服型阻尼器的结构简单，制造方便，非弹性塑性变形消能能力强，制造成本较低。目前在金属屈服型阻尼器的焊接生产中主要是采用手工气体保护焊，很少涉及机器人的自动化焊接，因为每个焊接操作者的水平不一样，所以很难保证每个阻尼器的焊缝质量一样，而且焊缝中组织晶粒尺寸较大，容易淬硬组织，很难保证每个金属阻尼器的疲劳寿命都能达到设计的要求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供了一种提高金属屈服型阻尼器疲劳性能的焊接工艺，通过机器人焊接阻尼器，降低焊缝中组织晶粒尺寸，避免淬硬组织，提高阻尼器抗疲劳性能，保证焊缝的质量，且能大幅提高生产效率。
本发明的技术方案是这样实现的：一种提高金属屈服型阻尼器疲劳性能的焊接工艺，包括以下步骤：
S1)焊前准备：连接板、翼缘板的材料选用Q355低合金钢，筋板的材料选用Q235或Q355低合金钢，耗能板选用LY低碳钢；根据钢板厚度制备相应的V 型坡口，坡口角度45°，对坡口边缘和内侧打磨光滑；
S2)打底焊接：
用气体保护焊将各部件进行点固焊组装，焊缝预制对接间隙为2mm，然后将所述焊缝间隙焊透；工艺采用一边气体保护焊，一边脉冲焊接，气体保护焊送丝速度7.0m/min，焊接速度0.65m/min，脉冲焊接送丝速度7.0m/min，焊接速度0.7m/min；
S3)角接机器人焊接：
将左右两侧的翼缘板与上下两端的连接板焊接，机器人送丝速度3.5m/min，焊接速度0.5m/min，左右停留时间0.5s，长度4mm，偏转3mm，焊枪角度120°；
耗能板与左右两侧的翼缘板焊接,机器人送丝速度2.5m/min，焊接速度 0.5m/min，左右停留时间0.1s，长度2.9mm，偏转4.2mm，焊枪角度70°；
左右两侧的翼缘板与之间的筋板焊接,送丝速度2.0m/min，焊接速度0.9 m/min，上到边停留时间0.35s，下到边停留时间0.2s，长度2.5mm，偏转0.5mm；
上下两端的连接板与之间的耗能板焊接，送丝速度2.5m/min，焊接速度 0.4m/min，上到边停留时间0.45s，下到边停留时间0.25s，长度2.5mm，偏转 0.5mm。
所述打底焊接和角接机器人焊接过程中，包括内根焊、热焊、填充焊和盖面焊，焊接材料选用H08Mn2SiA焊丝，直径Φ1.2mm，焊丝的干伸长度15mm。
所述步骤S2)打底焊接时，耗能板与翼缘板(3)的焊接电流278A，电压： 25.5V；翼缘板与连接板的焊接电流278A,电压：27.6V。
所述气体保护焊中保护气体的比例为82％的Ar和18％的CO2，气体流量 15L/min，与焊接方向呈45°的角度将保护气体均匀稳定的送入到焊接区域。
所述步骤S2)打底焊接，工艺采用脉冲对称焊接时，送丝速度5m/min，焊接速度0.35m/min。
所述步骤S3)角接机器人焊接过程中，在焊缝终端停留时间和焊缝终端送气时间为0.8s。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷,具有以下有益效果：
本发明提供的提高金属屈服型阻尼器疲劳性能的焊接工艺参数简单合理，本发明通过控制机器人焊接时的送丝速度、焊接速度和上下到边的停留时间等工艺参数的控制，保证金属屈服型阻尼器T型焊缝的焊透；对焊缝的热输入进行控制，从而减少热影响区的宽度，同时也控制了热影响区在高温停留时间，让热影响区的组织不会异常的粗大；对焊缝的截面形状进行控制，从而减小在T 型焊缝焊趾处的应力集中，从而提高金属屈服型阻尼器的抗疲劳性能。本发明采用角接机器人焊接，保证焊缝强度，减少了熔敷金属填充量，全位置自动焊工艺，使焊缝质量的稳定性得到提高，全过程自动化操作，避免了传统手工焊焊接对焊缝质量的波动影响。同时因焊接参数的合理设置及避免的人为因素的干扰，能显著的提高焊接速度。
附图说明
图1金属屈服型阻尼器结构示意图；
图2为连接板与翼缘板焊接接头焊装示意图；
图3为连接板与耗能板连焊接接头焊装示意图；
图中：1-连接板,2-耗能板,3-翼缘板,4-筋板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2和图3所示的一种提高金属屈服型阻尼器疲劳性能的焊接工艺实施例1，S1)焊前准备：连接板1采用Q355低合金钢，单块尺寸为200×100 ×30mm。翼缘板3采用Q355低合金钢，单块尺寸为200×100×12mm，筋板4采用Q235低合金钢，单块尺寸为100×40×8mm，耗能板2选用LY低碳钢；根据钢板厚度制备相应的V型坡口，坡口角度45°，对坡口边缘和内侧打磨光滑；焊接材料：选用H08Mn2SiA焊丝，直径为Φ1.2mm。混合气体的比例是82％的Ar 和18％CO2，气体流量根据选用15L/min。
S2)打底焊接：
用气体保护焊将各部件进行点固焊组装，焊缝预制对接间隙为2mm，然后将所述焊缝间隙焊透；工艺采用一边气体保护焊，一边脉冲焊接，气体保护焊送丝速度7.0m/min，焊接速度0.65m/min，脉冲焊接送丝速度7.0m/min，焊接速度0.7m/min；
S3)角接机器人焊接：
连接板1与翼缘板3的角接机器人焊接；
打底时采用一边气体保护焊焊接一边脉冲焊接，气体保护焊参数：送丝速度： 7m/min，焊接速度：0.65m/min；焊接电流：278(A)；电压：25.5(V)。脉冲焊接参数：送丝速度：7.0m/min，焊接速度：0.7m/min；焊接电流：278(A)；电压： 27.6(V)。盖面时将角焊缝位置改为船形焊的位置，机器人的送丝速度：3.5m/min；焊接速度：0.5m/min；左右停留时间0.5s；长为4mm，偏转3mm，焊接角度为 120°。
耗能板2与翼缘板3角接机器人焊接；
打底时采用气体保护焊，其参数：送丝速度：7m/min；焊接速度：0.3m/min；焊接电流：278(A)；电压：25.5(V)。盖面时将角焊缝位置改为船形焊的位置，机器人的送丝速度：2.5m/min，机器人速度：0.5m/min；左停留时间0.1s，右停留时间0.1s；偏转4.2mm，长度2.9mm；焊接角度为70°。
耗能板2与筋板4角接机器人焊接；
工艺参数为：机器人的送丝速度：2.0m/min；机器人速度：0.9m/min；上到边停留时间0.35s，下到边停留时间0.2s；偏转0.5mm，长度2.5mm。
翼缘板3与筋板4角接机器人焊接；
机器人的送丝速度：2m/min，机器人速度：0.9m/min；上到边停留时间0.35s，下到边停留时间0.2s；偏转0.5mm，长度2.5mm，焊枪角度与底板平行。
连接板1与耗能板2焊接；
送丝速度2.5m/min，焊接速度0.4m/min，上到边停留时间0.45s，下到边停留时间0.25s，长度2.5mm，偏转0.5mm。在焊缝终端停留时间和焊缝终端送气时间为0.8s。
实施例2
与实施例1不同的是，在步骤S2)打底焊接时，工艺采用脉冲对称焊接，其送丝速度5m/min，焊接速度0.35m/min。
在焊缝终端停留时间和焊缝终端送气时间为0.8s时，并且焊缝尾部填充金属适中，能够解决弧坑裂纹的问题，提高焊接强度。在打底焊接时，一边气体保护焊，一边脉冲焊接，焊后由于周围环境空气对流散热和焊接钢板自身传导散热的作用，能使焊接区产生类似于淬火的作用，降低焊缝中组织晶粒尺寸，避免淬硬组织。本发明通过控制机器人焊接时的送丝速度、焊接速度和上下到边的停留时间等工艺参数的控制，保证金属屈服型阻尼器T型焊缝的焊透；对焊缝的热输入进行控制，从而减少热影响区的宽度，同时也控制了热影响区在高温停留时间，让热影响区的组织不会异常的粗大；对焊缝的截面形状进行控制，从而减小在T型焊缝焊趾处的应力集中，从而提高金属屈服型阻尼器的抗疲劳性能。此外本发明采用角接机器人焊接，保证焊缝强度，减少了焊缝填金属填充量，全位置自动焊工艺，使焊缝质量的稳定性得到提高，全过程自动化操作，避免了传统手工焊焊接对焊缝质量的波动影响。同时因焊接参数的合理设置及避免的人为因素的干扰，能显著的提高焊接速度，减少操作工人的劳动强度，降低企业对熟练工种操作技能的需要，降低施工成本。焊接时根焊、热焊、盖面焊混合保护气采用(82％Ar+18％CO2)的比例，填充焊道，增加了抗拉强度和冷弯性能，提高焊接效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种提高金属屈服型阻尼器疲劳性能的焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1)焊前准备：连接板(1)、翼缘板(3)的材料选用Q355低合金钢，筋板(4)的材料选用Q235或Q355低合金钢，耗能板(2)选用LY低碳钢；根据钢板厚度制备相应的V型坡口，坡口角度45°，对坡口边缘和内侧打磨光滑；
S2)打底焊接：
用气体保护焊将各部件进行点固焊组装，焊缝预制对接间隙为2mm，然后将所述焊缝间隙焊透；工艺采用一边气体保护焊，一边脉冲焊接，气体保护焊送丝速度7.0m/min，焊接速度0.65m/min，脉冲焊接送丝速度7.0m/min，焊接速度0.7m/min；
S3)角接机器人焊接：
将左右两侧的翼缘板(3)与上下两端的连接板(1)焊接，机器人送丝速度3.5m/min，焊接速度0.5m/min，左右停留时间0.5s，长度4mm，偏转3mm，焊枪角度120°；
耗能板(2)与左右两侧的翼缘板(3)焊接,机器人送丝速度2.5m/min，焊接速度0.5m/min，左右停留时间0.1s，长度2.9mm，偏转4.2mm，焊枪角度70°；
耗能板(2)与筋板(4)角接机器人焊接，机器人送丝速度：2.0m/min，焊接速度0.9m/min；上到边停留时间0.35s，下到边停留时间0.2s，偏转0.5mm，长度2.5mm；
左右两侧的翼缘板(3)与之间的筋板(4)焊接,送丝速度2.0m/min，焊接速度0.9m/min，上到边停留时间0.35s，下到边停留时间0.2s，长度2.5mm，偏转0.5mm；
上下两端的连接板(1)与之间的耗能板(2)焊接，送丝速度2.5m/min，焊接速度0.4m/min，上到边停留时间0.45s，下到边停留时间0.25s，长度2.5mm，偏转0.5mm。
2.根据权利要求1所述的提高金属屈服型阻尼器疲劳性能的焊接工艺，其特征在于：所述气体保护焊中保护气体的比例为82％的Ar和18％的CO2，气体流量15L/min，与焊接方向呈45°的角度将保护气体均匀稳定的送入到焊接区域。
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