CN115383257A - 一种对接焊接方法及合金管的对接焊接结构 - Google Patents

一种对接焊接方法及合金管的对接焊接结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对接焊接方法及合金管的对接焊接结构，属于船舶技术领域。对接焊接方法包括以下步骤：S1：合金管设有坡口，将两个合金管对接后固定；S2：驱动装置驱动两个合金管绕管径自身的中心线转动；S3：焊枪固定设置，且保证焊枪通过钨针产生的电弧垂直位于合金管的侧面，电弧自熔合金管坡口母材在合金管内表面形成焊缝；S4：焊丝盘上的焊丝通过送丝机从送丝管输送到电弧与合金管的外表面接触位置，且焊丝不自动起弧焊接，电弧自熔合金管母材时还熔化焊丝填满合金管外表面的焊缝。本发明实现了自动化焊接，有利于批量化对接焊，减小对焊接操作技能的依赖程度，降低用工成本，提高焊接效率。

Description

一种对接焊接方法及合金管的对接焊接结构
技术领域
本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种对接焊接方法及合金管的对接焊接结构。
背景技术
现有技术中，如图1和图2所示，铜镍合金管1＇对接焊接时，采用氩弧焊进行焊接，从内向外依次形成第一道焊缝2＇、第二道焊缝3＇、第三道焊缝4＇和第四道焊缝5＇。然而，氩弧焊存在以下缺点，一是整体焊接速度慢，且需要多道焊接，如图2所示为四道焊接，焊接效率低；二是对焊接操作技能要求较高，用工成本高；三是氩弧焊属于手工焊，需要手工送丝和焊接，无法实现自动化焊接，不利于批量化铜镍合金管对接焊。
因此，亟需一种对接焊接方法及合金管的对接焊接结构，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对接焊接方法及合金管的对接焊接结构，实现自动化焊接，有利于批量化对接焊，减小对焊接操作技能的依赖程度，降低用工成本，提高焊接效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，提供一种对接焊接方法，包括以下步骤：
合金管设有坡口，将两个所述合金管对接后固定；
驱动装置驱动两个合金管绕管径自身的中心线转动；
焊枪固定设置，且保证所述焊枪通过钨针产生的电弧垂直位于合金管的侧面，电弧自熔所述合金管坡口母材在所述合金管内表面形成焊缝；
焊丝盘上的焊丝通过送丝机从送丝管输送到电弧与合金管的外表面接触位置，且焊丝不自动起弧焊接，电弧自熔所述合金管母材时还熔化所述焊丝填满所述合金管外表面的焊缝。
在一些可能的实施方式中，所述合金管开设I型坡口，和/或两个所述合金管之间的装配间隙为0-0.5mm。
在一些可能的实施方式中，所述驱动装置驱动所述合金管匀速转动。
在一些可能的实施方式中，两个所述合金管之间的错边量不超过0.5mm。
在一些可能的实施方式中，所述合金管为铜镍合金管，所述焊丝为ERCuNi实心焊丝。
在一些可能的实施方式中，所述合金管的壁厚为2.5mm-6mm，和/或所述合金管的管径不小于168mm。
在一些可能的实施方式中，所述电弧垂直位于所述合金管的最上端。
在一些可能的实施方式中，两个所述合金管固定时，采用定位焊进行固定。
在一些可能的实施方式中，焊接时，所述合金管的内外部充有氩气，以保护焊缝。
另一方面，提供一种合金管的对接焊接结构，采用上述的对接焊接方法形成。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种对接焊接方法及合金管的对接焊接结构，通过驱动装置驱动合金管绕管径自身的中心线自动转动、焊枪固定且钨针产生的电弧、焊丝盘自动供焊丝以及三者与合金管的位置布置，当三者启动后，由于合金管绕管径自身的中心线转动，使钨针和送丝管相对于合金管的外周相对转动，实现了钨针产生的电弧对合金管坡口周向的母材进行自熔形成内表面焊缝，以及同时对焊丝进行熔化形成在外表面焊缝，从而实现了自动焊接，提高了焊接效率，且有利于对合金管进行批量化对接焊，减小了对焊接操作技能的依赖程度，降低了用工成本。电弧自熔合金管母材时还熔化了焊丝，即在合金管的内表面形成焊缝的同时还在外表面形成焊缝，形成一道焊缝，合金管驱动一周即可，减少了焊接道数，提高了焊接效率。
附图说明
图1是现有技术中的铜镍合金管焊接前的剖视图；
图2是现有技术中的铜镍合金管焊接后的剖视图；
图3是本发明的具体实施方式提供的合金管焊接前的剖视图；
图4是本发明的具体实施方式提供的合金管焊接中的纵截面剖视图；
图5是本发明的具体实施方式提供的合金管焊接中的横截面剖视图；
图6是本发明的具体实施方式提供的合金管焊接后的剖视图。
图中：
1＇、铜镍合金管；2＇、第一道焊缝；3＇、第二道焊缝；4＇、第三道焊缝；5＇、第四道焊缝；L＇、装配间隙；M＇、坡口夹角；
1、合金管；2、焊缝；L、装配间隙；B、壁厚；D、管径；X、第一方向；
100、焊枪；101、磁嘴；102、钨针；10A、电弧；200、送丝管；300、焊丝。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本实施例提供一种合金管的对接焊接结构，采用对接焊接方法形成。本实施例还提供了一种对接焊接方法，如图3-图6所示，包括以下步骤：
S1：合金管1设有坡口，将两个合金管1对接后固定，使两个合金管1之间留有间隙；
S2：驱动装置驱动两个合金管1绕管径D自身的中心线转动；
S3：焊枪100固定设置，且保证焊枪100通过钨针102产生的电弧10A垂直位于合金管1的侧面，电弧10A自熔合金管1坡口母材在合金管1内表面形成焊缝2；
S4：焊丝盘上的焊丝300通过送丝机从送丝管200输送到电弧10A与合金管1的外表面接触位置，且焊丝300不自动起弧焊接，电弧10A自熔合金管1母材时还熔化焊丝300填满合金管1外表面的焊缝2。
通过驱动装置驱动合金管1绕管径D自身的中心线自动转动、焊枪100固定且钨针102产生的电弧10A、焊丝盘自动供焊丝300以及三者与合金管1的位置布置，当三者启动后，由于合金管1绕管径D自身的中心线转动，使钨针102和送丝管200相对于合金管1的外周相对转动，并同时自动输送焊丝300至电弧10A位置，电弧10A将整个合金管1接头熔透后在管子内表面形成焊缝2，同时熔化的焊丝300保证合金管1接头外表面焊缝2饱满，整个过程只需一道焊即可完成整个接头焊接，实现了单面单道自动焊双面成型，显著提高铜镍管的焊接质量，减少了焊接道数，提高了焊接效率；并且实现了自动焊接，有利于对合金管1进行批量化对接焊。具体可参照现有技术以及试验等方式确定送丝机输送焊丝300的速度、钨针102的位置等等，减小了对焊接操作技能的依赖程度，降低了用工成本。
当焊接完成一组合金管1后，从驱动装置上拆卸下来，进行另一组合金管1的焊接。
如图1所示，现有技术中的对接铜镍合金管1＇通常开有V型坡口，坡口夹角M＇约为60°，装配留有1mm左右装配间隙L＇，以保证坡口根部熔透并成型，以保证焊接效果。然而，V型坡口加工会导致管材利用率低，开坡口留装配间隙L＇增加了焊接工作量和焊丝等焊材的消耗量。在一种实施方式中，如图3所示，两个合金管1之间的装配间隙L为0-0.5mm。由于合金管1内表面自熔外表面焊丝300熔化的方式焊接，在保证了焊透的前提下，通过采用不留间隙或者留有较小的间隙，减小了焊接工作量及焊丝300等焊材的消耗量，提高了工作效率和降低了成本。同理，在一种实施方式中，合金管1开设I型坡口(图中未示出)，其坡口小于V型坡口的开口，相对于传统的V形坡口，本方案能够提高焊接效果，且减小了焊接工作量及焊材的消耗。
在一种实施方式中，合金管1为铜镍合金管，焊丝300为ERCuNi实心焊丝，以保证焊接效果。在一种实施方式中，合金管1的壁厚B为2.5mm-6mm，能够保证焊接效果。一般用于船舶上的合金管1的管径D较大，在一种实施方式中，合金管1的管径D不小于168mm。相对于传统结构中大管径D铜镍合金管氩弧焊焊接停弧点多，焊接接头多，易导致接头位置焊缝2质量下降，本方案连续焊接，熔合质量好，减少焊接接头数量，提高焊接质量。在一种实施方式中，两个合金管1之间的错边量不超过0.5mm，提高了合金管1对接焊接后的结构精度，提高了产品质量。
在一种实施方式中，两个合金管1固定时，采用定位焊进行固定，两个合金管1位置固定，保证焊接效果，定位焊工艺简单可靠。
进一步地，焊枪100、驱动装置、焊丝盘及送丝机均采用现有结构，不再赘述，组装时，保证焊枪100不做机械摆动，具体地焊枪100包括磁嘴101和钨针102等结构；钨针102的直径足够大，通过大直径钨针102产生的电弧10A自熔合金管1I型坡口母材在合金管1内表面形成焊缝2，同时大直径钨针102产生的电弧10A熔化ERCuNi实心焊丝，填满合金管1外表面焊缝2；驱动装置驱动合金管1匀速转动，保证焊缝2均匀，本实施例中向第一方向X转动，其他实施例中也可以相反方向转动；电弧10A垂直位于合金管1的最上端，避免结构干涉。在一种实施方式中，整个焊接过程中，合金管1的内外部充有氩气，以保护焊缝2，防止焊缝2氧化。通过设置壁厚B为2.5mm-6mm的铜镍合金管、对接不开坡口或开I型坡口、不留装配间隙L或装配间隙L较小，保证了单面单道焊双面成型效果，同时还能减少氩气等保护气体的消耗量。
具体地，合金管1对接焊接时的参数如下表1所示，可进行参考。
表1
Figure BDA0003810019320000071
本实施例以φ168×6mm的铜镍合金管对接接头分别采用氩弧焊和本方案进行焊接为例进行示例性说明，效率和材料消耗对比如下表2。
表2
Figure BDA0003810019320000072
铜镍合金管铜镍合金管对接高效自动焊方法相对于传统的铜镍合金管氩弧焊有以下优点：一是不需要开坡口，且无间隙装配，可以提高管材加工、装配质量和效率，减少焊接量，减少铜镍合金管材损耗；二是不需要开坡口，且无间隙装配，减少焊材消耗，减少焊丝300使用量约32％,可节省保护气体95％；三是由于可以实现单面单道焊双面成型，焊接效率较氩弧焊提高了17.3倍；四是可自动送丝和可实现自动焊接，可以批量生产，对焊接操作技能要求较低，用工成本低；五是连续焊接，熔合质量好，减少焊接接头数量，提高焊接质量。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种对接焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
合金管(1)设有坡口，将两个所述合金管(1)对接后固定；
驱动装置驱动两个所述合金管(1)绕管径(D)自身的中心线转动；
焊枪(100)固定设置，且保证所述焊枪(100)通过钨针(102)产生的电弧(10A)垂直位于所述合金管(1)的侧面，电弧(10A)自熔所述合金管(1)坡口母材在所述合金管(1)内表面形成焊缝(2)；
焊丝盘上的焊丝(300)通过送丝机从送丝管(200)输送到电弧(10A)与所述合金管(1)的外表面接触位置，且所述焊丝(300)不自动起弧焊接，电弧(10A)自熔所述合金管(1)母材时还熔化所述焊丝(300)填满所述合金管(1)外表面的焊缝(2)。
2.根据权利要求1所述的对接焊接方法，其特征在于，所述合金管(1)开设I型坡口，和/或两个所述合金管(1)之间的装配间隙(L)为0-0.5mm。
3.根据权利要求1所述的对接焊接方法，其特征在于，所述驱动装置驱动所述合金管(1)匀速转动。
4.根据权利要求1所述的对接焊接方法，其特征在于，两个所述合金管(1)之间的错边量不超过0.5mm。
5.根据权利要求1所述的对接焊接方法，其特征在于，所述合金管(1)为铜镍合金管，所述焊丝(300)为ERCuNi实心焊丝。
6.根据权利要求1所述的对接焊接方法，其特征在于，所述合金管(1)的壁厚(B)为2.5mm-6mm，和/或所述合金管(1)的管径(D)不小于168mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的对接焊接方法，其特征在于，所述电弧(10A)垂直位于所述合金管(1)的最上端。
8.根据权利要求1-6任一项所述的对接焊接方法，其特征在于，两个所述合金管(1)固定时，采用定位焊进行固定。
9.根据权利要求1-6任一项所述的对接焊接方法，其特征在于，焊接时，所述合金管(1)的内外部充有氩气，以保护焊缝(2)。
10.一种合金管的对接焊接结构，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的对接焊接方法形成。
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