一种单道次成形的焊接方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种单道次成形的焊接方法。

背景技术

目前，随着构件向大型化、重载荷化、大跨度的方向快速发展，特厚高强结构钢板的需求量越来越大，厚板用量的增加势必会对焊接效率提出更高的需求。气电立焊(英文简称EGW)是熔化极气体保护电弧焊和药芯焊丝电弧焊两种方法的结合，是利用滑块挡住熔融的焊缝金属，以实现立焊位置的焊接，可外加气体后混合气体提供辅助保护。气电立焊是一种大热输入的高效焊接方法，其焊接质量好、熔敷速度快、综合成本低，被广泛应用到造船、石化等相关行业的大型钢结构建造施工中。

单丝气电立焊技术不仅焊接质量和力学性能好，而且焊接效率，可以实现9-40mm厚钢板的一次成形焊接。但是对于60-85mm厚钢板的焊接，单丝气电立焊难以实现一次成形焊接。为弥补单丝气电立焊的不足，双丝气电立焊应运而生，可实现35-85mm厚钢板单面焊双面一次成形，是一种非常高效的焊接技术。由于气电立焊的焊接速度慢，焊缝金属周边的金属软化程度沿焊缝方向相对较均匀，受热金属在各个方面上的膨胀比较均匀，但是焊接热源后面的金属已经凝固并且开始收缩，使得焊接接头未焊部分靠拢，导致焊板根部间隙缩小。若是焊接工艺方法选择不合理或焊接工艺参数控制不合理，则极易产生咬边、夹渣、未熔合、未焊透、成形不均匀及焊缝宽窄不一等焊接缺欠，无法获得成形良好的焊缝。现有技术通常采用背面焊丝不摆动、正面焊丝摆动的焊接模式焊接厚钢板，但是该焊接方法获得的焊缝易产生上述焊接缺陷，如焊缝的收缩导致焊缝间隙减小、夹渣、未熔合、焊缝宽窄不一等。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是克服现有技术中焊接厚钢板时，出现焊缝间隙减小、夹渣、未熔合、焊缝宽窄不一等缺陷，从而提供了一种单道次成形的焊接方法。

为此，本发明提供了以下技术方案。

本发明提供了一种单道次成形的焊接方法，包括以下步骤：

(1)对待焊试板进行V型坡口加工；

(2)组装待焊试板；其中，起弧端根部间隙d

(3)采用双丝气电立焊填充焊道时，前丝做前后-左右摆动，后丝做前后摆动；

其中，α为单边坡口角度，t为待焊试板的厚度。

所述前丝做前后-左右摆动时，左右摆动的摆幅为25-35mm，前后摆动的摆幅为10-25mm。

所述前丝做前后-左右摆动时，左右摆动的停留时间为1-2S，前后摆动的停留时间为0-1S。

所述后丝做前后摆动时，前后摆动的摆幅为5-15mm。

所述步骤(3)包括，在待焊试板的起弧端先采用气体保护焊进行封底焊，再采用双丝气电立焊填充焊道。

进一步地，所述焊接方法中，前丝采用直流反接，后丝采用直流正接；

优选地，焊接的电流为380-420A，电压为44-45V。

所述焊接方法中，焊丝干伸长为35-45mm；

优选地，后丝与焊缝根部距离为15-20mm；

优选地，前丝与后丝的距离为25-35mm。

所述焊接方法中，所述单边坡口角度α为10°±1。

所述焊接方法中，焊接的速度为3-5cm/min。

所述焊接方法中，所述待焊试板的厚度t为60-85mm。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的单道次成形的焊接方法，该方法包括(1)对待焊试板进行V型坡口加工；(2)组装待焊试板；(3)采用双丝气电立焊填充焊道时，前丝做前后-左右摆动，后丝做前后摆动；其中，起弧端根部间隙d

该方法双丝气电立焊工艺选用前丝前后-左右摆动、后丝前后摆动的焊接模式，并控制起弧端根部间隙和收弧端根部间隙，可以实现60-85mm厚钢板单道次成形焊接，缩短特厚钢板的焊接周期，具有焊接效率高、操作简便可控等优点，该方法可以使焊接熔池熔融金属从焊缝根部至焊缝表面均具有良好的流动性和铺展性，焊缝与母材能够良好熔合，实现单面焊双面一次成形，有效避免焊缝咬边、夹渣、未熔合、未焊透及成形不均匀等焊接缺陷，提高其焊接质量和焊接效率。

该方法采用开单面坡口的形式，与双面坡口的工艺相比，不仅简化了坡口加工工序，提高加工效率。

与SAW、GMAW、FCAW、GMAW+EGW、FCAW+EGW等焊接工艺方法相比，本发明对待焊试板采用双丝气电立焊工艺方法，可实现60-85mm厚大线能量焊接用钢单道成形焊接，显著提高焊接效率，缩短生产周期。

根据焊缝横向收缩变形、对接焊缝的坡口形式、对接间隙、钢板的厚度和焊缝的横截面积有关的特性，将起弧端根部间隙d

2.本发明提供的单道次成形的焊接方法，本发明通过控制后丝与焊缝根部距离、前丝与后丝距离、后丝前后摆动摆幅、前丝前后左右摆动摆幅及停留时间，可以使焊接熔池熔融金属从焊缝根部至焊缝表面均具有良好的流动性和铺展性，焊缝与母材能够良好熔合，有效避免咬边、夹渣、未熔合、未焊透等焊接缺陷，提高焊接质量。

在待焊试板的起弧端采用气体保护焊进行一层封底焊，可以使水冷铜滑块与待焊试板间无间隙，从而保证焊接过程中无金属溶液测漏或焊穿。在封底焊上面铺一层引弧剂，有助于双丝气电立焊初起电弧的燃烧，使电弧稳定燃烧，杜绝偏弧现象的发生。通过采用该方法可以有效解决双丝气电立焊焊接开始时，出现引弧困难、金属溶液侧漏和焊穿问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施方式中待焊试板组装后的结构剖面图；

图2是本发明实施方式中待焊试板V型坡口示意图；

图3是本发明实施方式中前丝、后丝和根部之间位置关系，以及前丝和后丝摆动方向、摆幅的示意图。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

以下实施方式提供的单道次成形的焊接方法，待焊试板组装后的结构剖面图如图1所示，焊接方法具体包括：

(1)对两块待焊试板进行V型坡口加工，单边坡口角度α为10°±1，打磨清除坡口两侧40-50mm范围内的铁锈、油污、氧化皮等污染物，使其露出金属光泽。待焊试板的板厚为60-85mm。V型坡口如图2所示。

(2)将两块待焊试板进行卡玛组装，起弧端根部间隙d

(3)①调节焊枪和滑块：铜滑块和焊枪始终处于中心位置，铜滑块连接水冷系统和供气系统，如图1所示，焊枪位置如图1所示，焊接过程中前枪前后-左右摆动，使前丝做前后-左右摆动，后枪前后摆动，使后丝做前后摆动；摆动方向和摆幅如图3所示；

②调节参数：前丝采用直流反接，后丝采用直流正接，焊丝干伸长为35-45mm，后丝与焊缝根部距离为15-20mm，前丝与后丝距离为25-35mm；如图3所示；

前丝前后摆动的摆幅为10-25mm，停留时间为0-1S，左右摆动的摆幅为25-35mm，停留时间为1-2S；前丝摆动方向和摆幅如图3所示；

后丝前后摆动的摆幅为5-15mm；后丝摆动方向和摆幅如图3所示；

焊接的电流为380-420A，电压为44-45V，焊接速度为3-5cm/mm；

③在待焊试板的起弧端采用气体保护焊进行一层封底焊，敲掉药皮，然后在上面铺一层引弧剂，再采用双丝气电立焊填充焊道直至焊缝填满。

实施例1

本实施例提供了一种单道次成形的焊接方法，待焊试板的组装后的结构剖面图如图1所示，包括以下步骤：

(1)对两块待焊试板进行V型坡口加工，单边坡口角度α为10°±1，并打磨清除坡口两侧40-50mm范围内的铁锈、油污、氧化皮等污染物，使其露出金属光泽。其中，待焊试板的厚度为60mm。V型坡口加工后的示意图见图2。

(2)将两块待焊试板进行卡码组装，起弧端根部间隙d

(3)铜滑块和焊枪始终处于中心位置，铜滑块连接水冷系统和供气系统，如图1所示，焊枪位置如图1所示，焊接过程中前枪做前后-左右摆动，使前丝做前后-左右摆动，后枪做前后摆动，使后丝做前后摆动，摆动方向和摆幅如图3所示；

调节焊丝，前丝采用直流反接，后丝采用直流正接，焊丝干伸长为40mm，后丝与焊缝根部距离为15mm，前丝与后丝距离为25mm；

调节焊接参数，焊接电流为380A，焊接电压44V，后丝前后摆动的摆幅为5mm，前丝前后摆动的摆幅为15mm，停留时间为0.5S，左右摆动的摆幅为25mm，停留时间为1S，焊接速度为5cm/min；

在待焊试板的起弧端采用气体保护焊进行一层封底焊，敲掉药皮，在上面铺一层焊丝屑(引弧剂)，再采用双丝气电立焊填充焊道，直至焊缝填满。

实施例2

本实施例提供了一种单道次成形的焊接方法，包括以下步骤：

(1)对两块待焊试板进行V型坡口加工，单边坡口角度α为10°±1，并打磨清除坡口两侧40-50mm范围内的铁锈、油污、氧化皮等污染物，使其露出金属光泽。其中，待焊试板的厚度为70mm。

(2)将两块待焊试板进行卡码组装，起弧端根部间隙d

(3)调节焊丝，前丝采用直流反接，后丝采用直流正接，焊丝干伸长为40mm，后丝与焊缝根部距离为15mm，前丝与后丝距离为30mm；调节焊接参数，焊接电流为400A，焊接电压44V，后丝前后摆动的摆幅为10mm，前丝前后摆动的摆幅为20mm，停留时间为1S，左右摆动的摆幅为30mm，停留时间为1S，焊接速度为4cm/min。

在待焊试板的起弧端采用气体保护焊进行一层封底焊，敲掉药皮，在上面铺一层引弧剂(焊丝屑)，再采用双丝气电立焊填充焊道，直至焊缝填满。

实施例3

本实施例提供了一种单道次成形的焊接方法，包括以下步骤：

(1)对两块待焊试板进行V型坡口加工，单边坡口角度α为10°±1，并打磨清除坡口两侧40-50mm范围内的铁锈、油污、氧化皮等污染物，使其露出金属光泽。其中，待焊试板的厚度为80mm。

(2)将两块待焊试板进行卡码组装，起弧端根部间隙d

(3)调节焊丝，前丝采用直流反接，后丝采用直流正接，焊丝干伸长为40mm，后丝与焊缝根部距离为20mm，前丝与后丝距离为35mm；调节焊接参数，焊接电流为400A，焊接电压45V，后丝前后摆动的摆幅为15mm，前丝前后摆动的摆幅为20mm，停留时间为1S，左右摆动的摆幅为35mm，停留时间为2S，焊接速度3cm/min。

在待焊试板的起弧端采用气体保护焊进行一层封底焊，敲掉药皮，在上面铺一层引弧剂(焊丝屑)，再采用双丝气电立焊填充焊道，直至焊缝填满。

对比例1

本对比例提供了一种单道次成形的焊接方法，与实施例1的区别在于，后丝不动，前丝前后摆动，不左右摆动，其它均与实施例1相同。

对比例2

本对比例提供了一种单道次成形的焊接方法，与实施例1的区别在于，起弧端根部间隙与收弧端根部间隙相同，d

试验例

本试验例提供了各实施例和对比例焊接后的试板的性能测试结果，完成焊接后观察焊缝质量，观察结果见表1：

表1各实施例和对比例焊缝检测结果

从表1可以看出，本发明提供的焊接方法可以使焊缝与母材能够良好熔合，避免了咬边、夹渣、未熔合、未焊透等问题，提高了焊接质量。

对比例1说明，改变前丝和后丝的摆动方向后，会使焊缝出现未熔合、未焊透等问题。对比例2说明，起弧端根部间隙和收弧端根部间隙相同时，会使焊缝间隙产生收缩减小、焊缝变形等问题。本发明通过控制前丝和后丝的摆动、起弧端根部间隙和收弧端根部间隙，可以使焊缝与母材良好熔合，实现单面焊双面一次成形，有效避免焊缝咬边、夹渣、未熔合、未焊透及成形不均匀等焊接缺陷，提高其焊接质量和焊接效率；还能解决焊缝长度方向坡口间隙横线收缩逐渐减小的问题，获得成形均匀的焊缝，减小焊接内应力。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。