[发明专利]一种中厚板对接单道单面焊双面成形高效焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料工程焊接技术领域，一种中厚板材对接焊缝焊接的双电弧复合热源打底焊接和多丝多电弧填丝大熔敷量高效填充焊接相组合的高效新型焊接方法。

背景技术

目前，由于船舶制造、海洋工程、压力容器、重型机械等行业设备的大型化及重型化，特别是大型金属结构的用量高速增加，使得中厚板对接焊的应用越来越普遍，这造成焊接工作量的大幅增加，再加上焊接生产劳动力成本的增加，因此对焊接生产效率提出了越来越高的要求，高效焊接技术已成为目前制造业最为关心的关键技术之一。

目前已知的各类产品之需要焊透的、中厚板材对接的焊缝，采用的焊接工艺主要有：

（1）先将一面焊缝焊好后，将工件翻转，再用碳弧气刨在其另一面作清根工作或刨出坡口，再焊接另一面焊缝的方法，其缺点是焊接效率非常低、焊接周期长，焊接变形及应力很大，焊接质量也受到很大影响；

（2）将焊缝背面粘贴陶瓷衬垫或加其他强制成形的辅助设施，然后使用熔化极气体保护焊或埋弧焊进行单面的多层多道焊接方法，其缺点是背面的陶瓷衬垫等强制成型的辅助设备对焊缝的成形质量有较大的影响，且不同的工况条件下对陶瓷衬垫的要求不同，其焊接生产效率偏低，不能实现自动化焊接[非专利文献1]；

（3）先使用钨极氩弧焊接（TIG）电弧熔化焊接材料（焊丝）的方法进行打底焊接，然后采用熔化极气体保护焊（ＭIG／MAG）进行填充及盖面焊接，此工艺受制于钨极氩弧焊的焊接速度较低的限制，其焊接生产效率较低[非专利文献2]；

（4）目前已有TIG-MIG双电弧焊接报道，其焊接过程TIG在前，MIG在后，TIG作用在于预热板材并促进MIG熔滴过渡，从而减小飞溅，增加焊接稳定性，无法实现单面焊双面成形[非专利文献3]。

由于上述行业中的大型金属结构中繁重焊接生产量的增加，要求实现更高效率的焊接方法，现常用的焊接方法存在着工件翻转，碳弧气刨清根；焊缝背面粘贴陶瓷衬垫；焊接速度较低、焊接效率很低、焊工劳动强度较大、焊接成本较高等弊端，因此，急需一种高效的新型焊接方法。

非专利文献1：张建强，施雨湘，杜学铭，陶质衬垫单面焊接工艺研究[J]，武汉水运工程学院学报，1993，17(2)：228-233。

非专利文献2：刘殿宝，张广军，吴林，大厚板双面双TIG电弧打底焊熔池成形特性[J]，焊接学报，2012，33(3)：37-40。

非专利文献3：杨涛，张生虎，高洪明等，TIG-MIG复合焊电弧特性机理分析[J]，焊接学报，2012，33(7)：25-28。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种中厚板对接单道单面焊双面成形高效焊接方法，用以解决现有的中厚板对接焊接方法，焊接效率很低、焊工劳动强度较大、焊接成本较高的缺点。本发明采用的技术手段如下：

一种中厚板对接单道单面焊双面成形高效焊接方法，包括以下工艺步骤：

（1）将待焊接的工件连接部位制作成单面焊接坡口，

（2）以熔化极气体保护焊接和非熔化极气体保护焊接引出两个电弧进行复合，实现中厚板材对接的双电弧复合热源打底焊接，

（3）在双电弧复合热源打底焊接电弧引燃后，在其后一定距离L再以熔化极气体保护焊进行大熔敷量填丝盖面，其中70mm＜L＜200mm，

（4）通过多热源复合实现中厚板对接一次性单面填充焊接完成。

作为优选所述的焊接坡口为单面焊接坡口；焊接前对所述的焊接坡口及其上、下两侧表面30mm范围内进行打磨，并用清洗焊接坡口及其上、下两侧表面。

作为优选所述的双电弧复合热源打底焊接，其前电弧采用熔化极气体保护焊接的直流反极性接，其后电弧采用非熔化极气体保护焊接的直流正极性接，即熔化极气体保护焊接在前，非熔化极气体保护焊接在后；熔化极气体保护焊焊机的焊枪和非熔化极气体保护焊焊机的焊枪轴心线夹角α在0-90°之间变化，轴心线的尖端距离，即熔化极气体保护焊焊机的焊枪和非熔化极气体保护焊焊机的焊枪电极之间的距离为0-80mm；

其焊接工艺规范为：焊接坡口夹角：20°-60°、焊接坡口间隙：0-3mm、焊接坡口的钝边尺寸：0-3mm。

作为优选所述的双电弧复合热源打底焊接的工艺规范包括熔化极气体保护焊接的工艺规范和非熔化极气体保护焊接的工艺规范；