[发明专利]焊接方法和用于实施该焊接方法的焊接设备

说明书

技术领域

本发明涉及焊接领域，具体地，涉及焊接方法，还涉及用于实施该焊接方法的焊接设备。

背景技术

现有的焊接方法在不设置衬垫的情况下，无法实现焊缝的单面焊双面成型。为了实现焊缝的单面焊双面成型，只能在焊缝的背面设置衬垫。但是，设置衬垫存在成本高、效率低的缺陷。

在焊接箱型件时，为了确保箱型件能够有充分的承载力，工艺要求箱型件的正背面实现良好成型，焊缝根部完全熔透。目前，在不设置衬垫的情况下，使用常规气保焊对箱型件进行焊接时，熔池金属在重力的作用下产生流淌，无法实现背面良好的成型，经常出现背面未熔透和焊漏，不仅减少了箱型件的承载面积，更容易引起箱型件的开裂等质量问题，严重制约着大型装备制造。

因此，当箱型件的背面有较大空间时，人工对箱型件的背面进行补焊。但是，这导致焊接效率低、劳动强度过大，且人工焊接质量无法保证。

但是，当箱型件的背面空间较小时，人工无法进行背面焊接。此时，只能在箱型件的背面设置衬垫。对于长度较大的箱型件来说，其背面空间非常狭小，甚至无法在其背面设置衬垫，导致长度较大的箱型件存在背面未熔透和焊漏的质量缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供焊接方法，该焊接方法无需设置与焊缝的长度相匹配的衬垫。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种焊接方法，所述焊接方法包括以下步骤：定位待焊的第一工件和第二工件，使待焊面处于水平焊接位置；向所述第一工件和所述第二工件的待焊面的背面提供衬垫；提供前置热源和后置热源，以便在所述第一工件与所述第二工件的待焊面形成焊缝，所述前置热源的能量密度大于所述后置热源的能量密度，其中所述衬垫与所述前置热源和所述后置热源相对，所述衬垫与所述前置热源和所述后置热源向相同的方向移动。

根据本发明的焊接方法通过利用能量密度较大的前置热源向第一工件和第二工件提供热量，从而可以使前置热源对第一工件和第二工件具有一定的穿透力，由此前置热源可以穿透第一工件和第二工件以便连续地创建坡口和匙孔。

能量较小的后置热源可以连续地产生适量的液态金属，并能够使产生的液态金属通过重力、表面张力、外加机械力等的作用，通过该坡口和该匙孔进入到第一工件和第二工件的背面以及填充在该坡口和该过孔内。

因此，根据本发明的焊接方法通过能量密度较大的前置热源形成该坡口和该匙孔、通过能量密度较小的后置热源填充液体金属，从而可以形成熔深更深、熔宽较小的焊缝、减少焊接层数和焊接道数、减小焊接变形、提高焊缝质量和焊接效率。

根据本发明的焊接方法通过在第一工件和第二工件的背面设置与前置热源和后置热源相对的且向相同的方向移动的衬垫，从而可以利用衬垫托住穿透该坡口和该匙孔的液态金属，以便使焊缝背面强制冷却成型，由此可以保证焊缝背面的稳定成型，以便实现单面焊双面成型(如图3所示)。

而且，由于衬垫与前置热源和后置热源向相同的方向移动，因此只需要设置长度很短的衬垫，即可以极大地减小衬垫的长度。由此不仅可以极大地降低焊接成本、提高焊接效率(设置较长的衬垫需要消耗较长的时间)，而且可以使衬垫始终紧贴在第一工件和第二工件的背面，以便更加有效地托住穿透该坡口和该匙孔的液态金属，从而可以避免正面塌陷、背面焊漏等问题。

本发明的背面衬垫工装可通过旋转调节螺栓和螺母使背面衬垫贴紧箱型件的内壁，以便使背面衬垫工装能够应用于各种高度和宽度的箱型件焊接。对于不同横截面大小的箱型件的焊接，本发明仅使用一套背面衬垫工装即可，工装适应性强且节约成本。

此外，由于前置热源可以在第一工件和第二工件上产生坡口，因此当所述第一工件的厚度和所述第二工件的厚度均小于等于8毫米时，无需在焊接前在第一工件和第二工件上加工坡口。由此不仅可以省掉加工坡口的工序，以便提高焊接效率，而且无需在第一工件和第二工件之间设置间隙，以便大幅减小焊缝的横截面积、减小焊材消耗、焊接变形和残余应力、降低定位、装夹第一工件和第二工件的难度，进而降低了焊接难度。

利用根据本发明实施例的焊接方法焊接箱型件，无需人工对箱型件的背面进行补焊，以便提高焊接效率、降低劳动强度。尤其是焊接长度较长的箱型件时，通过在其背面提供移动的较短的衬垫，从而解决了无法在其背面设置较长的衬垫的问题，由此极大地提高了焊接长度较长的箱型件的焊接质量。

因此，根据本发明的焊接方法具有焊接效率高、焊接质量好、焊接难度低等优点，可以实现单面焊双面成型。