[发明专利]一种低热输入窄间隙垂直气电立焊方法

说明书

本发明公开了一种低热输入窄间隙垂直气电立焊方法，坡口形式为I形坡口，坡口间隙为10‑14mm，将传统的圆柱形焊枪设计成椭圆柱结构以适应于窄间隙坡口的焊接，为了保证电弧与侧壁有一定夹角，通过两个不对称齿轮将焊丝弯曲，使得焊丝可在坡口内来回摆动，经过大量焊接试验，拟合出坡口间隙d（mm）、板厚h（mm）和焊接热输入Q（KJ/cm）的关系式：Q=0.8h+20*(d‑10)。将窄间隙焊接和垂直气电立焊方法结合起来，实现了厚板低热输入单层单道焊接，克服了窄间隙焊接中需单层多道焊和传统垂直气电立焊中热输入大和侧壁熔透不好的缺点。

技术领域

本发明属于焊接技术，具体涉及一种低热输入窄间隙垂直气电立焊方法。

背景技术

垂直气电立焊方法是一种非常适合于中厚板焊接的高效焊接方法，焊缝一次成型，垂直气电立焊方法存在的最大问题就是焊接热输入高，一般30mm的板厚，热输入就要达到150KJ/cm以上，而80mm板厚的热输入要达到近500KJ/cm，焊而随板厚增加带来的热输入提高会使焊缝金属的结晶速度降低，由此带来晶粒粗大，从而导致焊缝的力学性能降低，严重影响了焊缝的低温冲击韧性。为了保证两侧壁熔透性能，垂直气电立焊一般采用V型坡口，根部留有一定间隙，板厚越大，缝横截面也就越大，对于100mm板厚的钢板焊接，底部间隙为15mm，坡口角度为10-15°坡口顶端宽度可达到40mm，如此大的填充面积，为了保证一次成型，只能通过增加热输入的方式来完成生产。虽然对于厚板，双丝气电立焊已经得到有效应用，但是填充面积没有减小，热输入量减小也非常有限。现有提出了摆动焊丝气电焊法，此方法将焊丝用扁平弯曲焊嘴伸入由铜垫板和铜滑块所围起来的坡口内，让焊嘴沿板厚方向作简谐振动，进行焊接，此方法的缺陷是在用I形坡口焊接时，由于电弧和侧壁夹角为0，所以不能保证两侧壁熔透，因为焊接质量的问题，摆动焊丝气电焊法的应用受到很大限制。专利CN 102423827 A公开了一种垂直气电立焊的焊枪摆动装置，虽然焊丝可以在坡口间隙进行左右摆动，但是焊丝与I型坡口始终是平行状态，即电弧和侧壁夹角仍为0，不能保证两侧壁熔透，因此，采用这种装置焊接，为了达到好的效果，坡口必须采用V型。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种低热输入窄间隙垂直气电立焊方法，实现了厚板低热输入单层单道焊接，克服了窄间隙焊接中需单层多道焊和传统垂直气电立焊中热输入大以及摆动焊丝气电焊法侧壁熔透不良的缺点。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

(1)将传统垂直气电立焊多采用的V形坡口I形坡口，坡口间隙为10‐14mm，而传统垂直气电立焊坡口间隙随着板厚增加而增加；

(2)将传统的圆柱形焊枪设计成椭圆柱结构以适应于窄间隙坡口的焊接，为了保证电弧与侧壁有一定夹角，通过两个不对称齿轮将焊丝弯曲，使得焊丝可在坡口内来回摆动；

(3)经过大量焊接试验，拟合出坡口间隙d(mm)、板厚h(mm)和焊接热输入Q(KJ/cm)的关系式：Q＝0.8h+20*(d-10)。

对上述工艺步骤具体说明如下：

1)坡口间隙在10‐14mm范围内，随着板厚增加而增加，而焊接热输入与坡口间隙有很大关系，坡口间隙减小能够使得焊接热输入大幅度减小

2)与传统垂直气电立焊相比，由于采用了特殊的焊枪设计，能够使得在很窄的空间就能完成焊接。

与现有技术相比较，本发明至少具有如下有益效果：

(1)传统工艺热输入是新工艺的好几倍，板越厚，相差越多，在此基础上焊缝和热影响区低温冲击韧性可得到大幅度提高；

(2)电弧指向侧壁，可以保证侧壁熔透效果；

(3)焊缝填充面积减小，降低了生产成本的同时，提高了生产效率。

附图说明