CN102151955A - U形焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置及焊接方法 - Google Patents
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Abstract
U形焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置及焊接方法，U形焊剂带（4）盘在焊剂带缠绕盘（1）上，经压带轮（11）压入电弧（14）前方的坡口间隙内并紧贴坡口侧壁，焊丝（3）经导丝轮进入导电嘴，导电片（12）通过螺钉（10）安装在导电嘴底座（7）上，导电片（12）能够绕螺钉（10）转动，压缩弹簧（8）套在调节芯柱（9）上，调节芯柱（9）连同压缩弹簧（8）安在焊枪支座（6）上；压带轮（11）安在连接杆上，连接杆的上端连同压缩弹簧安在焊枪支座（6）上；焊接时采用“I”形坡口，U形焊剂带压入电弧前方的坡口间隙内，焊丝进入U形焊剂带中间，产生焊剂带约束的电弧（14），电弧被限定在间隙底部的一定范围内燃烧，熔化的焊剂带形成熔渣保护熔池。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术。
背景技术
采用焊剂带约束电弧的焊接方法，可阻止电弧沿侧壁攀升，能有效控制电弧的加热区域，保证坡口两侧壁及其根部的有效熔合。已开发的两种焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法，一是先将焊剂带粘贴在直坡口的侧壁，然后用熔化极电弧进行单道多层焊接；另一种是自上而下沿坡口特定成分的焊剂带连续送入电弧的两侧，使用与之相匹配的焊枪实现超窄间隙焊接。试验发现，粘贴焊剂带约束电弧焊接方法存在的问题是，在清理焊渣时容易造成剩余焊剂带上的损伤脱落，影响下一道焊缝的焊接。对于沿间隙两侧连续送入的焊剂带窄间隙焊接方法，在焊接过程中焊剂带的送进量及其位置易发生变化，不能有效约束焊接电弧，影响焊接电弧的稳定性，工艺可靠性不高。
中国专利“用于超窄间隙电弧焊的焊枪” （200610042822.1）的两条焊剂带经送带轮进入导带管，两片板式导电嘴的横截面均为楔形面，分别通过弹簧片安装在焊枪支座上，两条焊剂带经过导带管后由板式导电嘴的楔形面分开，在板式导电嘴外侧的绝缘板上安有导向杆。该焊枪的不足之处在于：焊剂带是经过送带轮连续送入的，在焊接过程中焊剂带的送进量及其位置易发生变化，不能有效约束焊接电弧，影响焊接电弧的稳定性；焊丝的夹紧力是依靠弹簧片自身的弹性变形力来调节的，这样弹簧片易产生塑性变形而使弹性变形力减小；板式导电嘴的绝缘板上安有导向杆，尽管可以阻止导电嘴与坡口侧壁接触，但不能完全避免侧壁对焊接电弧的干扰，式导电嘴水平段在进入坡口后仍然易与侧壁起弧，导致电弧攀升；焊枪整体结构复杂，需要拆卸的配件过多，较多地采用了螺栓连接，不便于焊枪伸入坡口进行更大厚度的焊接。
发明内容
本发明的目的是提供一种U形焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置及焊接方法。
本发明是U形焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置及焊接方法，其焊接装置由焊剂带铺设机构和焊枪组成，U形焊剂带是由焊剂和钢丝网两部分组成，U形焊剂带4盘在焊剂带缠绕盘1上，U形焊剂带4经压带轮11压入电弧14前方的坡口间隙内并紧贴坡口侧壁，焊丝3经导丝轮进入导电嘴，导电片12通过螺钉10安装在导电嘴底座7上，导电片12可以绕螺钉10转动，压缩弹簧8套在调节芯柱9上，调节芯柱9连同压缩弹簧8安在焊枪支座6上；压带轮11安在连接杆上，连接杆的上端连同压缩弹簧安在焊枪支座6上，压带轮11厚度的尺寸与U形焊剂带中间裸露钢丝网宽度的尺寸相等。
其焊接方法为，焊接时采用间隙宽度为4 mm的“I”形坡口，U形焊剂带经压带轮压入电弧前方的坡口间隙内，焊丝经送丝机构和导电机构进入U形焊剂带中间，产生焊剂带约束的电弧14，电弧被限定在间隙底部的一定范围内燃烧，有效加热间隙侧壁及其底部，电弧区内的焊剂带在电弧热的作用下熔化，熔化的焊剂带形成熔渣保护熔池。
本发明的有益之处在于：U形焊剂带在压带轮的作用下，被可靠压入坡口间隙内并紧靠间隙侧壁。焊丝进入焊剂带时，焊剂带已在电弧前方铺设好，可以准确保证焊剂带与电弧的相对位置，保证有效约束电弧，可实现稳定的超窄间隙焊接。另外，在超窄间隙焊接中，要求焊丝必须很直，这样才能保证焊丝准确进入U形焊剂带中间，避免焊丝的偏离导致焊接电弧在坡口侧壁一侧燃烧。常规情况下，导电嘴与焊丝的可靠导电是通过使焊丝弯曲一定弧度，在焊丝自身弹力的作用下，使导电嘴与焊丝接触良好。U形焊剂带超窄间隙焊接中，通过夹紧力调节机构，可以保证直焊丝与导电嘴的可靠导电，同时可以避免导电嘴磨损后夹紧力的降低。
附图说明
图1是本发明的装配简图，图2是图1中A-A向剖视图，图3是图1中B-B向剖视图，图4是图1中C-C向剖视图。
具体实施方式
如图1、图2所示，U形焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置，由焊剂带铺设机构和焊枪组成，U形焊剂带是由焊剂和钢丝网两部分组成，U形焊剂带4盘在焊剂带缠绕盘1上，U形焊剂带4经压带轮11压入电弧14前方的坡口间隙内并紧贴坡口侧壁，焊丝3经导丝轮进入导电嘴，导电片12通过螺钉10安装在导电嘴底座7上，导电片12能够绕螺钉10转动，压缩弹簧8套在调节芯柱9上，调节芯柱9连同压缩弹簧8安在焊枪支座6上；压带轮11安在连接杆上，连接杆的上端连同压缩弹簧安在焊枪支座6上，压带轮11厚度的尺寸与U形焊剂带中间裸露钢丝网宽度的尺寸相等。
焊剂主要由的大理石和萤石组成，大理石和萤石的颗粒度都是180目，钢丝网采用30目的网格，焊剂带沿长度方向每隔一定距离中间被横向剪开，只有两侧边缘的一根钢丝连接，剪过的焊剂带按中间裸露钢丝的宽度被折叠成U形，盘在焊剂带缠绕盘1上。
焊剂带的厚度为0.5-1mm，焊剂带宽度为10mm，钢丝网的厚度为0.1mm。
焊丝3的直径为1.6mm，导电片12的厚度为2mm，导电嘴的外表面及其水平端部喷了一层Al2O3的绝缘材料。
如图1所示，U形焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法，焊接时采用间隙宽度为4 mm的“I”形坡口，U形焊剂带经压带轮压入电弧前方的坡口间隙内，焊丝经送丝机构和导电机构进入U形焊剂带中间，产生焊剂带约束的电弧14，电弧被限定在间隙底部的一定范围内燃烧，有效加热间隙侧壁及其底部，电弧区内的焊剂带在电弧热的作用下熔化，熔化的焊剂带形成熔渣保护熔池。
焊接时采用直流平特性焊接电源，等速送丝的焊接方法。U形焊接带约束电弧超窄间隙焊接时采用多层单道焊接，每焊完一层焊缝需要用砂轮片将其焊渣清理掉，为下一层焊缝的焊接做准备。
焊接低碳钢时，采用常规CO2焊用焊丝，焊丝牌号为H08Mn2Si，焊剂成分为大理石和萤石，电弧电压为20-26V，焊接电流为200-270A，焊接速度为10mm/s。
如图1、图2所示，焊剂带4主要用于添加焊剂和约束电弧14，焊剂带由焊剂和钢丝网两部分构成，焊剂主要由大理石和萤石组成，大理石和萤石的颗粒度都是180目，钢丝网采用30目的网格，钢丝网主要起加强筋的作用，防止焊剂脱落，焊剂带的厚度为0.5-1mm，焊剂带宽度为10mm，钢丝网的厚度为0.1mm，焊剂带沿长度方向每隔一定距离中间被横向剪开，只有两侧边缘的一根钢丝连接，剪过的焊剂带按中间裸露钢丝的宽度被折叠成U形，盘在焊剂带缠绕盘上。压带轮11安在连接杆上，连接杆的上端连同压缩弹簧安在焊枪支座6上，压带轮厚度的尺寸与U行焊剂带中间裸露钢丝网宽度的尺寸相等。由于焊丝干伸长度的限制以及弹簧的压缩作用力，在焊接过程中压带轮对焊剂带有向下的压力和向后的摩擦力。向下的压力可以保证焊剂带底部可以与焊接试样13充分接触，向后的摩擦力可以把焊剂带顺利的送入坡口中，同时压带轮还可以保证焊丝在坡口中处于焊剂带中间位置。在调节芯柱9、套在调节芯柱上的弹簧8、导电嘴底座7、螺钉10以及焊枪支座6五者之间的相互作用力下，当向上拧紧调节芯柱时，两片导电嘴夹紧焊丝；当向下拧松调节芯柱时，导电嘴则放开焊丝,这是因为调节芯柱进给量，枪管对弹簧8产生压力，使弹簧处于压缩状态，由于调节芯柱把柄和导电片底部均为锥形且相互接触，这样把柄对导电片的力通过螺钉10的作用转化为导电嘴对焊丝的力，使导电嘴将焊丝紧紧夹在V型通槽内，因此导电片与焊丝接触良好，焊接电弧稳定可靠。两片导电嘴的外表面及其水平端部均喷有一层Al2O3的绝缘材料，这样可以避免导电嘴在进入坡口间隙内与侧壁起弧，防止侧壁对焊接电弧的干扰。
Claims (8)
1.U形焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置，由焊剂带铺设机构和焊枪组成，其特征在于U形焊剂带是由焊剂和钢丝网两部分组成，U形焊剂带（4）盘在焊剂带缠绕盘（1）上，U形焊剂带（4）经压带轮（11）压入电弧（14）前方的坡口间隙内并紧贴坡口侧壁，焊丝（3）经导丝轮进入导电嘴，导电片（12）通过螺钉（10）安装在导电嘴底座（7）上，导电片（12）能够绕螺钉（10）转动，压缩弹簧（8）套在调节芯柱（9）上，调节芯柱（9）连同压缩弹簧（8）安在焊枪支座（6）上；压带轮（11）安在连接杆上，连接杆的上端连同压缩弹簧安在焊枪支座（6）上，压带轮（11）厚度的尺寸与U形焊剂带中间裸露钢丝网宽度的尺寸相等。
2.根据权利要求1所述的U形焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置，其特征在于焊剂主要由的大理石和萤石组成，大理石和萤石的颗粒度都是180目，钢丝网采用30目的网格，焊剂带沿长度方向每隔一定距离中间被横向剪开，只有两侧边缘的一根钢丝连接，剪过的焊剂带按中间裸露钢丝的宽度被折叠成U形，盘在焊剂带缠绕盘（1）上。
3.根据权利要求1所述的U形焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置，其特征在于焊剂带的厚度为0.5-1mm，焊剂带宽度为10mm，钢丝网的厚度为0.1mm。
4.根据权利要求1所述的U形焊剂带约束电弧超窄间隙焊接装置，其特征在于焊丝（3）的直径为1.6mm，导电片（12）的厚度为2mm，导电嘴的外表面及其水平端部喷了一层Al2O3的绝缘材料。
5.U形焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法，其特征在于焊接时采用间隙宽度为4 mm的“I”形坡口，U形焊剂带经压带轮压入电弧前方的坡口间隙内，焊丝经送丝机构和导电机构进入U形焊剂带中间，产生焊剂带约束的电弧（14），电弧被限定在间隙底部的一定范围内燃烧，有效加热间隙侧壁及其底部，电弧区内的焊剂带在电弧热的作用下熔化，熔化的焊剂带形成熔渣保护熔池。
6.根据权利要求5所述的U形焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法，其特征在于焊接时采用直流平特性焊接电源，等速送丝的焊接方法。
7.根据权利要求5所述的U形焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法，其特征在于U形焊接带约束电弧超窄间隙焊接时采用多层单道焊接，每焊完一层焊缝需要用砂轮片将其焊渣清理掉，为下一层焊缝的焊接做准备。
8.根据权利要求5所述的U形焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法，其特征在于焊接低碳钢时，采用常规CO2焊用焊丝，焊丝牌号为H08Mn2Si，焊剂成分为大理石和萤石，电弧电压为20-26V，焊接电流为200-270A，焊接速度为10mm/s。
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