CN103817400B - 一种镍基合金带材拼卷焊接的引熄弧装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种镍基合金带材拼卷焊接的引熄弧装置包括固定板、引弧板和熔池填充件，固定板包括两块方形板，每个方形板上均设有两个平行滑槽，每个滑槽内设有至少两个螺栓，两个方形板通过螺栓和滑槽活动连接，螺栓上设有旋紧螺母；引弧板为两块使用带材的切头制成宽为15~25mm，长度不小于200mm的长方形条，熔池填充件使用与带材匹配的焊丝制备，折叠加工成十字结构。本发明解决了镍合金带材焊接过程中引熄弧造成的焊缝头尾质量缺陷，带材在焊接时不需要对焊接接头部位加工，仅需简单修磨，提高该部位的加工性能使焊缝尤其是引熄弧部位表面美观、成分稳定、组织均匀、性能良好，在后续轧制、退火等过程中能保证焊缝加工性能，提高生产效率和产品合格率。

Description

一种镍基合金带材拼卷焊接的引熄弧装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种焊接装置和方法，特别涉及一种镍基合金带材拼卷焊接的引熄弧装置及其使用方法。

背景技术

镍基合金由于其特殊的物理性能，具有生产高性能、多用途的特点，每种产品都有其专有性能，如导电性能、膨胀性能、磁性能、耐蚀性能、耐高温性能等，用于电子、化工、航空航天、核能等高端领域，这些性能要求其钢材内部纯净度非常高，以保证其产品加工性能和物理特性；在现有的镍基合金产业中有4~12mm的带材，也有薄至0.1mm的薄带，产品规格品种繁多，但是所有的这些产品都存在单重小的问题，在使用过程中需要将小卷拼焊成大卷；所以焊缝质量成为影响后续加工性能的重要指标。

焊接工程中因为引熄弧阶段电流电压不稳而造成焊接气孔、夹渣、未融合等焊缝质量问题，目前采用的解决手段主要为修磨剔除缺陷部位或增加引熄弧板。修磨剔除方法工作量大，容易影响焊件的整体要求，而且大多数焊件由于其自身结构限制不允许采用此方法，所以，引熄弧装置成为解决以上问题的主要手段。

在检索过程中发现引熄弧装置和方法主要用于钢铁和铜材等材料的焊接，同时焊接后，焊件不能再加工或大变形，一般状态下能够保证引熄弧部位质量无气孔、夹杂、未熔合等缺陷形成，满足整体性能最低要求即可。而现有镍基合金带材产品结构的不断拓展，深加工要求越来越高，在经拼焊连接后进行后续轧制、退火等再加工，加工变形量达到90%以上，最高甚至超过99%，变形量极大。不仅要求要保证焊缝美观，达到整体性能要求，而且通过该引熄弧方法和装置使焊缝头尾性能要优于焊缝其他部位，达到整体焊接性能要求的上限，满足后续大变形量的加工要求，保证产品成材率和合格率，避免在生产过程中发生断带，造成生产事故。

通过对镍基合金焊接性能研究，发现在焊缝结晶时镍基合金线膨胀系数大，焊接时易产生较大的应力，固液相对温度间距小，流动性偏低，焊缝引熄弧部位受力复杂性和自身脆弱性能是最关键的影响因素，因此目前的引熄弧装置和方法都不能很好的适应镍基合金带材拼卷焊接的技术要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于镍基合金的引弧板应用现状、产品深加工要求以及特殊用途和焊接性能等特点，发明一种镍基合金带材拼卷焊接的引熄弧装置及其使用方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种镍基合金带材拼卷焊接的引熄弧装置包括固定板、引弧板和熔池填充件，所述固定板包括两块方形板，每个方形板上均设有两个平行滑槽，每个滑槽内设有至少两个螺栓，两个方形板通过螺栓和滑槽活动连接，螺栓上设有旋紧螺母；所述引弧板为两块使用带材的切头制成宽为15~25mm，长度不小于200mm的长方形条，所述熔池填充件使用与带材匹配的焊丝制备，折叠加工成十字结构。

优选的，所述引弧板各端面修磨平整平齐，与焊缝结合部修磨后用丙酮清洗，去除油污。

优选的，所述熔池填充件折弯过程中保证折弯点无弧度，邻边贴紧，整体结构处于同一平面内，中间部位无凸起、翘曲缺陷。

优选的，所述镍基合金带材拼卷焊接的引熄弧装置的使用方法包括：

两块引弧板端面与焊接带卷焊缝部位端面对齐啮合，使两块引弧板接缝与带卷接缝保持一条直线；

将固定板上的旋紧螺母拧紧，固定好引弧板后端，引弧板与卷带在接触端面部位形成十字型接头；

将熔池填充件放置在引弧板与卷带形成的十字型接头处，长侧沿焊缝方向，短侧垂直焊缝；

起弧时，从熔池填充件前方开始，熄弧时，待弧柱通过熔池填充件后方可熄弧，焊接操作完成后，将固定板取下；

对接头部位简单修磨，保证边部平齐。

本发明的有益效果：

本发明基于镍基合金的引弧板应用现状、产品深加工要求以及特殊用途和焊接性能等特点，提供了一种镍基合金带材拼卷焊接的引熄弧装置及其使用方法，解决了全自动弧焊在对镍合金带材焊接过程中引熄弧造成的焊缝头尾质量缺陷，保证带材在焊接时不需要对焊接接头部位加工，仅需简单修磨，提高该部位的加工性能使焊缝尤其是引熄弧部位表面美观、成分稳定、组织均匀、性能良好，同时在后续轧制、退火等过程中能保证焊缝加工性能，提高生产效率和产品合格率。

本发明提供的引熄弧焊接方法和装置，在自动焊接和手动焊接过程中均可使用，适应不同规格、材质的镍基合金带材焊接及加工要求，就地取材，操作简便，废弃料可以回收再利用。

附图说明

图1为本发明固定板的结构示意图；

图2为本发明图1的侧视机构示意图；

图3为本发明引弧板的结构示意图；

图4为本发明熔池填充件的结构示意图；

图5为本发明使用状态图;

其中：1、方形板，2、螺栓，3、滑槽，4、旋紧螺母，5、引弧板，6、熔池填充件，7、镍基合金带材。

具体实施方式

如图1至图2所示，一种镍基合金带材拼卷焊接的引熄弧装置包括固定板、引弧板和熔池填充件，固定板：80×80×5mm方形板1不锈钢板两块，在靠近方形板1两边部加工孔，孔径为6mm，孔距为64mm并连通成滑槽3，孔心与最近两边部距离分别为13mm、8mm。上下两块不锈钢板孔口和滑槽3对齐，每个孔内穿入螺栓2两支，分别靠向两侧。将两块引弧板5并排放入，并调整旋紧螺母4夹紧螺栓2，保证两引弧板紧密贴合。

如图3所示，引弧板5：每卷带材焊接之前要进行切头，保证焊接部位光滑平齐；在切头废料上切出宽度为15-25mm长方形板两条作为引弧板，保证引弧板与焊接部位厚度、材料成分一致，而且长度与原带卷宽度一样，一般≥400mm，便于确定尺寸；对引弧板各端面修磨，保证平齐；与焊缝结合部位修磨后用丙酮清洗，去掉油污等杂质。

如图4所示，熔池填充件6：选用对应钢种的专用焊丝，截取120mm长，依次折叠加工成十字形，引熄弧方向为20mm，垂直方向为10mm，折叠部位配合紧密，整个十字件呈平面型。图4中为了清晰表明结构在十字结构内留出来了空区，实际各折叠部和折弯部均要紧密贴合，熔池填充件总长为120mm，从中间对折，从对折顶端至20mm处为折弯点，两边垂直填充件身反方向折弯成直角，沿折弯点向两边10mm处为对折点，将两边再进行对折，两边剩余部分从填充件中线点向下折弯成直角，形成熔池填充件的最终结构。折弯过程中要保证折弯点没有弧度，相邻边部要贴紧，整体结构在一个平面上，中间部位不能出现凸起、翘曲等缺陷，保证熔池填充件在放置过程中与焊缝配合紧密。

以上三个工件的制作是为了以焊接合金Inconel690带材、Ni201带材和合金4J36带材所适用的尺寸，应该明确说明的是，其他带材焊接时可以适用该尺寸也可以做适应性调整，不应局限理解本发明的三个工件仅为所述尺寸。

下面结合具体实施例进一步说明本发明是如何实现的：

实施例1

焊接高温耐蚀合金Inconel690带材时，按照引弧板尺寸要求，从Inconel690带材余头上加工引弧板，利用Inconel152合金焊丝加工成熔池填充件，每次在前后带卷焊接部位对正后，如图5所示，将引熄弧装置放上，让引熄弧装置的两引弧板端面与焊接带卷焊缝部位端面对齐啮合，使两引弧板接缝与带卷接缝保持一条直线，并将引熄弧装置固定板的螺栓拧紧，固定好引弧板后端。此时，在接触端面部位形成十字型，将Inconel152合金焊丝加工成的熔池填充件放置在引弧板与焊件形成的十字接头处，长侧沿焊缝方向，短侧垂直焊缝。起弧时，从熔池填充件前方开始，熄弧时，待弧柱过熔池填充件后方可熄弧，焊接操作完成后，将引熄弧装置取下，并对接头部位简单修磨，保证边部平齐，引熄弧装置准备下次使用。由于引弧板使用过程产生损耗变短，待引弧板长度小于200mm时无法继续使用，重新从该材质带卷余头上加工，按照上述要求继续使用。

实施例2

焊接纯镍系列Ni201带材时，按照引弧板尺寸要求，从Ni201带材余头上加工引弧板，利用Nickel141合金焊丝加工成熔池填充件，每次在前后带卷焊接部位对正后，如图5所示，将引熄弧装置放上，让引熄弧装置两引弧板端面与焊接带卷焊缝部位端面对齐啮合，使两引弧板接缝与带卷接缝保持一条直线，并将引熄弧装置固定板螺栓拧紧，固定好引弧板后端。此时，在接触端面部位形成十字型，将Nickel141合金焊丝加工成的熔池填充件放置在引弧板与焊件形成的十字接头处，长侧沿焊缝方向，短侧垂直焊缝。起弧时，从熔池填充件前方开始，熄弧时，待弧柱过熔池填充件后方可熄弧，焊接操作完成后，将引熄弧装置取下，并对接头部位简单修磨，保证边部平齐，引熄弧装置准备下次使用。由于引弧板使用过程产生损耗变短，待引弧板长度小于200mm时无法继续使用，重新从该材质带卷余头上加工，按照上述要求继续使用。

实施例3

焊接膨胀合金4J36带材时，按照引弧板尺寸要求，从4J36带材余头上加工引弧板，利用WE600合金焊丝加工成熔池填充件，每次在前后带卷焊接部位对正后，如图5所示，将引熄弧装置放上，让引熄弧装置两引弧板端面与焊接带卷焊缝部位端面对齐啮合，使两引弧板接缝与带卷接缝保持一条直线，并将引熄弧装置固定板螺栓拧紧，固定好引弧板后端。此时，在接触端面部位形成十字型，将WE600合金焊丝加工成的熔池填充件放置在引弧板与焊件形成的十字接头处，长侧沿焊缝方向，短侧垂直焊缝。起弧时，从熔池填充件前方开始，熄弧时，待弧柱过熔池填充件后方可熄弧，焊接操作完成后，将引熄弧装置取下，并对接头部位简单修磨，保证边部平齐，引熄弧装置准备下次使用。由于引弧板使用过程产生损耗变短，待引弧板长度小于200mm时无法继续使用，重新从该材质带卷余头上加工，按照上述要求继续使用。

本发明是针对不同品种的镍基合金带材，利用焊接过程中带卷余头废料和专用焊丝作为原材料加工成引弧耗材，引弧板规格上与带卷一致，通过简单处理结合紧密，材料成分一致不污染产品；起弧部位通过添加熔池填充件不但能保证填充饱满，而且提高该部位的加工性能，由于该部位性能差且受力复杂，在加工过程中容易开裂，通过优化成分、组织和外观结构，满足后续加工要求。该方法和装置简单、实用、可靠，保证了产品性能，减少了断带率，提高了焊接成材率以及后续产品合格率和生产效率，还可以回收利用，尤其是针对镍基合金稀有金属，减少浪费，对发展镍基合金深加工产业有现实意义。

以上所述的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种镍基合金带材拼卷焊接的引熄弧装置，包括固定板、引弧板和熔池填充件，其特征在于：所述固定板包括两块方形板，每个方形板上均设有两个平行滑槽，每个滑槽内设有至少两个螺栓，两个方形板通过螺栓和滑槽活动连接，螺栓上设有旋紧螺母；所述引弧板为两块使用带材的切头制成宽为15~25mm，长度不小于200mm的长方形条，所述两块引弧板并排放入所述两个方形板之间，所述熔池填充件使用与带材匹配的焊丝制备，折叠加工成十字结构，焊接时熔池填充件放置在引弧板与卷带形成的十字型接头处。

2.根据权利要求1所述一种镍基合金带材拼卷焊接的引熄弧装置，其特征在于：所述引弧板各端面修磨平整平齐，与焊缝结合部修磨后用丙酮清洗，去除油污。

3.根据权利要求1所述一种镍基合金带材拼卷焊接的引熄弧装置，其特征在于：所述熔池填充件折弯过程中保证折弯点无弧度，邻边贴紧，整体结构处于同一平面内，中间部位无凸起、翘曲缺陷。

4.一种使用如权利要求1或2或3所述镍基合金带材拼卷焊接的引熄弧装置的使用方法，包括：

两块引弧板端面与焊接带卷焊缝部位端面对齐啮合，使两块引弧板接缝与带卷接缝保持一条直线；

将固定板上的旋紧螺母拧紧，固定好引弧板后端，引弧板与卷带在接触端面部位形成十字型接头；

将熔池填充件放置在引弧板与卷带形成的十字型接头处，长侧沿焊缝方向，短侧垂直焊缝；

起弧时，从熔池填充件前方开始，熄弧时，待弧柱通过熔池填充件后方可熄弧，焊接操作完成后，将固定板取下；

对接头部位简单修磨，保证边部平齐。