CN105478972A - 一种基于药皮自保护的螺柱焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于药皮自保护的螺柱焊方法。配制焊接自保护药皮成分；将钢制螺柱加工成锥角为150°的钢制螺柱；对钢制螺柱及母材待焊区进行打磨清洗去除表面污渍；将调配好的自保护药皮材料敷制于钢制螺柱表面焊接位置并烘干；将母材水平放置，将套有匹配陶瓷圈的钢制螺柱的锥形端向下，垂直母材，施以一定的压力；提升钢制螺柱，拉弧，完成焊接。本发明能够获得良好的焊缝金相组织，有效提高焊缝质量；操作简单，效率明显提高；可实现减少焊接电弧偏弧，减少焊接过程中飞溅；可实现钢制螺柱与母材间无氧化夹杂、未焊透、未熔合等缺陷的优质焊接接头；提升钢制螺柱焊焊接熔深；可适应与8mm以上的不同直径的钢制螺柱及不同板厚的母材。
Description
技术领域
本发明涉及在中碳调质钢特殊结构螺柱焊的焊接技术，特别是针对一般螺柱焊焊接时电弧不稳定，熔深浅，以及焊接有缺陷。
背景技术
电弧螺柱焊是一种将螺状或者柱状的金属焊接在金属板材表的焊接方法。其本质是熔焊原理相同的焊接方法。螺柱焊作为一种熔焊方法相比较于传统的螺柱加工，具有节省时间和材料的特点、并且由于螺柱焊不用在板件表面开孔，对于一些对于要求密封性要求比较高的设备当中螺柱焊焊接可有效避免泄露事故的发生。由于螺柱焊以上特性，所以螺柱焊在重型机械加工行业和大型的压力容器当中具有巨大的发展前景。
对于大直径螺柱和中厚中高碳板材的异种钢螺柱焊，由于螺柱焊本质是熔焊一种焊接方法，所以对于传统中高碳钢板的焊接难题也出现在电弧螺柱焊当中。而且在实际的大直径螺柱和中厚中高碳板材的螺柱焊接当中也出现了在传统熔焊中所没有出现的焊接问题。所以螺柱焊只适用于螺柱直径较小和薄板的焊接。现在在实际使用螺柱焊过程当中主要出现了以下焊接问题：1、对于大直径的螺柱，其在拉弧过程当中具有明显的偏弧现象并且电弧燃烧不稳定，不能够完全的燃烧螺柱端面，造成螺柱熔化不均匀，焊接熔池形成不均匀，熔池凝固以后严重影响焊接接头的静态力学性能同时造成焊接接头不能达到预期的外观效果(螺柱歪斜)。2、由于板材是中厚的中碳高碳钢，所以在焊接过程当中焊接接头容易产生气孔和热裂纹，焊接结束以后焊接应力集中，极易产生硬脆相，焊接接头产生冷裂纹，严重影响焊接接头的冲击韧性和动态力学性能。目前还未能有行之有效的方法可以解决在螺柱焊接中出现的这些问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于药皮自保护的螺柱焊方法，实现在一种适应与8mm以上的不同尺寸直径螺柱和不同板厚的电弧螺柱焊焊接过程当中稳定高效的螺柱焊过程，可以获得力学性能良好的螺柱焊焊接接头。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于药皮自保护的螺柱焊方法，包括如下步骤：
步骤1、配制焊接自保护药皮成分，采用粘结剂将自保护药皮成分制成自保护药皮；
步骤2、加工锥角为150°的钢制螺柱；
步骤3、对钢制螺柱及母材待焊区进行打磨清洗去除表面污渍；
步骤4、将自保护药皮添入到与钢制螺柱形状相同的陶瓷模具中，将钢制螺柱缓缓套入陶瓷模具中，固定钢制螺柱，以转速为60r/min旋转陶瓷模具，保持2分钟后烘干钢制螺柱；
步骤5、将母材水平放置，将套有匹配陶瓷圈的钢制螺柱的锥形端向下，垂直母材，施以压力；
步骤6、提升钢制螺柱，拉弧，完成焊接。
步骤1中所述的自保护药皮成分按质量百分比计，包括如下组分：20％-30％CaO，10％-15％的TiO2，3％-8％的萤石，3％-8％的冰晶石，1％-3％的中碳锰铁粉，10％-18％的Ni粉，0.6％-1％的V粉，1％-2％的Mo粉，2％-5％的Cr粉，其余为Cr2O3粉；所述的粘结剂和自保护药皮成分的重量比为15-11：100；所述的粘结剂为模数不小于2.5，波美度为45度的钠水玻璃。
步骤3中所述的母材为中碳调质钢。
本发明与现有技术相比，其显著优点：1)能够获得良好的焊缝金相组织，有效提高焊缝质量；2)操作简单，效率明显提高；3)可实现减少焊接电弧偏弧，减少焊接过程中飞溅；4)可实现钢制螺柱与母材间无氧化夹杂、未焊透、未熔合等缺陷的优质焊接接头；5)提升钢制螺柱焊焊接熔深；6)可适应与8mm以上的不同直径的钢制螺柱及不同板厚的母材。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明基于药皮自保护的螺柱焊方法工艺流程示意图。
图2是本发明基于药皮自保护的螺柱焊方法装配示意图。
1—钢制螺柱；2—母材；3—保护药皮；4—陶瓷保护环
具体实施方式
实施例一
结合图1和图2，以直径为8mm的Q235钢制螺柱1为例。首先在焊前配制保护药皮3(保护药皮3成分为；20％CaO，10％的TiO2，3％的萤石，8％的冰晶石，3％的中碳锰铁粉，10％的Ni粉，1％的V粉，2％的Mo粉，2％的Cr粉，其余为Cr2O3粉。粘结材料才用模数不小于2.5，波美度为45度的钠水玻璃)，将钢制螺柱1焊焊接螺柱进行打磨去除锈点，并使用丙酮溶液对钢制螺柱1进行清洗，将药皮成分和粘结剂相混合，粘结剂和药皮的重量比为15-11：100，然后将和粘结剂混合好的药皮料泥添入到陶瓷模具中，模具形状和钢制螺柱1形状一致，模具直径为10mm；然后将清洗过的钢制螺柱1，缓缓压入模具当中。固定钢制螺柱1，慢速旋转模具，模具转速为60r/min；旋转2分钟后将模具同钢制螺柱1一同进行烘干处理(企业标准)得到保护药皮3。烘干工艺为先进行低温烘干保温温度80度到100度之间，保温时间为8h以上，取下陶瓷模具、待指甲压保护药皮3，以无指甲压痕为低温烘干合格；后将钢制螺,1置于烘干箱当中进行烘干处理，随炉升温，烘干温度300度以上，保温2h，然后随炉降温至100度出炉备用。焊接前将母材2(30MnCrNiMo)表面打磨去除锈点后用丙酮清洗，快速吹干，用焊枪将钢制螺柱1固定在母材2(30MnCrNiMo)的表面并且在钢制螺柱1的焊接端套上一个和钢制螺柱1配套的陶瓷保护环4，提升钢制螺柱1，引燃电弧，完成焊接后保持焊枪与母材2(30MnCrNiMo)的垂直位置关系3-5s，使熔池冷却凝固。进行出渣操作。
实施例二
结合图1和图2，以直径为16mm的Q235钢制螺柱1为例。首先在焊前配制保护药皮3(保护药皮3成分为；含量22％CaO，13％的TiO2，6％的萤石，6％的冰晶石，1％的中碳锰铁粉，13％的Ni粉，0.6％的V粉，1％的Mo粉，2％的Cr粉，其余为Cr2O3粉。粘结材料才用模数不小于2.5，波美度为45度的钠水玻璃)，将钢制螺柱1焊焊接螺柱进行打磨去除锈点，并使用丙酮溶液对钢制螺柱1进行清洗，将药皮成分和粘结剂相混合，粘结剂和药皮的重量比为15-11：100，然后将和粘结剂混合好的药皮料泥添入到陶瓷模具中，模具形状和钢制螺柱1形状一致，模具直径为18mm；然后将清洗过的钢制螺柱1，缓缓压入模具当中。固定钢制螺柱1，慢速旋转模具，模具转速为60r/min；旋转2分钟后将模具同钢制螺柱1一同进行烘干处理(企业标准)，烘干工艺为先进行低温烘干保温温度80度到100度之间，保温时间为8h以上，取下陶瓷模具、待指甲压保护药皮3,以无指甲压痕为低温烘干合格；后将钢制螺柱1置于烘干箱当中进行烘干处理，随炉升温，烘干温度350度以上，保温2h，然后随炉降温至100度出炉备用。焊接前将母材2表面打磨去除锈点后用丙酮清洗，快速吹干，用焊枪将钢制螺柱1固定在母材2的表面并且在钢制螺柱1的焊接端套上一个和钢制螺柱配套的陶瓷保护环4，提升钢制螺柱1，引燃电弧，完成焊接后保持焊枪与母材2的垂直位置关系3-5s，使熔池冷却凝固。进行出渣操作。
实施例三
结合图1和图2，以直径为27mm的Q235钢制螺柱1为例。首先在焊前配制保护药皮3(保护药皮3成分为；含量25％CaO，15％的TiO2，8％的萤石，8％的冰晶石，1％的中碳锰铁粉，18％的Ni粉，0.6％的V粉，1％的Mo粉，5％的Cr粉，其余为Cr2O3粉。粘结材料才用模数不小于2.5，波美度为45度的钠水玻璃)，将钢制螺柱1焊焊接螺柱进行打磨去除锈点，并使用丙酮溶液对钢制螺柱1进行清洗，将药皮成分和粘结剂相混合，粘结剂和药皮的重量比为15-11：100，然后将和粘结剂混合好的药皮料泥添入到陶瓷模具中，模具形状和钢制螺柱1形状一致，模具直径为30mm；然后将清洗过的钢制螺柱1，缓缓压入模具当中。固定钢制螺柱1，慢速旋转模具，模具转速为60r/min；旋转2分钟后将模具同钢制螺柱1一同进行烘干处理(企业标准)，烘干工艺为先进行低温烘干(保温温度80度到100度之间，保温时间为8h以上，取下陶瓷模具、待指甲压保护药皮3,以无指甲压痕为低温烘干合格；后将钢制螺柱1置于烘干箱当中进行烘干处理，随炉升温，烘干温度350度以上，保温3h，然后随炉降温至100度出炉备用)。焊接前将母材2表面打磨去除锈点后用丙酮清洗，快速吹干，用焊枪将钢制螺柱1固定在母材2的表面并且在钢制螺柱1的焊接端套上一个和钢制螺柱1配套的陶瓷保护环4，提升钢制螺柱1，引燃电弧，完成焊接后保持焊枪与母材2的垂直位置关系3-5s，使熔池冷却凝固。进行出渣操作。
Claims (5)
1.一种基于药皮自保护的螺柱焊方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、配制焊接自保护药皮成分，采用粘结剂将自保护药皮成分制成自保护药皮；
步骤2、加工锥角为150°的钢制螺柱；
步骤3、对钢制螺柱及母材待焊区进行打磨清洗去除表面污渍；
步骤4、将自保护药皮添入到陶瓷模具中，将钢制螺柱缓缓套入陶瓷模具中，固定钢制螺柱，以转速为60r/min旋转陶瓷模具，保持2分钟后烘干钢制螺柱；
步骤5、将母材水平放置，将套有匹配陶瓷圈的钢制螺柱的锥形端向下，垂直母材，施以压力；
步骤6、提升钢制螺柱，拉弧，完成焊接。
2.根据权利要求1所述的基于药皮自保护的螺柱焊方法，其特征在于，步骤1中所述的自保护药皮成分按质量百分比计，包括如下组分：20％-30％CaO，10％-15％TiO2，3％-8％萤石，3％-8％冰晶石，1％-3％中碳锰铁粉，10％-18％Ni粉，0.6％-1％V粉，1％-2％Mo粉，2％-5％Cr粉，其余为Cr2O3粉。
3.根据权利要求1所述的基于药皮自保护的螺柱焊方法，其特征在于，步骤1中所述的粘结剂和自保护药皮成分的重量比为(15-11)：100。
4.根据权利要求1或3所述的基于药皮自保护的螺柱焊方法，其特征在于，所述的粘结剂为模数不小于2.5，波美度为45度的钠水玻璃。
5.根据权利要求1所述的基于药皮自保护的螺柱焊方法，其特征在于，步骤3中所述的母材为中碳调质钢。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160413 |