CN106077919A - 一种基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的专用药皮 - Google Patents

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冯远洋
王克鸿
周琦
彭勇
黄�俊
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Abstract

本发明公开了一种基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的专用药皮，以质量百分数计，所述的药皮包含如下组分：17%CaO，15% TiO2，3% MnO，8% FeO，3%中碳锰铁粉，15% Al2O3，15% CaF2，2% Mo粉，1% V粉，5% Cr粉，35%Fe3O4/PPy粉，其余为Cr2O3。本发明解决了大直径螺柱焊接时产生的偏弧现象，解决了大直径焊接时产生的未熔合现象，获得了良好的焊缝金相组织，有效提高了焊缝质量。

Description

一种基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的专用药皮
技术领域
本发明涉及一种专用药皮，特别是涉及一种基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的专用药皮，属于焊接领域。
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面的焊接方法。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：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，例如螺柱歪斜。
发明内容
为了解决在大直径钢螺柱焊的焊接过程产生的偏弧问题，本发明提供了一种一种基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的专用药皮。
本发明可以通过如下技术方案达到：
一种基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的专用药皮，以质量百分数计，所述的药皮包含如下组分：17%CaO， 15% TiO2， 3% MnO， 8% FeO， 3%中碳锰铁粉， 15% Al2O3， 15% CaF2，2% Mo粉，1% V粉，5% Cr粉，35%Fe3O4/PPy粉，其余为Cr2O3。
一种基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的焊接方法，步骤如下；
（1）将螺柱加工成锥角为150°的螺柱；
（2）对螺柱及母材待焊区进行打磨清洗去除表面污渍；
（3）将专用药皮涂覆在螺柱表面，烘干处理；
（4）对母材待焊区进行感应加热前热处理；
（5）启动螺柱焊焊接；
（6）对焊接后焊缝进行感应加热后热处理。
步骤（3）中，将专用药皮涂覆于螺柱表面时先将专用药皮与粘结剂混合均匀再涂覆，其中，粘结剂为模数不小于2.5，波美度为45度的钠水玻璃。
步骤（4）中，感应加热前热处理是将母材待焊区于500±50℃下预热25s。
步骤（6）中，感应加热后热处理是将焊缝于400±50℃下处理30s。
步骤（4）和步骤（6）中，感应加热采用的线圈匝数为2000匝，加热电流为1.6A，加热电压为34V。
本发明与现有技术相比，其优点是：
1）解决了大直径螺柱焊接时产生的偏弧现象，解决了大直径焊接时产生的未熔合现象。
2）能够获得良好的焊缝金相组织，有效提高焊缝质量。
3）可实现螺柱与母材间无氧化夹杂、未焊透、未熔合等缺陷。
附图说明
图1为本发明一种基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的焊接方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明解决了大直径螺柱焊接时产生的偏弧、未熔合问题，电弧的本质是电子的定向移动，本发明采用纳米材料制作的螺柱涂覆层和陶瓷环内部涂覆，不仅包含了原有焊条的优点，同时具备吸附电子稳定电弧的作用。螺柱焊接时电弧的电子移动速度快，根据洛伦兹力的公式：F=qvB。力的大小由速度和磁场共同作用，本次发明的本质是利用洛伦兹力的作用，在电子发射的过程中，力抑制电弧的偏转，拉回偏移的电弧，达到稳定电弧的作用，得到良好的焊缝，成功解决了偏弧问题。电磁线圈的使用，加大了对电子的吸引，从而加速了点子的移动速度。电磁线圈的制备加速了电子的发射速度，是电子更多地进入焊接区，获得的热量增大，焊接熔池增大，焊接充分，成功解决了焊接未熔合的缺陷。
本发明的一种基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的焊接方法，如图1，包括以下步骤：
步骤1、配制焊接涂覆的保护剂；
步骤2、将螺柱加工成锥角为150°的螺柱；
步骤3、对螺柱及母材待焊区进行打磨清洗去除表面污渍；
步骤4、将专用药皮与粘结剂混合后均匀的涂覆在陶瓷环内表面，烘干处理；
步骤5、夹取烘干以后的陶瓷环；
步骤6、将装甲钢板水平放置，将感应加热线圈置于待焊母材表面，进行感应加热；
步骤7、将套有匹配陶瓷圈的螺柱的锥形端向下，垂直于母材，施以一定的压力，将制作的电磁线圈置于母材的背面；
步骤8、接通电磁线圈，启动螺柱焊机，提升螺柱，拉弧，完成焊接；
步骤9、将电加热装置套在完成焊接的螺柱上，进行电加热。
上述专用药皮的配方如下：以质量百分数数计，17%CaO， 15%TiO2， 3%MnO， 8%FeO， 3%中碳锰铁粉， 15% Al2O3， 15%CaF2， 2%Mo粉，1%V粉，5%Cr粉，35%Fe3O4/PPy粉，其余为Cr2O3，其中，粘结剂采用模数不小于2.5，波美度为45度的钠水玻璃。
实施例
以直径为30mm的Q235螺柱和10mm板材，为例。
在焊前配制自旋弧保护剂（专用药皮），所述的自旋弧保护剂配方为含量：17%CaO，15%TiO2， 3%MnO， 8%FeO， 3%中碳锰铁粉， 15% Al2O3， 15%CaF2， 2%Mo粉，1%V粉，5%Cr粉，35%Fe3O4/PPy粉，其余为Cr2O3。将不同成分的组分取中间值进行称量，后使用粘结材料才用模数不小于2.5，波美度为45度的钠水玻璃与组分混合，搅拌制作自旋弧保护剂。将直径为32mm的螺柱用车床加工为直径为30mm带有凸台且锥角150°的螺柱。对螺柱的表面和母材待焊区使用细砂纸进行打磨，后用丙酮进行清洗，最后用酒精进行擦拭，然后将保护剂均匀的敷在陶瓷环内表面，厚度在2mm-3mm左右为宜。之后对涂敷在陶瓷环内表面的保护剂再进行烘干处理：保温温度80度到100度之间，保温时间为4h以上，待指甲压焊接保护层，以无指甲压痕为低温烘干合格；后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。使用坩埚钳夹取螺柱，直至冷却。将装甲钢板材固定在变位机上，将30kw感应加热装置至于待焊区上方加热温度为500℃，加热时间为30s。将带有陶瓷环的螺柱利用气爪固定在焊枪前端，利用机器人对母材进行预压，预压高度为2mm，电磁线圈的正确放置在待焊区的正下方。接通电磁线圈的电源，启动机器人自动化焊接，在拉弧式螺柱焊机的作用，产生电弧完成焊接过程。该过程中，提升螺柱高度为3mm，焊接电流为2800A，射钉深度3mm。完成焊接后保持焊枪与母材的垂直位置关系3-5s，使熔池冷却凝固。而后再将电加热装置套入螺柱，使焊缝平行，进行400℃后热处理30s。
通过上述实验，经过分析和观察，发现偏弧问题得到良好的解决，焊缝质量得到显著提高。解决了大直径螺柱焊接一直存在的未熔合的缺陷，提高了螺柱焊接质量，得到了优质的焊缝。

Claims (6)

1.一种基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的专用药皮，其特征在于，以质量百分数计，所述的药皮包含如下组分：17%CaO， 15% TiO2， 3% MnO， 8% FeO， 3%中碳锰铁粉， 15%Al2O3， 15% CaF2， 2% Mo粉，1% V粉，5% Cr粉，35%Fe3O4/PPy粉，其余为Cr2O3。
2.一种基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的焊接方法，其特征在于，步骤如下；
（1）将螺柱加工成锥角为150°的螺柱；
（2）对螺柱及母材待焊区进行打磨清洗去除表面污渍；
（3）将如权利要求1所述的专用药皮涂覆在螺柱表面，烘干处理；
（4）对母材待焊区进行感应加热前热处理；
（5）启动螺柱焊焊接；
（6）对焊接后焊缝进行感应加热后热处理。
3.如权利要求2所述的基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的焊接方法，其特征在于，步骤（3）中，将专用药皮涂覆于螺柱表面时先将专用药皮与粘结剂混合均匀再涂覆，其中，粘结剂为模数不小于2.5，波美度为45度的钠水玻璃。
4.如权利要求2所述的基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的焊接方法，其特征在于，步骤（4）中，感应加热前热处理是将母材待焊区于500±50℃下预热25s。
5.如权利要求2所述的基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的焊接方法，其特征在于，步骤（6）中，感应加热后热处理是将焊缝于400±50℃下处理30s。
6.如权利要求2所述的基于大直径钢螺柱螺柱焊防焊偏的焊接方法，其特征在于，步骤（4）和步骤（6）中，感应加热采用的线圈匝数为2000匝，加热电流为1.6A，加热电压为34V。
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