CN107322129B - 公路钢桥复合板焊接接头及其焊接方法 - Google Patents

公路钢桥复合板焊接接头及其焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种公路钢桥复合板接头的焊接方法，包括使用焊枪通过电弧焊的方法焊接基层、过渡层和覆层的步骤，且利用自动敲打装置对焊接过程中的焊渣敲打、清除。本发明还公开了一种利用路钢桥复合板焊接方法焊接的公路钢桥复合板焊接接头，采用X型坡口形式，基层采用E5015焊条，过渡层采用2209焊条，焊接电流为175A、焊接电压25V、焊接速度16cm/min，采用电弧焊制备。本技术方案利用自动敲打装置即实现了对焊渣的敲打、清除和收集的工作，该公路钢桥复合板接头的焊接方法简单，方便高效，自动化程度高，便于在工程中推广，且制备出的焊接接头具有优良的强度、韧性和耐蚀性，焊缝过渡区无裂纹，焊接接头的抗拉强度高。

Description

公路钢桥复合板焊接接头及其焊接方法
技术领域
本发明属于用于钎焊、焊接或切割的焊条、电极、材料或介质的技术领域。
背景技术
公路钢桥梁的应用也越来越广泛，有斜拉桥、悬索桥、拱桥等桥形。公路钢桥梁具有强度高、重量轻、施工速度快等优点，但公路钢桥梁结构的主要连接方式是通过焊接来完成，焊接技术质量的高低在一定程度上决定着整个钢桥结构工程的安全性和稳定性。
目前较常使用的焊接方法有电弧焊和钨极氩弧焊等，焊接顺序包括先焊接基层，再焊接覆层。使用电弧焊进行复合板接头焊接的过程中，先进行基层的焊接，焊接完成冷却后往往会在焊道金属上覆盖一层硬脆物质（氧化金属，即为焊渣），焊渣不仅会影响了美感，而且由于焊渣本身为疏松物质，再焊接覆层时，焊渣的存在会增加覆层和基层之间的间隙，从而影响焊接质量。为了保证焊件的质量，防止焊接完成后会有缝隙和空洞，加工过程中一般会将焊渣敲打掉，现有技术中较常用的是通过人工使用小锤子等工具将焊渣敲打掉，敲打过程中废屑四溅，距离操作人员过近，会具有一定的危险性，且人工敲打方式加工效率低，影响焊接加工效率。
发明内容
本发明意在提供公路钢桥复合板焊接接头及焊接方法，以解决现有技术中使用电弧焊焊接接头过程中，焊渣敲打加工效率低的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的基础方案提供了一种公路钢桥复合板接头的焊接方法，该方法包括以下步骤：
（1）准备自动敲打装置，该自动敲打装置包括机架，机架上安装有电机，电机输出端连接有偏心凸轮，机架上铰接有中空的L型打磨杆，L型打磨杆位于偏心凸轮的右侧，L型打磨杆包括短臂端和长臂端，所述短臂端端口处连接有锤头，短臂端靠近端口处连接有支管，所述支管与L型打磨杆连通；所述长臂端内部滑动连接有活塞，所述活塞连接有活塞杆，活塞杆朝长臂端端口方向延伸设置，活塞杆周向套设有第一弹簧，所述第一弹簧一端连接在活塞上，第一弹簧另一端连接在L型打磨杆内壁，所述L型打磨杆的外壁与机架之间连接有用于使L型打磨杆复位的第二弹簧，所述长臂端端口处转动连接有定滑轮；所述偏心凸轮的下方设置有定位环，所述定位环内壁滑动配合有推杆，所述推杆上固定连接有凸起，所述推杆与活塞杆之间连接有绳子，绳子绕定滑轮设置；所述偏心凸轮与长臂端、凸起之间分别凸面配合；
（2）制作焊接坡口，复合板采用X型的焊接坡口，坡口角度为65±5°，坡口间隙为2±1mm，使用酒精和清水冲洗，风干备用，并将步骤（1）中准备的自动敲打装置移动至焊接坡口处待用；
（3）使用焊枪对焊接坡口的基层焊接；
（4）采用步骤（1）中提供的自动敲打装置清除焊缝根部的氧化金属和焊渣，将L型打磨杆短臂端的锤头对准需要敲打的部位，启动电机，偏心凸轮转动，与长臂端接触后，使L型打磨杆绕铰接点转动，使短臂端的锤头对焊渣进行敲打，偏心凸轮继续转动，与凸起接触，并推动凸起和推杆朝定位环方向移动，使绳子拉动活塞杆，进而使活塞在长臂端中朝长臂端端口滑动，利用负压将打磨掉的焊渣通过支管吸入L型打磨杆中；
（5）使用焊枪对焊接坡口的过渡层焊接；
（6）采用自动敲打装置清除焊缝根部的氧化金属和焊渣，步骤同（4）一致；
（7）使用焊枪对焊接坡口的覆层焊接；
（8）采用自动敲打装置清除焊缝根部的氧化金属和焊渣，步骤同（4）一致。
本方案的技术原理为：先采用焊枪焊接基层，焊接完毕后，冷却几秒钟，将自动敲打装置的锤头对准基层上产生的氧化金属和焊渣，利用锤头的敲击进行清除，启动电机，带动偏心凸轮转动，利用偏心凸轮对长臂端的推动力，使得L型打磨杆发生转动，转动过程中同时挤压第二弹簧，从而使短臂端的锤头对焊渣进行敲打、清除工作；随着偏心凸轮继续转动，当偏心凸轮不与长臂端接触时，第二弹簧在弹力的作用下会推动L型打磨杆回复原位。当偏心凸轮对凸起产生推动力时，由于凸起与推杆固定连接，推杆即相对定位环发生滑动，进而连接在推杆上的绳子亦发生移动，利用绳子拉动活塞杆，从而使得活塞在长臂端中发生滑动，形成负压，通过支管即可将敲打后的焊渣吸附入L型打磨杆中，以保证焊接过程中的清洁；活塞在滑动的过程中使得第一弹簧压缩，当偏心凸轮不与凸起接触时，第一弹簧会推动活塞恢复原位，进而使得绳子拉动推杆恢复原位。利用该自动敲打装置对基层产生的氧化金属和焊渣清除完毕后，再使用焊枪对过渡层进行焊接，随后利用自动敲打装置对焊接过渡层过程中的焊渣清除，最后完成对覆层的焊接，利用自动敲打装置保证覆层表面的清洁。
有益效果：1、通过控制自动敲打装置中的偏心凸轮转动，通过推动长臂端，即可以实现L型打磨杆的转动，进而利用短臂端的锤头对焊渣进行敲打、清除，操作简单、自动化，实用性强；2、进一步利用偏心凸轮的转动推动凸起来控制推杆移动，进而通过绳子的拉动，实现活塞在长臂端内的滑动，从而利用负压原理，使得支管对打磨后的焊渣吸附、收集，以保持焊接过程中的清洁，便于进行下一步焊接过程；3、采用上述方法步骤制作出的焊接接头质量牢固，只需选择合适的复合板材料，即可避免接头处出现焊缝微裂纹等问题，方法步骤简单。本技术方案有效解决了现有技术中使用电弧焊焊接接头时，焊渣打磨加工效率低的问题，且利用自动敲打装置即实现了对焊渣的敲打、清除和收集的工作，该公路钢桥复合板接头的焊接方法简单，方便高效，自动化程度高，便于在工程中推广。
优选方案一，作为对基础方案的进一步优化，步骤（1）中的L型打磨杆靠近长臂端的拐角处连接有储杂框；采用储杂框的结构，使得打磨后的焊渣等杂质，从支管中吸附到L型打磨杆后，在向下滑落的过程中，受到重力滑落至储杂框内，便于对焊渣的集中收集和处理。
优选方案二，作为对优选方案一的进一步优化，步骤（3）中基层采用E5015焊条；E5015焊条属于低氢钠型低合金结构钢焊条，适用于对焊缝韧性、抗裂性、刚度要求较高的结构焊接，效果较好。
优选方案三，作为对优选方案二的进一步优化，步骤（5）中过渡层采用2209焊条；2209焊条属于钛钙型药皮的超低碳含氮双相不锈钢焊条，具有良好的焊接工艺性能，抗裂性好等优点。
优选方案四，作为对优选方案三的进一步优化，步骤（3）、（5）、（7）中的焊枪使用电弧焊的方法进行焊接，电弧焊工艺参数为，焊接电流为175A、焊接电压25V、焊接速度16cm/min；采用电弧焊工艺得到的焊接接头的性能好，焊接出的接头具有良好的强度和塑性结合。
优选方案五，作为对优选方案四的进一步优化，步骤（1）中的偏心凸轮包括均匀分布的三个凸面；利用三个均匀分布的凸面，使得偏心凸轮在转动的过程中，其中一个凸面推动长臂端的同时，另一个凸面推动凸起，从而使得锤头在对焊渣敲打的过程中，同时利用负压将敲打后的焊渣从支管吸附入L型打磨杆中，使得敲打与吸附可以同步进行。
本发明采用的另一基础方案是，公路钢桥复合板焊接接头，包括采用公路钢桥复合板接头的焊接方法焊接出的接头；选用E5015焊条、2209焊条具有优良的强度、韧性及耐蚀性能，且采用电弧焊焊接，焊接电流为175A、焊接电压25V、焊接速度16cm/min，使得焊缝过渡区无裂纹，且焊接接头的抗拉强度高，利用自动敲打装置能够有效清除焊接过程中产生的氧化金属和焊渣。
附图说明
图1为本发明实施例一公路钢桥复合板接头的焊接方法中自动敲打装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一公路钢桥复合板焊接接头的结构示意图；
图3为本发明实施例二公路钢桥复合板接头的焊接方法中自动敲打装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：偏心凸轮1、L型打磨杆2、长臂端201、短臂端202、锤头3、支管4、活塞5、活塞杆6、第一弹簧7、第二弹簧8、定滑轮9、定位环10、推杆11、凸起12、绳子13、储杂框14。
本发明实施例一公路钢桥复合板接头的焊接方法，具体包括以下步骤：
（1）准备自动敲打装置，该自动敲打装置包括机架，机架上安装有电机，电机输出端连接有偏心凸轮1，机架上铰接有中空的L型打磨杆2，L型打磨杆2位于偏心凸轮1的右侧，L型打磨杆2包括短臂端202和长臂端201，L型打磨杆2靠近长臂端201的拐角处连接有储杂框14，所述短臂端202端口处连接有锤头3，短臂端202靠近端口处连接有支管4，所述支管4与L型打磨杆2连通；所述长臂端201内部滑动连接有活塞5，所述活塞5连接有活塞杆6，活塞杆6朝长臂端201端口方向延伸设置，活塞杆6周向套设有第一弹簧7，所述第一弹簧7一端连接在活塞5上，第一弹簧7另一端连接在L型打磨杆2内壁，所述L型打磨杆2的外壁与机架之间连接有用于使L型打磨杆2复位的第二弹簧8，所述长臂端201端口处转动连接有定滑轮9；所述偏心凸轮1的下方设置有定位环10，所述定位环10内壁滑动配合有推杆11，所述推杆11上固定连接有凸起12，所述推杆11与活塞杆6之间连接有绳子13，绳子13绕定滑轮9设置；所述偏心凸轮1与长臂端201、凸起12之间分别凸面配合；
（2）制作焊接坡口，复合板采用X型的焊接坡口，坡口角度为65±5°，坡口间隙为2±1mm，使用酒精和清水冲洗，风干备用，并将步骤（1）中准备的自动敲打装置移动至焊接坡口处待用；
（3）使用焊枪通过电弧焊的方法对焊接坡口基层焊接，基层采用E5015焊条，电弧焊的工艺参数为，焊接电流为175A、焊接电压25V、焊接速度16cm/min；
（4）采用步骤（1）中提供的自动敲打装置清除焊缝根部的氧化金属和焊渣，将L型打磨杆2短臂端202的锤头3对准需要敲打的部位，启动电机，偏心凸轮1转动，与长臂端201接触后，使L型打磨杆2绕铰接点转动，使短臂端202的锤头3对焊渣进行敲打，偏心凸轮1继续转动，与凸起12接触，并推动凸起12和推杆11朝定位环10方向移动，使绳子13拉动活塞杆6，进而使活塞5在长臂端201中朝长臂端201端口滑动，利用负压将打磨掉的焊渣通过支管4吸入L型打磨杆2中；
（5）使用焊枪通过电弧焊的方法对焊接坡口过渡层焊接，过渡层采用2209焊条，电弧焊的工艺参数为，焊接电流为175A、焊接电压25V、焊接速度16cm/min；
（6）采用自动敲打装置清除焊缝根部的氧化金属和焊渣，步骤同（4）一致；
（7）使用焊枪通过电弧焊的方法对焊接坡口过渡层焊接，覆层采用E5015焊条，电弧焊的工艺参数为，焊接电流为175A、焊接电压25V、焊接速度16cm/min；
（8）采用自动敲打装置清除焊缝根部的氧化金属和焊渣，步骤同（4）一致。
公路钢桥复合板焊接接头，如图2所示，包括采用公路钢桥复合板接头的焊接方法焊接的接头，从上到下依次为覆层、过渡层和基层，采用X型坡口形式，基层采用E5015焊条，过渡层采用2209焊条，覆层采用E5015焊条，焊接电流为175A，焊接电压25V，焊接速度16cm/min，都采用电弧焊方法焊接制备的接头。
实施例二与实施例一的区别之处在于：步骤（1）中准备的自动敲打装置中的偏心凸轮1包括均匀分布的三个凸面，利用三个均匀分布的凸面，使得偏心凸轮1在转动的过程中，其中一个凸面推动长臂端201的同时，另一个凸面推动凸起12，从而使得锤头3在对焊渣敲打的过程中，同时利用负压将敲打后的焊渣从支管4吸附入L型打磨杆2中，使得敲打与吸附可以同步进行，清除效果好。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.公路钢桥复合板接头的焊接方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)准备自动敲打装置，该自动敲打装置包括机架，机架上安装有电机，电机输出端连接有偏心凸轮，机架上铰接有中空的L型打磨杆，L型打磨杆位于偏心凸轮的右侧，L型打磨杆包括短臂端和长臂端，所述短臂端端口处连接有锤头，短臂端靠近端口处连接有支管，所述支管与L型打磨杆连通；所述长臂端内部滑动连接有活塞，所述活塞连接有活塞杆，活塞杆朝长臂端端口方向延伸设置，活塞杆周向套设有第一弹簧，所述第一弹簧一端连接在活塞上，第一弹簧另一端连接在L型打磨杆内壁，所述L型打磨杆的外壁与机架之间连接有用于使L型打磨杆复位的第二弹簧，所述长臂端端口处转动连接有定滑轮；所述偏心凸轮的下方设置有定位环，所述定位环内壁滑动配合有推杆，所述推杆上固定连接有凸起，所述推杆与活塞杆之间连接有绳子，绳子绕定滑轮设置；所述偏心凸轮与长臂端、凸起之间分别凸面配合；
(2)制作焊接坡口，复合板采用X型的焊接坡口，坡口角度为65±5°，坡口间隙为2±1mm，使用酒精和清水冲洗，风干备用，并将步骤(1)中准备的自动敲打装置移动至焊接坡口处待用；
(3)先使用焊枪对焊接坡口的基层焊接；
(4)采用步骤(1)中提供的自动敲打装置清除焊缝根部的焊渣，将L型打磨杆短臂端的锤头对准需要敲打的部位，启动电机，偏心凸轮转动，与长臂端接触后，使L型打磨杆绕铰接点转动，使短臂端的锤头对焊渣进行敲打，偏心凸轮继续转动，与凸起接触，并推动凸起和推杆朝定位环方向移动，使绳子拉动活塞杆，进而使活塞在长臂端中朝长臂端端口滑动，利用负压将打磨掉的焊渣通过支管吸入L型打磨杆中；
(5)再使用焊枪对焊接坡口的过渡层焊接；
(6)采用自动敲打装置清除焊缝根部的焊渣，步骤同(4)一致；
(7)最后使用焊枪对焊接坡口的覆层焊接；
(8)采用自动敲打装置清除焊缝根部的焊渣，步骤同(4)一致。
2.根据权利要求1所述的公路钢桥复合板接头的焊接方法，其特征在于：步骤(1)中的L型打磨杆靠近长臂端的拐角处连接有储杂框。
3.根据权利要求2所述的公路钢桥复合板接头的焊接方法，其特征在于：步骤(3)中基层采用E5015焊条。
4.根据权利要求3所述的公路钢桥复合板接头的焊接方法，其特征在于：步骤(5)中过渡层采用2209焊条。
5.根据权利要求4所述的公路钢桥复合板接头的焊接方法，其特征在于：步骤(3)、(5)、(7)中的焊枪使用电弧焊的方法进行焊接，电弧焊工艺参数为，焊接电流为175A、焊接电压25V、焊接速度16cm/min。
6.公路钢桥复合板焊接接头，其特征在于：包括采用权利要求5提供的公路钢桥复合板接头的焊接方法焊接出的接头。
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