CN108746946A - 焊枪、复合埋弧焊工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊接领域，旨在解决现有技术中的埋弧焊的焊缝质量差的问题，提供焊枪、复合埋弧焊工艺及设备。复合埋弧焊工艺包括：在热丝后面设置两根冷丝冷丝细于热丝；热丝和冷丝共同作为焊道的填充金属，且冷丝的填充位置在相对焊接前进方向上位于电弧中心后方的高温熔池部位。本发明的有益效果是焊接热量利用率高，焊缝凝固成型快(经冷丝吸收后剩余热量少)，焊接材料可各自充分利用，焊缝质量高的。
Description
技术领域
本发明涉及焊接领域，具体而言，涉及焊枪、复合埋弧焊工艺及设备。
背景技术
埋弧焊具有熔敷率高、焊接质量好等优点，是当今焊接生产中普遍使用的熔焊方法之一。但是在埋弧焊接时，母材受到焊接大量能量的循环作用，使热影响区组织粗大，易产生脆化失效现象，导致焊缝质量差的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种冷丝复合焊工艺，以解决现有技术中的埋弧焊的焊缝质量差的问题。
本发明的另一目的在于提供一种实施上述冷丝复合焊工艺的焊枪。
本发明的再一目的在于提供一种具备上述焊枪的复合埋弧焊设备。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明实施例提供一种复合埋弧焊工艺，其包括：在热丝后面设置两根冷丝，冷丝细于热丝；热丝和冷丝共同作为焊道填充金属，且冷丝的填充位置在相对焊接前进方向上位于电弧中心后方的高温熔池部位。
在本实施例的一种实施方式中：
热丝的直径为4.0-6.0mm，冷丝直径为1.0-2.0mm。
在本实施例的一种实施方式中：
热丝的端头中心和冷丝的端头中心均位于待焊构件的限定焊道的两侧面之间，且在垂直于焊道的方向上，热丝位于两个冷丝之间，以使热丝和两侧面之间均具有冷丝。
在本实施例的一种实施方式中：
热丝的端头中心在待焊构件表面的投影点位于焊缝中心线上，两个冷丝的端头中心在待焊构件表面的投影点分别位于焊缝中心线的两侧。
在本实施例的一种实施方式中：
热丝的端头和两个冷丝的端头中心在待焊构件表面的投影点构成等边三角形，且其中热丝的端头中心在待焊构件表面的投影点位于焊缝中心线上、两个冷丝的端头中心在待焊构件表面的投影点分别位于焊缝中心线的两侧且两者连线垂直于焊缝中心线。
在本实施例的一种实施方式中：
在焊接过程中，热丝与焊接中心线的夹角为75-90°，冷丝与焊接中心线的夹角为74-76°。
在本实施例的一种实施方式中：
在焊接过程中，两个冷丝的端头位置齐平且比热丝的端头位置高2-3mm。
在本实施例的一种实施方式中：
焊接过程中的焊接参数为：
当冷丝送丝速度为15.2-16.2mm/s时，对应的热丝焊接电流650-720A，焊接电压32-33V，焊接速度为28-30cm/min；
当冷丝送丝速度为16.8-17.5mm/s时，对应的热丝焊接电流750-800A，焊接电压为34-34.5V，焊接速度为26-28cm/min。
本发明实施例还提供一种用于实施前述的复合埋弧焊工艺的焊枪，焊枪包括用于导送热丝的热丝导丝件，以及两个对应导送两个冷丝的冷丝导丝件。
本发明实施例还提供一种复合埋弧焊设备，其包括：前述的焊枪、一个热丝架，用于卷绕存放热丝和向热丝导丝件送丝；两个冷丝架，分别用于卷绕存放冷丝和向两个冷丝导丝件送丝；以及供电设备，用于对热丝供电以熔化热丝。
综合以上描述，本发明实施例中的复合埋弧焊工艺、焊枪及复合埋弧焊设备具有焊接热量利用率高，焊缝凝固成型快(经冷丝吸收后剩余热量少)，焊接材料可各自充分利用，焊缝质量高的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为冷丝和热丝在焊接平面上的分布图；
图2为本发明实施例中的焊枪的简单结构示意图；
图3为本发明实施例中的复合埋弧焊设备的结构示意图。
图标：1-热丝；2-冷丝；C1-焊道；4-待焊构件；L1-焊缝中心线；P2-侧面；10-焊枪；11-热丝导丝件；12-冷丝导丝件；100-复合埋弧焊设备；20-热丝架；30-冷丝架；40-供电设备。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
配合参见图1，本实施例中的复合埋弧焊工艺包括：在热丝1后面设置两根冷丝2，冷丝2细于热丝1；热丝1和冷丝2共同作为焊道填充金属，且冷丝2的填充位置在相对焊接方向上位于电弧中心后方的高温熔池部位。
本实施例中的复合埋弧焊工艺通过设置一个较粗的热丝1和两个较细的冷丝2，利用较粗的热丝1产生的热量来熔化后面的两根较细的冷丝2，将更多的能量应用于焊道，一是在相同的能量消耗下，熔覆效率提高了30％，焊剂消耗量减少了20％。二是熔覆率显著提高的同时不需过多的能量输入，降低了焊接接头热循环次数，提高焊缝性能、改善作业环境、降低生产成本。
在一种实施方式中，热丝1的端头中心和冷丝2的端头中心均位于待焊构件4的限定焊道C1的两侧面P2之间，且在垂直于焊道C1的方向上，热丝1位于两个冷丝2之间，以使热丝1和两侧面P2之间均具有冷丝2。作为该实施方式下的一种可选形式，热丝1的端头中心在待焊构件4表面的投影点位于焊缝中心线L1上，两个冷丝2的端头中心在待焊构件4表面的投影点分别位于焊缝中心线L1的两侧。更特殊的形式为:热丝1的端头和两个冷丝2的端头中心在待焊构件4表面的投影点构成等边三角形，且其中热丝1的端头中心在待焊构件4表面的投影点位于焊缝中心线L1上、两个冷丝2的端头中心在待焊构件4表面的投影点分别位于焊缝中心线L1的两侧且两者连线垂直于焊缝中心线L1。可选的，所构成的等边三角形的边长为5-8mm。该实施方式中，热丝1和两侧面P2之间均具有冷丝2，使得熔化的热丝1的多余热量在使冷丝2熔化之后才可能作用到焊道C1的侧面P2上，使得所剩余的多余热量不至于浪费或引起焊道C1两侧面P2的局部高温损伤；另一方面，在焊材在焊道C1的空间分布上看，由于较粗的热丝1在两个较细的冷丝2之间，一定程度上冷丝2熔化后的物质较多的用于接触和接合焊道C1的侧面P2，而中间较粗的热丝1则主要用于填充焊道C1的空间，一定程度上可以通过按照不同功能有针对性地配置或选用热丝1和冷丝2的材料，使得不同材料的热丝1和冷丝2各自发挥所长、物尽其用，提高经济性和/或确保焊接质量。例如，在一种实施方式中，当钢材材质为Q345或Q390时，对应的热丝1型号可选H10Mn2，冷丝2型号可选ER50-6，焊剂牌号可选SJ101；当钢材材质为Q420或Q460时，对应的热丝1型号可选为H08MnMoA，冷丝2型号为ER55-G，焊剂牌号可选SJ101。
本实施例中的一些实施方式下，为使热丝1熔化后的多余热量得到充分利用，本实施例中的热丝1的直径可设置为4.0-6.0mm，冷丝2直径可设置为1.0-2.0mm。
本实施例的一种实施方式中，在焊接过程中，热丝1与焊接中心线的夹角为75-90°，冷丝2与焊接中心线的夹角为74-76°。该夹角的设置结合前述冷丝2和热丝1的位置配置，有利于焊缝C1的形成和确保焊缝C1质量。
本实施例中，在焊接过程中，两个冷丝2的端头位置齐平且比热丝1的端头位置高2-3mm，使得在熔融的热丝1填充完较低位置的焊道C1有较大量的熔融物质后才上涨至冷丝2，以确保热量足以熔融冷丝2，避免冷丝2以未熔融状态留在焊缝中影响焊缝质量。
本实施例的一种实施方式中，焊接过程中的焊接参数可配置为：当冷丝2送丝速度为15.2-16.2mm/s时，对应的热丝1焊接电流650-720A，焊接电压32-33V，焊接速度为28-30cm/min；当冷丝2送丝速度为16.8-17.5mm/s时，对应的热丝1焊接电流750-800A，焊接电压为34-34.5V，焊接速度为26-28cm/min。实施证明，
图2中示出了本实施例中的焊枪10的结构示意图。参见图2，本实施例中的焊枪10包括用于导送热丝1的热丝导丝件11，以及两个对应导送两个冷丝2的冷丝导丝件12。本实施例中的焊枪10可用于实施上文描述的复合埋弧焊工艺。
图3中示出了本实施例中的复合埋弧焊设备100的结构示意图。参见图3，复合埋弧焊设备100包括前述的焊枪10、一个热丝架20，用于卷绕存放热丝1和向热丝导丝件11送丝；以及两个冷丝架30，分别用于卷绕存放冷丝2和向两个冷丝导丝件12送丝。还设置用于给热丝1导电的供电设备40。本实施例中的复合埋弧焊设备100使用时，热丝架20卷绕的热丝1被送丝至热丝导丝件11，由热丝导丝件11导出，同时，供电设备40给热丝1通电以熔融热丝1；而冷丝2则不通电而是仅仅按照设定速度从冷丝架30送丝至冷丝导丝件12，再由冷丝导丝件12导出到焊道C1处被熔融的热丝1的多余热量所熔化成熔融状态。最终，热丝1和冷丝2共同凝固填充焊道C1形成焊缝。
由此，本发明实施例中的复合埋弧焊工艺、焊枪10及复合埋弧焊设备100具有焊接热量利用率高，焊缝凝固成型快(经冷丝2吸收后剩余热量少)，焊接材料可各自充分利用，焊缝质量高的有益效果。
实际的实验数据表明，与现有技术相比，本发明实施例中一是在相同的能量消耗下，熔覆效率提高了30％，焊剂消耗量减少了20％；二是熔覆率显著提高的同时不需过多的能量输入，降低了焊接接头热循环次数，提高焊缝性能、改善作业环境、降低生产成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种复合埋弧焊工艺，其特征在于，包括：
在热丝后面设置两根冷丝，冷丝细于热丝；热丝和冷丝共同作为焊道填充金属，且冷丝的填充位置在相对焊接前进方向上位于电弧中心后方的高温熔池部位。
2.根据权利要求1所述的复合埋弧焊工艺，其特征在于：
热丝的直径为4.0-6.0mm，冷丝直径为1.0-2.0mm。
3.根据权利要求1所述的复合埋弧焊工艺，其特征在于：
所述热丝的端头中心和所述冷丝的端头中心均位于待焊构件的限定焊道的两侧面之间，且在垂直于焊道的方向上，所述热丝位于两个所述冷丝之间，以使所述热丝和两侧面之间均具有冷丝。
4.根据权利要求1所述的复合埋弧焊工艺，其特征在于：
热丝的端头中心在待焊构件表面的投影点位于焊缝中心线上，两个冷丝的端头中心在待焊构件表面的投影点分别位于焊缝中心线的两侧。
5.根据权利要求1所述的复合埋弧焊工艺，其特征在于：
热丝的端头和两个冷丝的端头中心在待焊构件表面的投影点构成等边三角形，该等边三角形边长为5-8mm，且其中热丝的端头中心在待焊构件表面的投影点位于焊缝中心线上、两个冷丝的端头中心在待焊构件表面的投影点分别位于焊缝中心线的两侧且两者连线垂直于焊缝中心线。
6.根据权利要求1所述的复合埋弧焊工艺，其特征在于：
在焊接过程中，热丝与焊接中心线的夹角为75-90°，冷丝与焊接中心线的夹角为74-76°。
7.根据权利要求1所述的复合埋弧焊工艺，其特征在于：
在焊接过程中，两个冷丝的端头位置齐平且比热丝的端头位置高2-3mm。
8.根据权利要求1所述的复合埋弧焊工艺，其特征在于：
焊接过程中的焊接参数为：
当冷丝送丝速度为15.2-16.2mm/s时，对应的热丝焊接电流650-720A，焊接电压32-33V，焊接速度为28-30cm/min；
当冷丝送丝速度为16.8-17.5mm/s时，对应的热丝焊接电流750-800A，焊接电压为34-34.5V，焊接速度为26-28cm/min。
9.一种用于实施权利要求1-8任一项所述的复合埋弧焊工艺的焊枪，其特征在于：
所述焊枪包括用于导送热丝的热丝导丝件，以及两个对应导送两个冷丝的冷丝导丝件。
10.一种复合埋弧焊设备，其特征在于，包括：
权利要求9所述的焊枪；
一个热丝架，用于卷绕存放热丝和向热丝导丝件送丝；
两个冷丝架，分别用于卷绕存放冷丝和向两个冷丝导丝件送丝；以及
供电设备，用于对热丝供电以熔化热丝。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 陈健;冷冰;于浩楠;: "多丝焊接技术研究开发的现状", 机械制造文摘(焊接分册), no. 03, pages 24 - 29 * |
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| CN108746946B (zh) | 2024-09-03 |
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