CN108971714B - 双tig高效焊接方法焊接304不锈钢管的工艺 - Google Patents

双tig高效焊接方法焊接304不锈钢管的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于双TIG高效焊接工艺的焊枪夹持装置。包括：直角支架，所述直角支架的水平面上设置有两个固定焊枪喷嘴的通孔，所述直角支架的竖直面上设置手柄夹持板和夹持板扣板，所述手柄夹持板和夹持板扣板闭合后形成两个固定焊枪手柄的孔洞，所述手柄夹持板上还设置有支撑件，所述支撑件与直角支架的水平面分别位于直角支架的竖直面的两侧。该装置可固定给定壁厚所对应的两焊枪的最优位置和姿态，通过快速更换焊枪夹套，对不同壁厚所对应的两焊枪的最优位置和姿态进行固定，可有效减小两焊枪位置和姿态调整过程中所产生的误差，极大的简化双TIG焊枪相对位置等高速焊接生产参数调节过程，使得双TIG高速焊接工艺更加简单、方便。

Description

双TIG高效焊接方法焊接304不锈钢管的工艺
技术领域
本发明属于焊接领域，特别涉及不锈钢薄壁管双TIG高速焊接过程中焊枪位置和姿态的调节。
背景技术
焊接技术是目前不锈钢薄壁管生产的关键技术，钨极惰性气体保护（Tungsteninert gas,TIG）焊具有电弧稳定、成本低、焊缝平滑美观、焊接质量高等特点，尤其适合薄板焊接，对于不锈钢薄管（壁厚≤3mm）的焊接生产，TIG焊已经成为其应用最为普遍的焊接工艺方法之一。传统单TIG焊接过程中，由于钨极载流能力有限，电弧功率受到制约，致使焊缝熔深浅，焊接速度较低，严重限制了不锈钢薄管的生产效率，而采用同步提高焊接电流和焊接速度的方法进行单TIG高速焊，所获得的焊缝极易出现驼峰焊道、咬边、焊穿等焊接缺陷，难以获得表面成形良好的焊缝。
列置双TIG焊接工艺是近些年针对不锈钢薄壁管焊接提出的高效率焊接新工艺。采用两台焊接电源分别对主辅TIG电弧供电，主TIG电弧确保焊缝获得足够的熔深并保证焊缝背面成形，辅助TIG电弧在不造成焊缝金属严重过热的条件下，加热熔池尾部金属，延长熔池存在的时间，促进熔池尾部金属的回流，使熔池金属均匀铺展，防止凹陷、咬边、驼峰焊道等缺陷的产生，从而获得表面成形良好的焊缝。该工艺已经成功运用于厚度为1.2mm及1.5mm的409L铁素体不锈钢管的焊接，在获得性能达标的焊缝的条件下，焊接速度分别可达到5.1m/min及3.2m/min。
列置双TIG焊接工艺参数繁多，钨极间距、钨极倾角、电弧弧长等工艺参数均需要人工调节。在不锈钢薄壁管的实际焊接生产中，人们对主辅焊枪的位置和姿态难以做到比较精确的调节，而焊枪位置和姿态对焊缝成形质量存在着较大的影响，于是，设计一种适用于双TIG焊接工艺的焊枪夹持装置对不锈钢薄壁管的实际焊接生产以及双TIG焊接工艺的推广应用都具有重要的意义。
发明内容
为了克服上述不足，本发明提供一种用于双TIG高效焊接工艺的焊枪夹持装置。该装置可固定给定壁厚所对应的两焊枪的最优位置和姿态，通过快速更换焊枪夹套，对不同壁厚所对应的两焊枪的最优位置和姿态进行固定，可有效减小两焊枪位置和姿态调整过程中所产生的误差，极大的简化双TIG焊枪相对位置等高速焊接生产参数调节过程，使得双TIG高速焊接工艺在实际焊接生产中使用更加简单、方便。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的目的之一是提供了一种用于双TIG高效焊接工艺的焊枪夹持装置，包括：直角支架，所述直角支架的水平面上设置有两个固定焊枪喷嘴的通孔，所述直角支架的竖直面上设置手柄夹持板和夹持板扣板，所述手柄夹持板和夹持板扣板闭合后形成两个固定焊枪手柄的孔洞，所述手柄夹持板上还设置有支撑件，所述支撑件与直角支架的水平面分别位于直角支架的竖直面的两侧。
优选的，所述直角支架的夹角处设置有直角加强肋。
优选的，所述手柄夹持板和夹持板扣板上还设置有紧固装置。
优选的，所述紧固装置为设置在夹持板扣板侧面的螺纹孔。
优选的，所述通孔上设置有与焊枪喷嘴匹配的夹套。
本发明的目的之二是提供了任一上述的用于双TIG高效焊接工艺的焊枪夹持装置的使用方法，包括：
（1）将支撑件一端固定在不锈钢管焊接生产线中的合适位置，另一端连接焊枪手柄夹持板，使双TIG焊枪夹持装置摆放位置满足焊接生产要求；
（2）拆下手柄夹持板两侧的夹持板扣板，安装焊枪手柄并使其保持松动状态；
（3）选择与给定壁厚不锈钢管焊接生产相匹配的陶瓷喷嘴夹套，套住两焊枪的陶瓷喷嘴，并使两焊枪陶瓷喷嘴上边缘近夹套上表面侧与夹套上表面相切，并通过紧固螺栓将陶瓷喷嘴夹套与手柄夹持板固定；
（4）将手柄夹持板两侧扣板固定，完成双TIG焊枪的安装；
（5）当更换陶瓷喷嘴夹套时，应在夹持板侧扣板松动或者被拆下的前提条件下进行，以减小手柄夹持板与焊枪手柄之间的作用力，从而使陶瓷喷嘴夹套的更换更加方便。
本发明的有益效果
（1）在不锈钢薄壁管的双TIG高速焊接过程中，通过固定不同壁厚所对应两焊枪的最优位置和姿态，可有效减小参数调节过程中所产生的误差，简化双TIG焊枪相对位置调节过程和时间，便于焊接生产过程中快速更换钨极，避免焊接生产过程因更换钨极而造成两TIG焊枪带来的相对位置变化。
（2）通过双TIG高速焊接工艺实验获得不同壁厚所对应的最优参数组合，在焊枪最优位置和姿态固定的条件下，本领域技术人员可以根据最优参数组合中焊接速度与主辅电流之间的对应关系，选择给定焊接速度所匹配的主辅电流值进行焊接生产，使得双TIG高速焊接工艺在实际焊接生产中使用更加方便，操作更加简单。
（3）基于双TIG高速焊接工艺实验数据，可研制不同壁厚焊接焊枪最优位置和姿态所匹配的焊枪夹套，并形成与不锈钢管壁厚所对应的系列化、标准化的双TIG焊枪，用于不锈钢薄壁管焊接生产线的标准化改造，同时该装置还具有结构简单，易于加工，造价低廉等特点。
（4）本发明结构简单、焊接效率高、实用性强，易于推广。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是双TIG焊枪正视图与左视图；其中，1为支撑件，2为手柄夹持板，3为夹持板扣板，4为紧固装置，5为直角加强肋，6为陶瓷喷嘴夹套，7为主焊枪，8为辅助焊枪，9为紧定螺钉，10为待焊工件。
图2是双TIG焊枪轴测图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的说明。
以304奥氏体不锈钢管的生产为例，说明双TIG焊枪夹持装置的具体使用方法。
采用双TIG焊接工艺，对不锈钢薄管进行焊接生产，双TIG焊枪夹持装置用于两焊枪的夹持。如图1所示，1为支撑件，用于对手柄夹持板2的支撑，支撑件1与手柄夹持板2连接部位为圆弧过渡，可有效避免连接部位产生较大的应力集中，防止由于被支撑部分质量过大的原因而导致的手柄夹持板2变形开裂。手柄夹持板2用来夹持焊枪手柄，侧面加工螺纹孔，采用紧定螺钉9对焊枪手柄进行紧固。3为焊枪夹持板扣板，方便焊枪的装卸，用于固定焊枪手柄。6为陶瓷喷嘴夹套，沿焊接方向加工两个与最优参数相匹配的通孔，以固定给定壁厚所对应的两焊枪的最优位置和姿态。5为直角加强肋，用于增强手柄夹持板2与陶瓷喷嘴夹套的连接强度，手柄夹持板2和陶瓷喷嘴夹套6与加强肋5通过螺栓连接，方便陶瓷喷嘴夹套6的安装与拆卸。沿焊接方向两焊枪均存在一个向前的推角，如主焊枪7，辅助焊枪8。具体操作步骤如下：
（1）将支撑件1一端固定在不锈钢管焊接生产线中的合适位置，另一端连接焊枪手柄夹持板2，使双TIG焊枪夹持装置摆放位置满足焊接生产要求。
（2）拆下手柄夹持板2两侧的夹持板扣板，安装焊枪手柄并使其保持松动状态。
（3）选择与给定壁厚不锈钢管焊接生产相匹配的陶瓷喷嘴夹套6，套住两焊枪的陶瓷喷嘴，并使两焊枪陶瓷喷嘴上边缘近夹套上表面侧与夹套上表面相切，并通过紧固螺栓将陶瓷喷嘴夹套6与手柄夹持板2固定。
（4）将手柄夹持板2两侧扣板固定，完成双TIG焊枪的安装。
（5）当更换陶瓷喷嘴夹套6时，应在夹持板侧扣板松动或者被拆下的前提条件下进行，以减小手柄夹持板2与焊枪手柄之间的作用力，从而使陶瓷喷嘴夹套6的更换更加方便。
实施例1：对规格为φ40×1.2mm的304不锈钢管采用双TIG焊接工艺进行焊接生产，通过工艺试验，可获得良好的焊缝成形，焊接速度可达到3.0m/min，其中，主电流为293A，辅助电流为150A，主电弧氩气流量为10L/min，辅助电弧氩气流量为15L/min，主钨极倾角为84°，辅助钨极倾角为80°，主电弧弧长为1.2mm，辅助电弧弧长为2.5mm，主钨极尖角为30°，辅助钨极尖角为60°，钨极直径为3.2mm，钨极间距为20mm。在以上最优参数组合的基础上，通过测量，陶瓷喷嘴外径均为18mm，夹套通孔的中心距离为23.5mm，主焊枪陶瓷喷嘴倾斜角度为84°，辅助焊枪陶瓷喷嘴倾斜角度为80°，依据陶瓷喷嘴外径，中心距，倾斜角度，加工两个与陶瓷喷嘴位置和姿态相对应的通孔，制作与壁厚为1.2mm的不锈钢管在焊接速度为3.0m/min时所匹配的陶瓷喷嘴夹套，通过更换相匹配的陶瓷喷嘴夹套，简化参数调节过程，容易实现壁厚为1.2mm的304不锈钢管的高效生产。
实施例2：对规格为φ40×1.0mm的304不锈钢管采用双TIG焊接工艺进行焊接生产，通过工艺试验，可获得良好的焊缝成形，焊接速度可达到3.0m/min，其中，主电流为180A，辅助电流为160A，主电弧氩气流量为10L/min，辅助电弧氩气流量为15L/min，主钨极倾角为86°，辅助钨极倾角为80°，主电弧弧长为2mm，辅助电弧弧长为3mm，主钨极尖角为50°，辅助钨极尖角为60°，钨极直径为3.2mm，钨极间距为16.5mm。在以上最优参数组合的基础上，通过测量，陶瓷喷嘴外径均为18mm，夹套通孔的中心距离为20.5mm，主焊枪陶瓷喷嘴倾斜角度为84°，辅助焊枪陶瓷喷嘴倾斜角度为80°，依据陶瓷喷嘴外径，中心距，倾斜角度，加工两个与陶瓷喷嘴位置和姿态相对应的通孔，制作与壁厚为1.0mm的不锈钢管在焊接速度为3.0m/min时所匹配的陶瓷喷嘴夹套，通过更换相匹配的陶瓷喷嘴夹套，简化参数调节过程，容易实现壁厚为1.0mm的304不锈钢管的高效生产。
实施例3
一种用于双TIG高效焊接工艺的焊枪夹持装置，包括：直角支架，所述直角支架的水平面上设置有两个固定焊枪喷嘴的通孔，所述直角支架的竖直面上设置手柄夹持板2和夹持板扣板3，所述手柄夹持板2和夹持板扣板3闭合后形成两个固定焊枪7、8手柄的孔洞，所述手柄夹持板2上还设置有支撑件1，所述支撑件1与直角支架的水平面分别位于直角支架的竖直面的两侧。
所述紧固装置4为设置在夹持板扣板3侧面的螺纹孔。
所述通孔上设置有与焊枪喷嘴匹配的夹套6。
上述的用于双TIG高效焊接工艺的焊枪夹持装置的使用方法，包括：
（1）将支撑件1一端固定在不锈钢管焊接生产线中的合适位置，另一端连接焊枪手柄夹持板2，使双TIG焊枪夹持装置摆放位置满足焊接生产要求；
（2）拆下手柄夹持板2两侧的夹持板扣板，安装焊枪手柄并使其保持松动状态；
（3）选择与给定壁厚不锈钢管焊接生产相匹配的陶瓷喷嘴夹套6，套住两焊枪的陶瓷喷嘴，并使两焊枪陶瓷喷嘴上边缘近夹套上表面侧与夹套上表面相切，并通过紧固螺栓将陶瓷喷嘴夹套6与手柄夹持板2固定；
（4）将手柄夹持板2两侧扣板固定，完成双TIG焊枪的安装；
（5）当更换陶瓷喷嘴夹套6时，应在夹持板侧扣板松动或者被拆下的前提条件下进行，以减小手柄夹持板2与焊枪手柄之间的作用力，从而使陶瓷喷嘴夹套6的更换更加方便。
实施例4
一种用于双TIG高效焊接工艺的焊枪夹持装置，包括：直角支架，所述直角支架的水平面上设置有两个固定焊枪喷嘴的通孔，所述直角支架的竖直面上设置手柄夹持板2和夹持板扣板3，所述手柄夹持板2和夹持板扣板3闭合后形成两个固定焊枪7、8手柄的孔洞，所述手柄夹持板2上还设置有支撑件1，所述支撑件1与直角支架的水平面分别位于直角支架的竖直面的两侧。
所述直角支架的夹角处设置有直角加强肋5。
所述紧固装置4为设置在夹持板扣板侧面的螺纹孔。
所述通孔上设置有与焊枪喷嘴匹配的夹套6。
上述的用于双TIG高效焊接工艺的焊枪夹持装置的使用方法，包括：
（1）将支撑件1一端固定在不锈钢管焊接生产线中的合适位置，另一端连接焊枪手柄夹持板2，使双TIG焊枪夹持装置摆放位置满足焊接生产要求；
（2）拆下手柄夹持板2两侧的夹持板扣板，安装焊枪手柄并使其保持松动状态；
（3）选择与给定壁厚不锈钢管焊接生产相匹配的陶瓷喷嘴夹套6，套住两焊枪的陶瓷喷嘴，并使两焊枪陶瓷喷嘴上边缘近夹套上表面侧与夹套上表面相切，并通过紧固螺栓将陶瓷喷嘴夹套6与手柄夹持板2固定；
（4）将手柄夹持板2两侧扣板固定，完成双TIG焊枪的安装；
（5）当更换陶瓷喷嘴夹套6时，应在夹持板侧扣板松动或者被拆下的前提条件下进行，以减小手柄夹持板2与焊枪手柄之间的作用力，从而使陶瓷喷嘴夹套6的更换更加方便。
最后应该说明的是，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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。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。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (1)

1.一种使用双TIG高效焊接方法焊接
Figure FDA0002326396470000011
的304不锈钢管的工艺，其特征在于，所述工艺所采用的双TIG焊枪夹持装置包括：直角支架，所述直角支架的水平面上设置有两个固定焊枪喷嘴的通孔，所述直角支架的竖直面上设置手柄夹持板和夹持板扣板，所述手柄夹持板和夹持板扣板闭合后形成两个固定焊枪手柄的孔洞，所述手柄夹持板上还设置有支撑件，所述支撑件与直角支架的水平面分别位于直角支架的竖直面的两侧；所述直角支架的夹角处设置有直角加强肋；
所述手柄夹持板和夹持板扣板上还设置有紧固装置；
所述紧固装置为设置在夹持板扣板侧面的螺纹孔；
所述通孔上设置有与焊枪喷嘴匹配的夹套；
所述工艺包括如下步骤：
(1)将支撑件一端固定在不锈钢管焊接生产线中的合适位置，另一端连接焊枪手柄夹持板，使双TIG焊枪夹持装置摆放位置满足焊接生产要求；
(2)拆下手柄夹持板两侧的夹持板扣板，安装焊枪手柄并使其保持松动状态；
(3)选择与给定壁厚不锈钢管焊接生产相匹配的陶瓷喷嘴夹套，套住两焊枪的陶瓷喷嘴，并使两焊枪陶瓷喷嘴上边缘近夹套上表面侧与夹套上表面相切，并通过紧固螺栓将陶瓷喷嘴夹套与手柄夹持板固定；
(4)将手柄夹持板两侧的夹持板扣板固定，完成双TIG焊枪的安装；
(5)当更换陶瓷喷嘴夹套时，应在夹持板扣板松动或者被拆下的前提条件下进行；
所述工艺的焊接参数为：主电流为180A，辅助电流为160A，主电弧氩气流量为10L/min，辅助电弧氩气流量为15L/min，主钨极倾角为86°，辅助钨极倾角为80°，主电弧弧长为2mm，辅助电弧弧长为3mm，主钨极尖角为50°，辅助钨极尖角为60°，钨极直径为3.2mm，钨极间距为16.5mm，陶瓷喷嘴外径均为18mm，夹套通孔的中心距离为20.5mm，主焊枪陶瓷喷嘴倾斜角度为84°，辅助焊枪陶瓷喷嘴倾斜角度为80°，依据陶瓷喷嘴外径、中心距、倾斜角度，加工两个与陶瓷喷嘴位置和姿态相对应的通孔，制作与壁厚为1.0mm的不锈钢管在焊接速度为3.0m/min时所匹配的陶瓷喷嘴夹套。
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