CN109262120A - 一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法及装置，方法包括：用砂纸打磨待焊接工件的焊接面，并使用清洗液清洗焊接面后干燥处理；将干燥处理后的待焊接工件使用指定夹具固定，且待焊接工件背部不加垫板；在待焊接工件两端加装引弧板和引出板，并在引弧板和待焊接工件的待焊焊缝交点处点焊形成完整焊点调节焊枪和焊丝并按设定进行焊接参数调节，在引弧板上先起弧进行焊接，焊接完成后在所述引出板停焊熄弧，并自然冷却后去掉引弧板；装置包括等离子焊机、送丝系统、焊接工作台以及焊接控制柜；本发明采用填丝等离子弧焊接，对于薄板锡青铜板材不预热，背部不使用垫板，单面焊接双面成形，工艺简便，成本较低。
Description
技术领域
本发明属于等离子焊焊接技术领域，尤其涉及一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法及装置。
背景技术
目前对于青铜(包括锡青铜)的焊接研究一般为钎焊和氩弧焊。对锡青铜的氩弧焊方法有了一定的研究，对厚壁锡青铜采用自动氩弧焊，接头的塑性及强度都有改善；用手工钨极氩弧焊接方法对锡青铜与钢的异种材料焊接，也可得到良好的焊接接头，但是需要对锡青铜一侧预热。对于其他青铜焊接的研究有：TIG焊接铁青铜带达到了焊接变形小、焊缝单面焊双面成形的效果；采用SMAW堆焊过渡层，GMAW焊接连接焊缝的方法焊接铝青铜和海工用高强钢，但是需要焊前和堆焊后两次预热，焊接过程比较繁杂，且焊接成本高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供了一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法及装置，该方法焊接时不需对薄板锡青铜进行预热，并且焊接过程中不需要使用垫板，用以解决现有技术中焊接过程繁杂、焊接成本高的问题，具体技术方案如下：
一方面，提供一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法，所述方法包括步骤：
S1、用砂纸打磨待焊接工件的焊接面，并使用清洗液清洗焊接面后干燥处理；
S2、将干燥处理后的待焊接工件使用指定夹具固定，且待焊接工件背部不加垫板；
S3、在待焊接工件两端加装引弧板和引出板，并在引弧板和待焊接工件的待焊焊缝交点处点焊形成完整焊点；
S4、调节焊枪和焊丝并按设定进行焊接参数调节，在所述引弧板上先起弧进行焊接，焊接完成后在所述引出板停焊熄弧，并自然冷却后去掉所述引弧板。
进一步的，在步骤S3中，所述点焊的时间为1s～2s。
进一步的，在步骤S2中，还包括注入焊接保护气和等离子气。
进一步的，所述清洗液为酒精或丙酮，所述夹具为I形坡口。
进一步的，所述方法采用75-81A电流焊接，焊接速度为370-400mm/min，等离子气气流量为1.6-1.8L/min，保护气流量为15-18L/min.
另一方面，提供一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法的装置，应用于上述的不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法及装置，所述装置包括：
用于提供焊接电源、实施焊接的等离子焊机；
用于提供焊丝的送丝系统；
用于设置焊接参数的焊接控制柜；
用于提供焊接位置以及固定焊接工件的焊接工作台。
进一步的，所述数字化自动焊机上设置有铜导电喷嘴，所述铜导电喷嘴的孔径为2.5mm，且所述铜导电喷嘴设置在所述待焊接工件正上方4-5mm位置处；所述焊丝为直径在1.0-1.2mm的S213磷青铜，所述送丝系统的送丝速度为1.4-1.8m/min。
进一步的，所述等离子焊机采用Trans Tig500系列的等离子焊机。
进一步的，所述数字化自动焊机中钨极直径为3.2mm，其内缩量为1.8-2.0mm。
本发明的不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法及装置，焊接前，先使用砂纸对待焊接工件进行打磨并使用酒精或者丙酮对打磨后的工件进行清洗，然后干燥后将待焊接工件固定在指定夹具中，并且不在工件的背部设置垫板，随后在工件两端加装引弧板和引出板；焊接时，先设定好焊接参数并调节好焊枪和焊丝，由送丝机构进行填丝操作，由指定数字化自动焊机执行焊接操作，并在焊接中注入保护气以保证焊接的稳定性；与现有技术相比，本发明的方法和装置形成的焊缝美观，背面成型好，微观组织清晰，且焊接接头性能良好，焊接后材料的力学性能超过母材，焊缝抗拉强度上升。
附图说明
图1为本发明实施例中所述不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法的流程图示意；
图2为本发明实施例中所述不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法的焊接示意图；
图3为本发明实施例中薄板锡青铜不填丝焊接时焊缝表面图示意；
图4为本发明实施例中薄板锡青铜填丝焊接时焊缝表面图示意；
图5～图6为本发明实施例中薄板锡青铜填丝和不填丝焊缝使用3D显微镜拍摄的焊缝形貌；
图7～图10为本发明实施例中薄板锡青铜不填丝焊接时焊缝的微观组织图示意；
图11～图14为本发明实施例中薄板锡青铜填丝焊接时焊缝的微观组织图示意。
标识说明：1-钨极、2-喷嘴、3-焊枪、4-等离子气体、5-保护气、6-焊丝导丝管、7-夹具、8-工件。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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。
实施例一
结合图1～图14，对本发明的不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法及装置进行详细描述，其中，方法包括步骤：S1、用砂纸打磨待焊接工件的焊接面，并使用清洗液清洗焊接面后干燥处理；S2、将干燥处理后的待焊接工件使用指定夹具固定，且待焊接工件背部不加垫板；S3、在待焊接工件两端加装引弧板和引出板，并在引弧板和待焊接工件的待焊焊缝交点处点焊形成完整焊点；S4、调节焊枪和焊丝并按设定进行焊接参数调节，在所述引弧板上先起弧进行焊接，焊接完成后在所述引出板停焊熄弧，并自然冷却后去掉所述引弧板；装置包括用于提供焊接电源、实施焊接过程的等离子焊机；提供焊接位置，固定焊接工件的焊接工作台；用于焊丝提供的送丝系统以及用于设置焊接参数的焊接控制柜。
参阅图1可在本发明的所述不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法具体包括步骤：
首先采用砂纸对焊接工件8进行打磨，以去除工件8表面的氧化膜，并使用清洗液对工件8进行清洗，以去除工件8表面的油污和杂质；最后通过对工件8进行干燥处理，以去除表面水分对焊接的影响，上述对工件的处理均为了在焊接后可保证焊接平面干净、平整，保证焊接的质量。
优选的，本发明采用240#砂纸对工件8进行打磨，使用酒精或者丙酮对工件8进行清洗，使用烘干的方式对工件8做干燥处理；当然，本发明对此并不进行限制和固定，可根据实际情况进行选择。
然后将干燥处理后的待焊接工件使用图2所示指定的夹具7固定，从中可知，本发明采用的夹具7为夹具为I形坡口，这样可以将工件8稳固，有利于焊接的进行；同时，本发明采用不在待焊接工件背部加垫板的方式进行焊接，这样可保证工件8底部空气流通，使得焊接过程中蒸发的锌蒸汽可以有效排出，使得焊接面保持光滑和平整。
同时，本发明还需在焊接前注入和保护气5，可将焊接部位与外接空气隔绝，以此达到焊接部位不会因为空气的影响而氧化的效果，保证焊接的稳定进行，有利于提升焊接的质量；从图2中可知，在钨极1与喷嘴2以及喷嘴2和焊枪3之间均充满了和保护气5；优选的，本发明中，等离子气4的注入速度为1.7L/min，保护气流量为15-18L/min
随后，在待焊接工件两端加装引弧板和引出板，并在引弧板和待焊接工件的待焊焊缝交点处进行1s～2s的点焊以形成完整焊点。
最后，调节焊枪和焊丝并按设定进行焊接参数调节，在引弧板上先起弧进行焊接，焊接完成后在引出板停焊熄弧，并自然冷却后去掉引弧板。
优选的，本发明提供的等离子弧焊方法采用81A电流焊接，焊接速度为370mm/min，焊丝为直径在1.2mm的S213磷青铜，且送丝系统的送丝速度为1.6m/min；数字化自动焊机中采用直径为3.2mm大小，内缩量为2.0mm的钨极1；当然，此均为优选数据，本发明并未进行限制和固定。
焊接过程中的喷嘴2在本发明中采用数字化自动焊机上设置的铜导电喷嘴，其中，铜导电喷嘴的孔径为2.5mm，且铜导电喷嘴设置在待焊接工件8正上方5mm位置处；焊丝由送丝系统送到焊接部位，具体的，送丝系统上设置有焊丝导丝管6，通过焊丝导丝管6将焊丝送到焊接部，实现焊接操作。
优选的，本发明的数字化自动焊机采用Fronius公司Trans Tig500系列的等离子焊机，对此，只要可以达到相应的焊接效果或者更加的焊接效果，在其他实施例中可以采用不同于本发明的等离子焊机，本发明对此并不进行限制和固定。
实施例二
假设运用本发明不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法及装置的锡青铜厚度2mm，焊丝为直径1.2mm的S213磷青铜焊丝，则薄板锡青铜的不预热弧焊不填丝与填丝时参数如表1：
表1：薄板锡青铜焊接参数
在表一的参数下，薄板锡青铜填丝与不填丝焊缝表面成形如图3与图4所示；焊缝形貌如图5～图6所示，从中可知，不填丝时的焊缝熔宽，上为2.83mm，下为2.11mm；填丝焊缝熔宽，上为3.61mm，下为3.02mm；焊缝微观组织如图7～图14所示，很明显，不填丝焊缝表面成形褶皱，背部成形较好；而填丝时焊缝两面均有一定的余高，正面成形有所改善。
对比图3和图4，图5和图6以及图7～图10和图11～图14可知，本发明可有效减少焊接过程中易产生焊透、气孔、未焊满、焊缝上表面凹陷等焊接缺陷的现象，得到的焊缝有合适的焊缝尺寸且没有宏观焊接缺陷产生；并且焊缝中心为细小的等轴晶，焊缝边缘为柱状晶，热影响区的晶粒粗化现象明显；可以或得机械性能较好的焊接接头。
本发明的不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法及装置，焊接前，先使用砂纸对待焊接工件进行打磨并使用酒精或者丙酮对打磨后的工件进行清洗，然后干燥后将待焊接工件固定在指定夹具中，并且不在工件的背部设置垫板，随后在工件两端加装引弧板和引出板；焊接时，先设定好焊接参数并调节好焊枪和焊丝，由送丝机构进行填丝操作，由指定数字化自动焊机执行焊接操作，并在焊接中注入保护气以保证焊接的稳定性；与现有技术相比，本发明的方法和装置形成的焊缝美观，背面成型好，微观组织清晰，且焊接接头性能良好，焊接后材料的力学性能超过母材，焊缝抗拉强度上升。
以上仅为本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围，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而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。
Claims (9)
1.一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
S1、用砂纸打磨待焊接工件的焊接面，并使用清洗液清洗焊接面后干燥处理；
S2、将干燥处理后的待焊接工件使用指定夹具固定，且待焊接工件背部不加垫板；
S3、在待焊接工件两端加装引弧板和引出板，并在引弧板和待焊接工件的待焊焊缝交点处点焊形成完整焊点；
S4、调节焊枪和焊丝并按设定进行焊接参数调节，在所述引弧板上先起弧进行焊接，焊接完成后在所述引出板停焊熄弧，并自然冷却后去掉所述引弧板。
2.根据权利要求1所述的一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法，其特征在于，在步骤S3中，所述点焊的时间为1s~2s。
3.根据权利要求1所述的一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法，其特征在于，在步骤S2中，还包括注入焊接保护气和等离子气。
4.根据权利要求1所述的一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法，其特征在于，所述清洗液为酒精或丙酮，所述夹具为I形坡口。
5.根据权利要求4所述的一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法，其特征在于，所述方法采用75-81A电流焊接，焊接速度为370-400mm/min，等离子气气流量为1.6-1.8L/min，保护气流量为15-18L/min。
6.一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法的装置，应用于权利要求1~5任一项所述的不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法，其特征在于，所述装置包括：
用于提供焊接电源、实施焊接的等离子焊机；
用于提供焊丝的送丝系统；
用于设置焊接参数的焊接控制柜；
用于提供焊接位置以及固定焊接工件的焊接工作台。
7.根据权利要求6所述的一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法的装置，其特征在于，所述数字化自动焊机上设置有铜导电喷嘴，所述铜导电喷嘴的孔径为2.5mm，且所述铜导电喷嘴设置在所述待焊接工件正上方4-5mm位置处；所述焊丝为直径在1.0-1.2mm的S213磷青铜，所述送丝系统的送丝速度为1.4-1.8m/min。
8.根据权利要求6所述的一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法的装置，其特征在于，所述等离子焊机采用Trans Tig500系列的等离子焊机。
9.根据权利要求6所述的一种不预热焊接薄板锡青铜的等离子弧焊方法的装置，其特征在于，所述数字化自动焊机中钨极直径为3.2mm，其内缩量为1.8-2.0mm。
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