CN109773308A - 铜合金导轨的端面堆焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铜合金导轨的端面堆焊方法，属于焊接技术领域。该端面堆焊方法包括：提供堆焊辅助套，所述堆焊辅助套的横截面的内孔轮廓与所述铜合金导轨的横截面的外壁轮廓相同；将所述堆焊辅助套固定套装在所述铜合金导轨上，使所述铜合金导轨的端面和所述堆焊辅助套的内孔形成堆焊槽；在所述堆焊槽内形成多层焊缝，得到堆焊层。本发明能防止堆焊后的铜合金导轨的尺寸发生改变，提高堆焊的良率。

Description

铜合金导轨的端面堆焊方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种铜合金导轨的端面堆焊方法。

背景技术

堆焊是一种用电焊或气焊法把金属熔化，堆在工具或机器零件上的焊接方法。现有一种铜合金导轨，该铜合金导轨包括铜、硅和镍金属元素，为了提高铜合金导轨的耐磨性能，通常会在铜合金导轨的端面堆焊强度较高的金属材料。

然而，因铜合金导轨的端面截面较小，在堆焊过程中形成的焊缝容易覆盖到铜合金导轨的端面以外的位置，从而改变铜合金导轨的尺寸，使铜合金导轨无法使用。

发明内容

本发明实施例提供了一种铜合金导轨的端面堆焊方法，能防止堆焊后的铜合金导轨的尺寸发生改变，提高堆焊的良率。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种铜合金导轨的端面堆焊方法，所述端面堆焊方法包括：提供堆焊辅助套，所述堆焊辅助套的横截面的内孔轮廓与所述铜合金导轨的横截面的外壁轮廓相同；将所述堆焊辅助套固定套装在所述铜合金导轨上，使所述铜合金导轨的端面和所述堆焊辅助套的内孔形成堆焊槽；在所述堆焊槽内形成多层焊缝，得到堆焊层。

进一步地，所述将所述堆焊辅助套固定套装在所述铜合金导轨上，包括：将所述堆焊辅助套套装在所述铜合金导轨上，采用定位焊沿所述堆焊辅助套的内孔轮廓焊接固定所述堆焊辅助套和所述铜合金导轨。

进一步地，所述在所述堆焊槽内形成多层焊缝，包括：在所述铜合金导轨的端面上沿指定方向依次形成多条焊道，直至多条所述焊道盖满所述铜合金导轨的端面，以得到一层所述焊缝；在所述焊缝上形成多层所述焊缝，直至多层所述焊缝的总厚度达到设定尺寸。

进一步地，所述在所述堆焊槽内形成多层焊缝之前，包括：采用焊接支架将所述铜合金导轨固定在焊接平台上，使所述铜合金导轨与所述焊接平台之间存在倾角。

进一步地，所述倾角为5°至10°。

进一步地，所述在所述堆焊槽内形成多层焊缝时，控制焊接电流为240A至260A，控制焊接电压为25V至30V。

进一步地，所述在所述堆焊槽内形成多层焊缝时，控制所述焊缝的层间温度不大于60℃。

进一步地，所述在所述堆焊槽内形成多层焊缝，包括：采用氦弧焊在所述堆焊槽内形成多层焊缝，所述氦弧焊的焊接速度为10cm/min至15cm/min，所述氦弧焊的保护气体的气体流量为30L/min至40L/min。

进一步地，所述在所述堆焊槽内形成多层焊缝时，采用冷却介质对所述铜合金导轨进行冷却。

进一步地，所述在所述堆焊槽内形成多层焊缝，得到堆焊层之后，包括：对所述堆焊层进行着色探伤。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例通过在铜合金导轨上套设了堆焊辅助套，其中堆焊辅助套的横截面的内孔轮廓与铜合金导轨的横截面的外壁轮廓相同，从而使得铜合金导轨的端面和堆焊辅助套的内孔形成堆焊槽，并通过在堆焊槽内形成多层焊缝，以得到堆焊层，由于焊接时铜合金导轨的端面被堆焊辅助套包覆，因此可以避免在堆焊过程中形成的焊缝覆盖到铜合金导轨的端面以外的位置，从而可以有效地防止堆焊后的铜合金导轨的尺寸发生改变。同时堆焊辅助套包覆保护铜合金导轨的端面，还可以防止堆焊时铜合金导轨的端面发生形变，提高堆焊的良率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实施例提供的一种铜合金导轨的端面堆焊方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的另一种铜合金导轨的端面堆焊方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的一种堆焊辅助套套装在铜合金导轨的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种焊接支架的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种铜合金导轨的端面堆焊的状态示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种铜合金导轨的端面堆焊方法的流程图。如图1所示，该端面堆焊方法：

步骤101：提供堆焊辅助套。

其中，堆焊辅助套的横截面的内孔轮廓与铜合金导轨的横截面的外壁轮廓相同。

本实施例中，堆焊辅助套可以是柱状结构，并在柱状结构的内部挖设有横截面轮廓与铜合金导轨的横截面的外壁轮廓相同的通孔；堆焊辅助套也可以是多个板材拼接而成，拼接形成的堆焊辅助套也具有横截面轮廓与铜合金导轨的横截面的外壁轮廓相同的通孔。由多个板材拼接而成的堆焊辅助套相较于整体的柱状结构而言，能较好的适应不规则的铜合金导轨的横截面，适用性更好。

步骤102：将堆焊辅助套固定套装在铜合金导轨上，使铜合金导轨的端面和堆焊辅助套的内孔形成堆焊槽。

步骤103：在堆焊槽内形成多层焊缝，得到堆焊层。

本发明实施例通过在铜合金导轨上套设了堆焊辅助套，其中堆焊辅助套的横截面的内孔轮廓与铜合金导轨的横截面的外壁轮廓相同，从而使得铜合金导轨的端面和堆焊辅助套的内孔形成堆焊槽，并通过在堆焊槽内形成多层焊缝，以得到堆焊层，由于焊接时铜合金导轨的端面被堆焊辅助套包覆，因此可以避免在堆焊过程中形成的焊缝覆盖到铜合金导轨的端面以外的位置，从而可以有效地防止堆焊后的铜合金导轨的尺寸发生改变。同时堆焊辅助套包覆保护铜合金导轨的端面，还可以防止堆焊时铜合金导轨的端面发生形变，提高堆焊的良率。

图2是本发明实施例提供的另一种铜合金导轨的端面堆焊方法的流程图。如图2所示，该端面堆焊方法：

步骤201：提供堆焊辅助套。

其中，堆焊辅助套的横截面的内孔轮廓与铜合金导轨的横截面的外壁轮廓相同。

在本发明的一些实施例中，堆焊辅助套可以是多个板材拼接而成，拼接形成的堆焊辅助套也具有横截面轮廓与铜合金导轨的横截面的外壁轮廓相同的通孔。如图3所示，铜合金导轨的横截面的外壁轮廓同时具有曲线和直线，该种外壁轮廓非常规形状，因此加工难度较大。

为使堆焊辅助套的内孔轮廓与铜合金导轨的外壁轮廓相同，本实施例根据铜合金导轨的横截面的外壁轮廓的具体形状，设置了与铜合金导轨的各侧面贴合的焊接辅助横板、焊接辅助折板、焊接辅助圆弧板。如图3所示，焊接辅助横板21、焊接辅助折板22、焊接辅助圆弧板23分别与铜合金导轨1的各侧面贴合，从而拼接形成与铜合金导轨的横截面的外壁轮廓相同的通孔。

在本发明的另一些实施例中，堆焊辅助套可以是柱状结构，并在柱状结构的内部挖设有横截面轮廓与铜合金导轨的横截面的外壁轮廓相同的通孔。本实施例中，铜合金导轨可以为工字型导轨等外壁轮廓为常规形状的导轨，与该种导轨匹配的通孔相较于与非常规形状的导轨匹配的通孔更易加工，因此，堆焊辅助套可以是整体结构(如直接在柱状结构的端面开设通孔形成堆焊辅助套)。

步骤202：将所述堆焊辅助套固定套装在所述铜合金导轨上，使铜合金导轨的端面和堆焊辅助套的内孔形成堆焊槽。

步骤202可以包括：将堆焊辅助套套装在铜合金导轨上，采用定位焊沿堆焊辅助套的内孔轮廓焊接固定堆焊辅助套和铜合金导轨。在定位焊的过程中要保证熔合质量，避免焊接出现咬边缺陷。

步骤203：采用焊接支架将铜合金导轨固定在焊接平台上，使铜合金导轨与焊接平台之间存在倾角。

其中，倾角可以为5°至10°。

如图4所示，焊接支架包括两个支撑底座41和一个焊接平板架42，两个支撑底座41的高度不同，且焊接平板架42位于两个支撑底座41上，在两个支撑底座41的支撑下，焊接平板架42会与焊接平台存在倾角。堆焊时将铜合金导轨1安装在焊接平板架42上，从而也使得铜合金导轨1与焊接平台之间存在倾角。

焊接领域中，焊接一般可以包括俯焊、仰焊、立焊和横焊，其中，仰焊、立焊和横焊的焊接效果均不如俯焊好。而本实施例中，铜合金导轨长度较长(12m)，直接使用俯焊需要将铜合金导轨保持竖直状态，这样使铜合金导轨的端面处于较高的位置不便于加工。因此本实施例中使用焊接支架将铜合金导轨固定在焊接平台上，使铜合金导轨与焊接平台之间存在倾角。这样，在堆焊时形成的焊缝也会因重力的作用不会轻易从铜合金导轨的端面脱离，使得焊接效果得到保证。

步骤204：在堆焊槽内形成多层焊缝，得到堆焊层。

如图5所示，步骤204可以包括：在铜合金导轨1的端面上沿指定方向(参见图5中箭头a所示方向)依次形成多条焊道3，直至多条焊道3盖满铜合金导轨1的端面，以得到一层焊缝；在焊缝上形成多层焊缝，直至多层焊缝的总厚度达到设定尺寸。

示例性地，焊缝可以为3层，且3层焊缝的总厚度可以为6mm至7mm。

本实施例中，形成焊道时，每次最长焊接长度不超过55mm,，当该条焊道长度不足55mm时，直接一次形成该条焊道；当该条焊道长度超过55mm时，则分多次焊接形成该条焊道。

步骤204还可以包括在堆焊槽内形成多层焊缝时，采用冷却介质对铜合金导轨进行冷却。其中冷却介质可以是水或冰块等，将水或冰块放置在距焊缝50mm处对导轨进冷却，可以加快散热。并且堆焊时，没形成一层焊缝，可以使用小锤轻敲焊缝，检验焊缝是否稳固。

本实施例中，铜合金导轨的材料为铜、硅和镍的合金。由于铜合金焊接主要与材料的热导率、线膨胀系数和收缩率有关，当采用常规的焊接工艺参数焊接时，铜合金母材很难熔化，且填充的金属材料与铜合金母材也不能很好熔合，会产生焊不透的现象。因此，在焊接之前，可以先进行堆焊工艺参数试验，以确定出适用于该铜合金导轨的焊接工艺参数。

堆焊工艺参数试验可以为：在铜、硅和镍的铜合金板上进行堆焊试验，该铜合金板的规格可以是25×200×200mm。

首先，根据焊接母材确定出焊接方式，根据对铜、硅和镍的铜合金焊接性能进行分析得到，可以采用氦弧焊进行焊接。氦弧焊相比氩弧焊，保护气体为氦气，在相同的焊接电流下，氦弧的穿透能力比氩弧增加3～5倍，焊接能量密度更集中，能提高电弧的热效应。

在进行堆焊试验时可以采用高镍铝青铜焊丝，焊丝直径可以是2mm。堆焊过程中，确定不同的焊接电流、焊接电压、焊机速度、气体流量以及层间温度的焊机工艺参数进行堆焊。

堆焊完成后进行着色检查，要求承压设备无损检测I级合格；金相检查合格，显微硬度检查合格，且焊缝内部不存在裂纹、未焊透、未融合等缺陷。

根据着色检查结果确定出堆焊工艺参数试验为：焊接电流为240A至260A，焊接电压为25V至30V，氦弧焊的焊接速度为10cm/min至15cm/min，氦弧焊的保护气体的气体流量为30L/min至40L/min，焊缝的层间温度不大于60℃。

因此步骤204中，在堆焊槽内形成多层焊缝时，还可以控制焊接电流为240A至260A，控制焊接电压为25V至30V，控制焊缝的层间温度不大于60℃，以保证铜合金导轨的堆焊质量。

本实施例中，在进行焊接之前，还可以进模拟堆焊试验，即设置导轨复制件，通过对导轨复制件进行堆焊，检测经过堆焊工艺参数试验确定出的焊接工艺参数是否适用。当模拟堆焊试验合格后可以进行堆焊。

步骤205：对堆焊层进行着色探伤。

布置205包括：完成堆焊后对堆焊层进行着色探伤。当着色探伤结果满足承压设备无损检测I级，金相检查合格，显微硬度检查合格，焊缝内部不存在裂纹、未焊透、未融合等缺陷时，且将铜合金导轨放置在机床检测形变量合格后，则可以投入使用；当着色探伤结果不满足承压设备无损检测I级，金相检查不合格，显微硬度检查不合格，焊缝内部存在裂纹、未焊透、未融合等缺陷时时，则铜合金导轨不合格，不能投入使用。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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)

1.一种铜合金导轨的端面堆焊方法，其特征在于，所述端面堆焊方法包括：

提供堆焊辅助套，所述堆焊辅助套的横截面的内孔轮廓与所述铜合金导轨的横截面的外壁轮廓相同；

将所述堆焊辅助套固定套装在所述铜合金导轨上，使所述铜合金导轨的端面和所述堆焊辅助套的内孔形成堆焊槽；

在所述堆焊槽内形成多层焊缝，得到堆焊层。

2.根据权利要求1所述的端面堆焊方法，其特征在于，所述将所述堆焊辅助套固定套装在所述铜合金导轨上，包括：

将所述堆焊辅助套套装在所述铜合金导轨上，采用定位焊沿所述堆焊辅助套的内孔轮廓焊接固定所述堆焊辅助套和所述铜合金导轨。

3.根据权利要求1所述的端面堆焊方法，其特征在于，所述在所述堆焊槽内形成多层焊缝，包括：

在所述铜合金导轨的端面上沿指定方向依次形成多条焊道，直至多条所述焊道盖满所述铜合金导轨的端面，以得到一层所述焊缝；

在所述焊缝上形成多层所述焊缝，直至多层所述焊缝的总厚度达到设定尺寸。

4.根据权利要求1所述的端面堆焊方法，其特征在于，所述在所述堆焊槽内形成多层焊缝之前，包括：

采用焊接支架将所述铜合金导轨固定在焊接平台上，使所述铜合金导轨与所述焊接平台之间存在倾角。

5.根据权利要求4所述的端面堆焊方法，其特征在于，所述倾角为5°至10°。

6.根据权利要求1至5任一项所述的端面堆焊方法，其特征在于，所述在所述堆焊槽内形成多层焊缝时，控制焊接电流为240A至260A，控制焊接电压为25V至30V。

7.根据权利要求1至5任一项所述的端面堆焊方法，其特征在于，所述在所述堆焊槽内形成多层焊缝时，控制所述焊缝的层间温度不大于60℃。

8.根据权利要求1至5任一项所述的端面堆焊方法，其特征在于，所述在所述堆焊槽内形成多层焊缝，包括：

采用氦弧焊在所述堆焊槽内形成多层焊缝，所述氦弧焊的焊接速度为10cm/min至15cm/min，所述氦弧焊的保护气体的气体流量为30L/min至40L/min。

9.根据权利要求1至5任一项所述的端面堆焊方法，其特征在于，所述在所述堆焊槽内形成多层焊缝时，采用冷却介质对所述铜合金导轨进行冷却。

10.根据权利要求1至5任一项所述的端面堆焊方法，其特征在于，所述在所述堆焊槽内形成多层焊缝，得到堆焊层之后，包括：对所述堆焊层进行着色探伤。