CN110253120B - 埋弧自动焊角焊接工艺及使用的焊接工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种埋弧自动焊角焊接工艺，包括如下工艺步骤：将槽型舱壁装配后吊起翻身然后使用埋弧焊自动焊机进行平角焊，在装配及焊接时分别设置装配工装与焊接工装保证保证槽型舱壁壁板的夹角以及防止焊接变形。本发明创新性地针对大尺寸的槽型舱壁采用埋弧焊平角焊的方式，方便焊接熔深、熔池进去，有效减少焊道道数，表面成型效果好，船体焊接变形小；焊工的焊接劳动强度大为较少，焊缝的修补、打磨工作量也急剧下降，人力成本得到降低，焊材的消耗低，生产效率大幅提高。

Description

埋弧自动焊角焊接工艺及使用的焊接工装

技术领域

本发明涉及一种埋弧自动焊角焊接工艺及使用的焊接工装。

背景技术

木屑船货舱容积大，型深深，槽型舱壁为角焊接全焊透形式，工作量大，焊接上劳动力密集作业；64000DWT木屑船槽型舱壁壁板的板厚在21.5～25mm，所有角焊缝全部为二氧化碳气体保护焊，目前角焊都是手工，现场一个角焊要40min，属于多层多道焊，手工焊焊丝直径1.2mm，大概要11道；表面成型效果不好，船体焊接变形大；焊工的焊接劳动强度大，焊缝的修补、打磨工作量也大，人力成本高，焊材的消耗还高，生产效率低。64000DWT(载重吨)木屑船槽型舱壁壁板的板厚在21.5～25mm，如何对15～16米长的板材上提高角焊缝的焊接效率是目前亟需解决的问题。在船舶构造其焊接方面，埋弧焊以往都是用于平对接，不能用于船舶尤其是槽型舱壁的角焊，在船舶构造焊接方面，角焊仅能用于船形焊，但对于槽型舱壁，需要工装将工件支撑成V字形，这样对工装的要求高(工装要做到防止焊接变形，针对如此大尺寸的工件，太大尺寸的工装很难保证防焊接变形的作用)，并且工装用材量大还难以达到槽型舱壁其侧壁板与底板的夹角要求。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种埋弧自动焊角焊接工艺，保证保证槽型舱壁壁板的夹角以及防止焊接变形，有效减少焊道道数，表面成型效果好，船体焊接变形小；焊工的焊接劳动强度大为较少，焊缝的修补、打磨工作量也急剧下降，人力成本得到降低，焊材的消耗低，生产效率大幅提高。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种埋弧自动焊角焊接工艺，包括如下工艺步骤：

S1：首先将槽型舱壁的三块壁板中的底板放置在采用角钢制成的胎架上，然后在胎架上放置若干对成对设置的装焊模板，每对装焊模板对称设置且每对中的两块分别位于左侧壁板的左侧及右侧壁板的右侧，然后将底板、左侧壁板及右侧壁板装配在一起；

S2：将装配好的槽型舱壁吊起翻身至左侧壁板或右侧壁板位于下方的位置，并将槽型舱壁其位于下方的左侧壁板或右侧壁板置于胎架及焊接工装其一端的第一焊接样板上；

S3：使用埋弧焊自动焊机对左侧壁板与底板或对右侧壁板与底板进行平直角接焊；

S4：然后将槽型舱壁吊起翻身至右侧壁板或左侧壁板位于下方的位置，并将槽型舱壁其位于下方的右侧壁板或左侧壁板置于胎架及焊接工装其另一端的第一焊接样板上；

S5：使用埋弧焊自动焊机对对右侧壁板与底板或左侧壁板与底板进行平直角接焊。在所述S1步骤中，“装配”指的是通过预焊的方式实现装配连接<形成U字形的槽形舱壁>；槽型舱壁由三块壁板(三块壁板均为矩形板)构成，分别为底板、左侧壁板及右侧壁板；左侧壁板与底板的夹角等于右侧壁板与底板的夹角，夹角的范围为98.3°～135°；胎架由若干根间隔设置的角钢构成；槽型舱壁其板厚21.5～25mm，板长15～16米；开始装配的时候底板处于水平置放的情况，吊起翻身后左侧壁板(或右侧壁板)处于水平置放的情况，然后焊接时对处于水平的左侧壁板(或右侧壁板)与竖向的底板两者之间的连接处进行埋弧焊。通过埋弧焊在船形胎架上的使用，总结出角焊缝的焊接经验，分析出埋弧焊角焊缝填充、盖面的焊接数据，并进行实际运用，探索出埋弧焊在15～16米长的板材上直接进行角焊缝的高效的焊接方法。焊缝整体连续，无接头，表面成型效果良好。船体焊接变形小，抽拍片合格率99％以上；98.3°～135°的焊接，其夹角的补角是锐角，但由于埋弧焊焊道比较宽，焊枪伸不进去，所以还只能在98.3°～135°的夹角处焊接。装配时先采用装焊模板来辅助装配，用来靠一下，后第一焊接样板及第二焊接样板的设置用来防止焊接变形(卡住工件)。木屑船(货舱容积大，型深深，)槽型舱壁其焊缝要求为角焊接全焊透形式，角度为105°～135°(以前其他的角焊其角度要求较低，比如45°，属于微调即可)，因此能够实现如此大角度的埋弧焊自动焊，其焊接工艺上的改变是很有想法的，具体通过两点实现：一是焊机(唐山开元埋弧自动焊机)可调角度，二是工件摆放角度的变化；工件摆放角度上：不开坡口面要竖向放置，开坡口面不能放上面(不能竖向放置即不能立在上面)，方便焊接熔深(熔池进去，这里是指熔深较深，符合所要的熔深深度，相比于以前的方式，以前的熔深较浅)，而采用以前的方式无损探伤过不了。

进一步的技术方案是，在S2步骤及所述S4步骤中，在将槽型舱壁置于胎架及第一焊接样板上后在底板与左侧壁板的连接处以及底板与右侧壁板的连接处卡装第二焊接样板。第二焊接样板位于胎架其两根角钢之间的竖直平面内以避开角钢，这样不会由于角钢的存在而无法安装第二焊接样板。在焊接开始后，第一焊接样板起保证两板(指槽型舱壁底板与侧壁板)夹角的作用，第二焊接样板辅助保证底板与此时悬空的侧壁板间的夹角不因为焊接加工而造成底板与此时悬空的侧壁板间的夹角变化。

进一步的技术方案是，在S3步骤及所述S5步骤中，平直角接焊为多层多道焊，分六道完成：第一道打底，电流260A，电压26V，速度每分钟0.38m；第二、三道填充，电流285A，电压28V，速度每分钟0.45m；第四～六道盖面，电流310A，电压30V，速度每分钟0.55m。埋弧自动焊机采用唐山开元埋弧自动焊机，焊枪与工件表面的夹角小于45°，类似于一般角焊较小的一个角度，如40°。

进一步的技术方案为，在S1步骤中，装焊模板设有五对共十块；在所述S2步骤中，第一焊接样板位于装焊模板的一侧；第一焊接样板设有五对共十块，第二焊接样板设有十二个。

进一步的技术方案为，在S3及S5步骤中，焊接接头的形式为T形接头，焊接位置是平角焊；坡口形式为V形坡口。槽型舱壁的材质为船体用结构钢；接头清洁方式采用打磨；焊材采用昆山京群的CHW-S3/CHF101，焊材焊接时的参数为：烘焙温度300～350℃一个小时，保温温度为150℃，第一焊接样板呈折板状且两折板中水平的那块折板其上端面与胎架的角钢上端面齐平。

本发明还提供的技术方案是，埋弧自动焊角焊接工艺中使用的焊接工装，包括若干对固定设置在胎架上的第一焊接样板，每对的两个第一焊接样板固定连接在胎架其中的一根角钢的两端，第一焊接样板呈折板状且两折板成钝角，钝角的大小与槽型舱壁其左侧壁板与底板的夹角大小相适配；所述焊接工装还包括第二焊接样板，第二焊接样板呈折板状且两折板成钝角，钝角的大小与槽型舱壁其右侧壁板与底板的夹角大小相适配，每个第二焊接样板位于胎架其两根角钢之间。

本发明的优点和有益效果在于：在装配及焊接时分别设置装配工装与焊接工装保证保证槽型舱壁壁板的夹角以及防止焊接变形。本发明创新性地针对大尺寸的槽型舱壁采用埋弧焊平角焊的方式，方便焊接熔深、熔池进去，有效减少焊道道数，表面成型效果好，船体焊接变形小；焊工的焊接劳动强度大为较少，焊缝的修补、打磨工作量也急剧下降，人力成本得到降低，焊材的消耗低，生产效率大幅提高。通过埋弧焊在船形胎架上的使用，总结出角焊缝的焊接经验，分析出埋弧焊角焊缝填充、盖面的焊接数据，并进行实际运用，探索出埋弧焊在15～16米长的板材上直接进行角焊缝的高效的焊接方法。焊缝整体连续，无接头，表面成型效果良好。船体焊接变形小，抽拍片合格率99％以上；装配时先采用装焊模板来辅助装配，用来靠一下，后第一焊接样板及第二焊接样板的设置用来防止焊接变形(卡住工件)。在焊接开始后，第一焊接样板起保证两板(指槽型舱壁底板与侧壁板)夹角的作用，第二焊接样板辅助保证底板与此时悬空的侧壁板间的夹角不因为焊接加工而造成底板与此时悬空的侧壁板间的夹角变化。

附图说明

图1是本发明一种埋弧自动焊角焊接工艺实施例一中S1步骤对应的装配示意图；

图2是图1中装焊模板的示意图；

图3是本发明实施例一中S2、S3步骤对应的焊接示意图；

图4是图3中第一焊接样板的示意图；

图5是图3中第二焊接样板的示意图；

图6是图3去除底板、右侧壁板及第二焊接样板后的俯视图。

图中：1、底板；2、角钢；3、装焊模板；4、左侧壁板；5、右侧壁板；6、第一焊接样板；7、第二焊接样板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图1至图6所示(图3中虚线对应S4、S5步骤的示意图)，本发明是一种埋弧自动焊角焊接工艺，包括如下工艺步骤：

S1：首先将槽型舱壁的三块壁板中的底板1放置在采用角钢2制成的胎架上，然后在胎架上放置若干对成对设置的装焊模板3，每对装焊模板3对称设置且每对中的两块分别位于左侧壁板4的左侧及右侧壁板5的右侧，然后将底板1、左侧壁板4及右侧壁板5装配在一起；

S2：将装配好的槽型舱壁吊起翻身至左侧壁板4或右侧壁板5位于下方的位置，并将槽型舱壁其位于下方的左侧壁板4或右侧壁板5置于胎架及焊接工装其一端的第一焊接样板6上；

S3：使用埋弧焊自动焊机对左侧壁板4与底板1或对右侧壁板5与底板1进行平直角接焊；

S4：然后将槽型舱壁吊起翻身至右侧壁板5或左侧壁板4位于下方的位置，并将槽型舱壁其位于下方的右侧壁板5或左侧壁板4置于胎架及焊接工装其另一端的第一焊接样板6上；

S5：使用埋弧焊自动焊机对对右侧壁板5与底板1或左侧壁板4与底板1进行平直角接焊。

其中，左侧壁板4与底板1的夹角为98.3°；在S2步骤及所述S4步骤中，在将槽型舱壁置于胎架及第一焊接样板6上后在底板1与左侧壁板4的连接处以及底板1与右侧壁板5的连接处卡装第二焊接样板7。在S3步骤及所述S5步骤中，平直角接焊为多层多道焊，分六道完成：第一道打底，电流260A，电压26V，速度每分钟0.38m；第二、三道填充，电流285A，电压28V，速度每分钟0.45m；第四～六道盖面，电流310A，电压30V，速度每分钟0.55m。在S1步骤中，装焊模板3设有五对共十块；在所述S2步骤中，第一焊接样板6位于装焊模板3的一侧；第一焊接样板6设有五对共十块，第二焊接样板7设有十二个。在S3及S5步骤中，焊接接头的形式为T形接头，焊接位置是平角焊；坡口形式为V形坡口。

埋弧自动焊角焊接工艺中使用的焊接工装，包括若干对固定设置在胎架上的第一焊接样板6，每对的两个第一焊接样板6固定连接在胎架其中的一根角钢2的两端，第一焊接样板6呈折板状且两折板成钝角，钝角的大小与槽型舱壁其左侧壁板4与底板1的夹角大小相适配；所述焊接工装还包括第二焊接样板7，第二焊接样板7呈折板状且两折板成钝角，钝角的大小与槽型舱壁其右侧壁板5与底板1的夹角大小相适配，每个第二焊接样板7位于胎架其两根角钢2之间。

实施例二：

与实施例一的不同仅在于，左侧壁板与底板的夹角为115°。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.埋弧自动焊角焊接工艺，其特征在于，包括如下工艺步骤： S1：首先将槽型舱壁的三块壁板中的底板放置在采用角钢制成的胎架上，然后在胎架上放置若干对成对设置的装焊模板，每对装焊模板对称设置且每对中的两块分别位于左侧壁板的左侧及右侧壁板的右侧，然后将底板、左侧壁板及右侧壁板装配在一起；其中，装焊模板设有五对共十块； S2：将装配好的槽型舱壁吊起翻身至左侧壁板或右侧壁板位于下方的位置，并将槽型舱壁位于下方的左侧壁板或右侧壁板置于胎架及焊接工装一端的第一焊接样板上；第一焊接样板位于装焊模板的一侧；第一焊接样板设有五对共十块，第二焊接样板设有十二个；在将槽型舱壁置于胎架及第一焊接样板上后,在底板与左侧壁板的连接处以及底板与右侧壁板的连接处卡装第二焊接样板； S3：使用埋弧焊自动焊机对左侧壁板与底板或对右侧壁板与底板进行平直角接焊；平直角接焊为多层多道焊，分六道完成：第一道打底，电流 260A，电压 26V，速度每分钟 0.38m；第二、三道填充，电流 285A，电压 28V，速度每分钟 0.45m；第四~六道盖面，电流 310A，电压 30V，速度每分钟 0.55m； S4：然后将槽型舱壁吊起翻身至右侧壁板或左侧壁板位于下方的位置，并将槽型舱壁位于下方的右侧壁板或左侧壁板置于胎架及焊接工装另一端的第一焊接样板上；在将槽型舱壁置于胎架及第一焊接样板上后,在底板与左侧壁板的连接处以及底板与右侧壁板的连接处卡装第二焊接样板； S5：使用埋弧焊自动焊机对右侧壁板与底板或左侧壁板与底板进行平直角接焊；平直角接焊为多层多道焊，分六道完成：第一道打底，电流 260A，电压 26V，速度每分钟 0.38m；第二、三道填充，电流285A，电压 28V，速度每分钟 0.45m；第四~六道盖面，电流 310A，电压 30V，速度每分钟0.55m。

2. 根据权利要求 1 所述的埋弧自动焊角焊接工艺，其特征在于，在 S3 及 S5 步骤中，焊接接头的形式为 T 形接头，焊接位置是平角焊；坡口形式为 V 形坡口。

3. 如权利要求 1 至 2 任一项所述埋弧自动焊角焊接工艺中使用的焊接工装，其特征在于，包括若干对固定设置在胎架上的第一焊接样板，每对的两个第一焊接样板固定连接在胎架中的一根角钢的两端，第一焊接样板呈折板状且两折板成钝角，钝角的大小与槽型舱壁左侧壁板与底板的夹角大小相适配；所述焊接工装还包括第二焊接样板，第二焊接样板呈折板状且两折板成钝角，钝角的大小与槽型舱壁右侧壁板与底板的夹角大小相适配，每个第二焊接样板位于胎架两根角钢之间。

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