CN110625233A - 一种中厚度钢板拼板埋弧焊缝的自动等离子气刨清根工艺 - Google Patents

一种中厚度钢板拼板埋弧焊缝的自动等离子气刨清根工艺 Download PDF

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雷炳育
邵丹丹
陈立群
谭国平
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Abstract

本发明公开了一种中厚度钢板拼板埋弧焊缝的自动等离子气刨清根工艺，第一步，对拼板构件进行翻身，使坡口背面朝上放置；第二步，选择等离子气刨设备；第三步，选择压缩空气作为等离子气体；第四步，选择配套的轨道型行走小车；第五步，沿着平行于未焊透缺陷的方向铺设行走小车路轨，将气刨枪安装在小车夹持装置后，调节气刨枪的角度和位置；第六步，预测未焊透缺陷深度，根据未焊透缺陷处的深度匹配气刨电流、气刨速度进行气刨清根工序；第六步：采用小锤和钢丝刷清理气刨坡口的金属残渣。本发明能够实现厚度25mm及以下钢板拼板埋弧焊缝的自动等离子气刨清根，有效降低气刨噪音、烟尘污染，降低劳动强度，提高气刨过程稳定性。

Description

一种中厚度钢板拼板埋弧焊缝的自动等离子气刨清根工艺
技术领域
本发明涉及船舶建造项目厚度25mm及以下钢板拼板埋弧焊缝(Y型坡口、I型坡口)的背面气刨清根技术领域。
背景技术
在船舶建造的小组立阶段，底板、各层甲板、平直外板、壁板等相关中小型拼板的焊接通常采用单丝、双丝埋弧焊实施双面焊接。为了避免正面焊缝焊接过程出现熔池下塌、烧穿等问题，坡口通常较大的钝边尺寸或者不开坡口，正面焊缝焊接完成后其坡口背面留下未焊透缺陷。在进行背面焊缝焊接前，在对坡口背面进行清根处理，清除未焊透缺陷后再实施背面焊缝焊接。
传统的清根工艺采用碳弧气刨方式，使用碳棒与钢板间产生的电弧熔化金属，并用压缩空气吹除熔化金属，实现金属的清理或加工过程。然而，碳弧气刨过程中，电弧产生的噪音大，碳棒消耗过程会产生大量的烟尘，甚至会使碳元素进入气刨坡口表面形成渗碳层，影响钢板的力学性能、焊接性能等。而且，碳弧气刨设备多为手工操作方式，难以进行自动化改造，气刨过程劳动强度大，过程稳定性也较差，气刨坡口通常较为粗糙。碳弧气刨完成后，还需要对气刨坡口进行打磨处理，清除气刨坡口渗碳层，同时修整坡口面，进一步增加了劳动工作量。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种中厚度钢板拼板埋弧焊缝的自动等离子气刨清根工艺，采用行走小车配合等离子气刨工艺实施清根处理，实现中厚板拼板埋弧焊缝背面的自动等离子气刨清根作业，解决拼板焊缝气刨噪音和烟尘污染严重、气刨劳动强度大、气刨坡口粗糙等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种中厚度钢板拼板埋弧焊缝的自动等离子气刨清根工艺，包括如下步骤：
第一步，对拼板构件进行翻身，使坡口背面朝上放置；
第二步，选择等离子气刨设备，其中等离子电源额定输出电流≥120A、额定输出暂载率100％，气刨枪喷嘴孔径Φ2.5mm；
第三步，选择压缩空气作为等离子气体，压缩空气压力0.40-0.45MPa；
第四步，选择配套的轨道型行走小车，其中，小车行走速度可任意调节且其最大行走速度≥90cm/min，小车夹持装置角度调节范围可绕Y轴(垂直于小车行走方向且平行于钢板表面)转动±90°，同时小车夹持装置能够进行横向移动调节和纵向移动调节；
第五步，沿着平行于未焊透缺陷的方向铺设行走小车路轨，将气刨枪安装在小车夹持装置后，调节气刨枪角度，使气刨枪相对行进方向后倾并与行进方向呈30-35°夹角；调节气刨枪位置，使气刨枪对中未焊透缺陷处，同时气刨枪喷嘴距离拼板工件表面1-3mm；
第六步，预测未焊透缺陷处的深度，根据未焊透缺陷处的深度匹配气刨电流90-120A、气刨速度35-55cm/min进行气刨清根工序；监控等离子电弧位置，避免其偏离未焊透缺陷处。
第七步：采用小锤和钢丝刷清理气刨坡口的金属残渣。
作为优选地，所述气刨清根工艺针对的是厚度25mm及以下的钢板拼板埋弧焊缝。
作为优选地，所述焊缝的坡口为Y型坡口或I型坡口。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
本发明能够实现厚度25mm及以下钢板拼板埋弧焊缝(Y型坡口、I型坡口)的自动等离子气刨清根，能够有效降低气刨噪音、烟尘污染，降低劳动强度，提高气刨过程稳定性，消除气刨坡口渗碳风险，减少或避免气刨坡口打磨修整的工作。
附图说明
图1为Y型坡口拼板的气刨位置示意图；
图2为I型坡口拼板的气刨位置示意图；
图3为气刨枪安装角度示意图一；
图4为气刨枪安装位置示意图二。
具体实施方式
为让本领域的技术人员更加清晰直观的了解本发明，下面将结合附图，对本发明作进一步的说明。
中厚度钢板拼板埋弧焊缝的自动等离子气刨清根工艺，包括如下步骤：
第一步，对拼板构件进行翻身，使坡口背面朝上放置；
第二步，选择等离子气刨设备，其中等离子电源额定输出电流≥120A、额定输出暂载率100％，气刨枪喷嘴孔径Φ2.5mm，具体根据实际情况选择；
第三步，选择压缩空气作为等离子气体，压缩空气压力0.40-0.45MPa；
第四步，选择配套的轨道型行走小车GCD400-1，其中，小车行走速度可任意调节且其最大行走速度≥90cm/min，小车夹持装置角度调节范围可绕Y轴(垂直于小车行走方向且平行于钢板表面)转动±90°，同时小车夹持装置能够进行横向移动调节和纵向移动调节；
第五步，沿着平行于未焊透缺陷的方向铺设行走小车路轨，将气刨枪安装在小车夹持装置后，调节气刨枪角度，使气刨枪相对行进方向后倾并与行进方向呈30-35°夹角；调节气刨枪位置，使气刨枪对中未焊透缺陷处，同时气刨枪喷嘴距离拼板工件表面1-3mm；
第六步，预测未焊透缺陷处的深度，根据未焊透缺陷处的深度匹配气刨电流90-120A、气刨速度35-55cm/min进行气刨清根工序；监控等离子电弧位置，避免其偏离未焊透缺陷处。
第七步：采用小锤和钢丝刷清理气刨坡口的金属残渣。
实施例1
厚度25mm船用AH36钢板的Y型坡口拼板埋弧焊背面气刨清根工艺：
(1)拼板为厚度25mm的船用AH36钢板，拼板焊接坡口为Y型坡口，坡口角度60°，钝边尺寸5mm，完成拼板正面焊缝焊接后，对拼板构件进行翻身，使坡口背面朝上放置，如图1所示。
(2)选择华远等离子气刨设备LGK-120IGBT，其中等离子电源额定输出电流120A、额定输出暂载率100％，气刨枪喷嘴孔径Φ2.5mm。
(3)接通压缩空气作为等离子气体，压缩空气压力0.40-0.45MPa。
(4)选择能够配套的轨道型行走小车GCD400-1，其中，小车行走速度可任意调节且其最大行走速度250cm/min，小车夹持装置角度调节范围可绕Y轴(垂直于小车行走方向且平行于钢板表面)转动±90°，同时小车夹持装置能够进行横向移动调节和纵向移动调节。
(5)沿着平行于未焊透缺陷的方向铺设行走小车路轨，将气刨枪安装在小车夹持装置后，调节气刨枪角度，使气刨枪相对行进方向后倾并与行进方向呈30-35°夹角，如图3所示；调节气刨枪位置，使气刨枪对中未焊透缺陷，同时气刨枪喷嘴距离拼板工件表面1-3mm，如图4所示。图中小车未示出。
(6)预测未焊透缺陷深度为4mm，根据未焊透缺陷深度匹配的气刨电流120A、气刨速度45cm/min进行气刨清根工序。监控等离子电弧位置，避免其偏离未焊透缺陷。
(7)采用小锤和钢丝刷清理气刨坡口的金属残渣。
自动等离子气刨清根效果：气刨坡口深度达5mm，坡口宽度12mm，能够完全清除拼板背面的未焊透缺陷，气刨坡口表面无裂纹、坡口面光顺，清理完气刨坡口的金属残渣后可直接实施背面焊缝焊接。
实施例2
本实施例根据拼板背面的未焊透缺陷匹配气刨电流和气刨速度参数与实施例1基本相同，不同之处见表1。
实施例3
本实施例根据拼板背面的未焊透缺陷匹配气刨电流和气刨速度参数与实施例1基本相同，不同之处见表1。
实施例4
本实施例根据拼板背面的未焊透缺陷匹配气刨电流和气刨速度参数与实施例1基本相同，不同之处见表1。
实施例5
本实施例根据拼板背面的未焊透缺陷匹配气刨电流和气刨速度参数与实施例1基本相同，不同之处见表1。
实施例6
本实施例根据拼板背面的未焊透缺陷匹配气刨电流和气刨速度参数与实施例1基本相同，本实施例的坡口形状为I型坡口，如图2所示，其余不同之处见表1。
实施例7
本实施例根据拼板背面的未焊透缺陷匹配气刨电流和气刨速度参数与实施例1基本相同，本实施例的坡口形状为I型坡口，其余不同之处见表1。
表1：各实施例1-7的参数情况及结果
从表1可以看出，各实施例中的自动等离子气刨清根效果均较好，都能够完全清除拼板背面的未焊透缺陷，气刨坡口表面无裂纹、坡口面光顺，清理完气刨坡口的金属残渣后都能直接实施背面焊缝焊接。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种中厚度钢板拼板埋弧焊缝的自动等离子气刨清根工艺，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，对拼板构件进行翻身，使坡口背面朝上放置；
第二步，选择等离子气刨设备；
第三步，选择压缩空气作为等离子气体，压缩空气压力0.40-0.45MPa；
第四步，选择配套的轨道型行走小车，其中，小车行走速度可任意调节且其最大行走速度≥90cm/min，小车夹持装置角度调节范围可绕Y轴转动±90°，同时小车夹持装置能够进行横向移动调节和纵向移动调节；
第五步，沿着平行于未焊透缺陷的方向铺设行走小车路轨，将气刨枪安装在小车夹持装置后，调节气刨枪的角度和位置；
第六步，预测未焊透缺陷深度，根据未焊透缺陷处的深度匹配气刨电流、气刨速度进行气刨清根工序；监控等离子电弧位置，避免偏离未焊透缺陷处；
第七步：采用小锤和钢丝刷清理气刨坡口的金属残渣。
2.根据权利要求1所述的气刨清根工艺，其特征在于，所述气刨清根工艺针对的是厚度25mm及以下的钢板拼板埋弧焊缝。
3.根据权利要求1或2所述的气刨清根工艺，其特征在于，所述焊缝的坡口为Y型坡口或I型坡口。
4.根据权利要求1所述的气刨清根工艺，其特征在于，第二步中，等离子电源额定输出电流≥120A、额定输出暂载率100％，气刨枪喷嘴孔径Φ2.5mm。
5.根据权利要求1所述的气刨清根工艺，其特征在于，第四步中，气刨枪的角度为气刨枪相对行进方向后倾并与行进方向呈30-35°夹角；气刨枪的位置为气刨枪对中未焊透缺陷处，同时气刨枪喷嘴距离拼板工件表面1-3mm。
6.根据权利要求1所述的气刨清根工艺，其特征在于，第六步中，气刨电流为90-120A，气刨速度为35-55cm/min。
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