CN110653467A - 一种用于空调压缩机壳体直缝焊接的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于空调压缩机壳体直缝焊接的方法，主要解决现有空调压缩机壳体的焊接直缝发生开裂和焊接接头存在气孔、咬边、未焊透、焊瘤等焊接质量问题。本发明提供的一种用于空调压缩机壳体直缝焊接的方法，包括：1)清理钢板待焊表面；2)制备空调压缩机壳体毛坯；3)对空调压缩机壳体毛坯进行焊接加工，将卷圆后的钢板的对接直缝进行焊接，采用等离子焊接工艺，电弧中心正对对接直缝的中心，控制焊枪沿焊缝中心进行移动焊接，焊接时焊枪与焊接前进水平方向的倾角为80～85度，焊接过程中焊缝正面采用气体保护，保护气体为Ar气，气体纯度为99.99％。本发明方法焊接效率高，焊接质量好，操作简便，焊接成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种压缩机壳体的焊接加工方法，特别涉及一种用于空调压缩机壳体直缝焊接的方法，属于钢铁材料焊接加工技术领域。
背景技术
空调压缩机壳体常采用热轧酸洗钢板作为基板，钢板厚度为2.75～4.0mm，宝山钢铁股份有限公司生产的牌号为SPHC、SPHD、SS400，SPHC含C量为0.04～0.065％，屈服强度为186～349MPa，SPHD含C量为0.03～0.054％，屈服强度为180～280MPa，SS400含C量为0.125～0.165％，屈服强度为250～350MPa，将钢板卷圆后进行等离子直缝焊接，之后继续完成后续空调压缩机组装工序。现有用户端空调压缩机壳体焊接主要采用两种方式，一种是单片式，即每一块按规定尺寸加工好的钢板均要进行卷圆、起弧、收弧，从而完成焊接过程；另外一种为制管式，即钢卷进行分条后开卷，通过不同辊系，完成卷圆过程，焊枪起弧后进行连续焊接，此方法较单片式焊接的好处是可避免频繁起弧和收弧，大大减少了焊接缺陷的产生。目前的等离子焊接工艺仅对焊缝正面通保护气体，未对焊缝背面进行保护，且焊枪角度为垂直钢板进行焊接，即焊枪倾角为0度。
焊接接头是空调压缩机壳体的薄弱环节，绝大部分空调压缩机漏气发生在焊接接头处，其主要原因是焊接接头局部出现咬边、未焊透、气孔等缺陷，造成空调压缩机壳体在使用过程中焊接接头处出现开裂漏气。目前采用的空调压缩机壳体焊接工艺，焊缝正面会出现咬边，背面成形不均匀，甚至会有焊瘤、未焊透现象出现，在空调压缩机壳体进行水压试验下，易在焊接接头处出现气泡，即水压试验不合格，需要返修甚至报废。
现有技术中缺乏保证空调压缩机壳体直缝焊接质量的有效方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于空调压缩机壳体直缝焊接的方法，主要解决现有空调压缩机壳体的焊接直缝发生开裂和焊接接头存在气孔、咬边、未焊透、焊瘤等焊接质量问题。
本发明采用的技术方案是，一种用于空调压缩机壳体等离子直缝焊接的方法，包括以下步骤：
1)清理钢板待焊表面，对厚度为2.75～4.0mm的酸洗空调压缩机用钢板去除切口处毛刺，用丙酮清洗钢板待焊表面；
2)制备空调压缩机壳体毛坯，将钢板卷圆后进行对接，对接间隙为0，对接处钢板厚度方向错边量≤0.2mm；
3)对空调压缩机壳体毛坯进行焊接加工，将卷圆后的钢板的对接直缝进行焊接，采用等离子焊接工艺，电弧中心正对对接直缝的中心，控制焊枪沿焊缝中心进行移动焊接，焊接时焊枪与焊接前进水平方向的倾角为80～85度，焊接过程中焊缝正面采用气体保护，保护气体为Ar气，气体纯度为99.99％，保护气体流量为18-20L/min。
进一步，步骤3)中焊接过程等离子气为Ar气，气体纯度为99.99％，离子气流量为2.0～2.4L/min。
进一步，步骤3)中焊接过程焊缝背面采用气体保护，能够有效防止背面焊缝被氧化，有利于焊缝成形，提高焊缝质量；焊接保护气体为Ar气，气体纯度为99.99％，保护气体流量为20～30L/min。
进一步，步骤3)中采用循环冷却水对焊枪进行冷却，采用外部水冷的方式对夹具进行冷却。
进一步，步骤3)中焊枪与焊接前进水平方向的倾角为80～85度，倾角过大或过小均不利于对熔池进行充分搅拌，无法得到均一的焊缝。
本发明用等离子焊接工艺方法，焊枪有一定的倾角，且焊板背面增加了保护气体。本发明中为小孔型等离子焊接，等离子焰将熔化的金属吹到焊缝另一面形成一个孔洞(小孔)，焊接速度必需保持均匀，焊接熔池才会随着等离子弧慢慢凝固前移。该焊接工艺的特点是电弧由水冷的中心喷嘴机械压缩，使热影响区更窄，能量更加集中，利用率更高。
本发明利用焊枪倾角对焊道成形的影响，焊枪前倾时，电弧吹力使熔池向后推移，电弧热量集中于未熔化的母材，因而形成熔透深、熔宽窄的焊道。且在焊接速度保持不变的情况下，一定范围内改变焊枪倾角，可以使熔池产生良好的振荡，再加上电弧热量集中于未熔化的母材，延缓了焊缝的冷却时间，此项措施有利于熔池中气体的排除，可有效预防焊接气孔的产生。本发明中由于改变了焊枪的倾角，使电弧热量集中于焊枪后未熔化的母材，因此同等厚度的钢板仅需要较小的热输入就能完成焊接过程。
本发明还对焊缝背面进行了气体保护，且保护气体采用纯度为99.99％氩气，氩气作为保护气体，焊接时引弧更稳定，电弧稳定且柔和，氩气的密度大，易形成良好的保护罩，获得较好的保护效果。焊接时背面增加气体保护，可使熔池金属不易被氧化，易形成完整、均一的焊缝，且不会产生未焊透、焊瘤等焊接缺陷，有利于保证焊缝成形良好。焊接过程中，焊接电流为160～170A，电弧电压为21～23V，焊接速度为360～540mm/min。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明方法通过对等离子焊枪进行角度调整，空调压缩机壳体等离子焊接时焊枪向焊接前进方向前倾，电弧吹力使熔池向后推移，电弧热量集中于未熔化的母材，因而形成熔透深、熔宽窄的焊道，在低的热输入下保证了焊缝的全焊透，且热影响区小。焊接接头的力学性能得到提高，低的热输入使焊接接头的晶粒更细小，提高了空调压缩机壳体焊接接头的承载能力。2、本发明方法通过增加对空调压缩机壳体焊接时的背面保护，可使熔池金属不易被氧化，且不会产生未焊透、焊瘤等缺陷，有利于保证焊缝成形良好。经测量，正面焊缝宽度为5～6mm，背面焊缝为2.0～2.5mm，对焊缝进行无损探伤，合格率达99％，水压试验无气泡产生。3、本发明方法焊接效率高，焊接质量好，操作简便，焊接成本低；现有技术中同等钢板厚度下，相同焊接速度下所采用的焊接电流为170～180A，电弧电压为23～24V，焊接成本高。
具体实施方式
下面结合实施例1～3对本发明做进一步说明，如表1所示。
本发明实施例中，采用宝山钢铁股份有限公司生产的牌号为SPHC的热轧酸洗钢板制造空调压缩机壳体，厚度为3.0mm，含C量为0.055％，屈服强度为269MPa。
实施例1，一种用于空调压缩机壳体直缝焊接的方法，包括以下步骤：
1)清理钢板待焊表面，厚度为3.0mm的热轧酸洗空调压缩机用钢SPHC钢板，去除切口处毛刺，钢板待焊表面用丙酮清洗；
2)制备空调压缩机壳体毛坯，将钢板卷圆后进行对接，用夹具分别固定空调压缩机壳体毛坯对接的两边，使在焊接过程中钢板不发生滑动，对接间隙为0，对接处两侧钢板厚度方向错边量≤0.2mm；
3)对空调压缩机壳体毛坯进行焊接加工，采用小孔型等离子焊接工艺，等离子弧对准直缝的中心，控制焊枪沿焊缝中心进行移动焊接；焊接过程中，焊枪的倾角为5度，倾斜方向为前倾斜，即焊枪向着焊接前进方向倾斜，此时焊枪与焊接前进水平方向的倾角为85度。控制焊接电流为165A，电弧电压为22V，焊接速度为420mm/min，焊接过程采用气体保护，焊缝正面保护气体为99.99％的氩气，保护气体流量为18L/min，焊缝背面保护气体为99.99％的氩气，保护气体流量为25L/min，等离子焊枪采用循环冷却水进行冷却，冷却水的温度为15℃，采用外部水冷的方式对夹具进行冷却。
焊接后对焊接接头进行外观检查，焊缝完全焊透，焊缝表面成形均匀，没有咬边缺陷，正面焊缝宽度为5～6mm，背面焊缝为2.0～2.5mm；对焊接接头进行射线探伤，未发现密集性气孔；对空调压缩机壳体成品进行水压试验，未发现焊接接头处出现气泡。
实施例2，一种用于空调压缩机壳体直缝焊接的方法，包括以下步骤：
1)清理钢板待焊表面，厚度为3.0mm的热轧酸洗空调压缩机用钢SPHC钢板，去除切口处毛刺，钢板待焊表面用丙酮清洗；
2)制备空调压缩机壳体毛坯，将钢板卷圆后进行对接，用夹具分别固定空调压缩机壳体毛坯对接的两边，使在焊接过程中钢板不发生滑动，对接间隙为0，对接处两侧钢板厚度方向错边量≤0.2mm；
3)对空调压缩机壳体毛坯进行焊接加工，采用小孔型等离子焊接工艺，等离子弧对准直缝的中心，控制焊枪沿焊缝中心进行移动焊接；焊接过程中，焊枪的倾角为8度，倾斜方向为前倾斜，即焊枪向着焊接前进方向倾斜，此时焊枪与焊接前进水平方向的倾角为82度。控制焊接电流为165A，电弧电压为22V，焊接速度为420mm/min，焊接过程采用气体保护，焊缝正面保护气体为99.99％的氩气，保护气体流量为18L/min，焊缝背面保护气体为99.99％的氩气，保护气体流量为25L/min，等离子焊枪采用循环冷却水进行冷却，冷却水的温度为15℃，采用外部水冷的方式对夹具进行冷却。
焊接后对焊接接头进行外观检查，焊缝完全焊透，焊缝表面成形均匀，没有咬边缺陷，正面焊缝宽度为5～6mm，背面焊缝为2.0～2.5mm；对焊接接头进行射线探伤，未发现密集性气孔；对空调压缩机壳体成品进行水压试验，未发现焊接接头处出现气泡。
实施例3，一种用于空调压缩机壳体直缝焊接的方法，包括以下步骤：
1)清理钢板待焊表面，厚度为3.0mm的热轧酸洗空调压缩机用钢SPHC钢板，去除切口处毛刺，钢板待焊表面用丙酮清洗；
2)制备空调压缩机壳体毛坯，将钢板卷圆后进行对接，用夹具分别固定空调压缩机壳体毛坯对接的两边，使在焊接过程中钢板不发生滑动，对接间隙为0，对接处两侧钢板厚度方向错边量≤0.2mm；
3)对空调压缩机壳体毛坯进行焊接加工，采用小孔型等离子焊接工艺，等离子弧对准直缝的中心，控制焊枪沿焊缝中心进行移动焊接；焊接过程中，焊枪的倾角为10度，倾斜方向为前倾斜，即焊枪向着焊接前进方向倾斜，此时焊枪与焊接前进水平方向的倾角为80度。控制焊接电流为165A，电弧电压为22V，焊接速度为420mm/min，焊接过程采用气体保护，焊缝正面保护气体为99.99％的氩气，保护气体流量为18L/min，焊缝背面保护气体为99.99％的氩气，保护气体流量为25L/min，等离子焊枪采用循环冷却水进行冷却，冷却水的温度为15℃，采用外部水冷的方式对夹具进行冷却。
焊接后对焊接接头进行外观检查，焊缝完全焊透，焊缝表面成形均匀，没有咬边缺陷，正面焊缝宽度为5～6mm，背面焊缝为2.0～2.5mm；对焊接接头进行射线探伤，未发现密集性气孔；对空调压缩机壳体成品进行水压试验，未发现焊接接头处出现气泡。
表1 本发明实施例焊接工艺控制参数
需要说明的是，上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上作出的等同替换或者替代，均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于空调压缩机壳体直缝焊接的方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：
1)清理钢板待焊表面，对厚度为2.75～4.0mm的酸洗空调压缩机用钢板去除切口处毛刺，用丙酮清洗钢板待焊表面；
2)制备空调压缩机壳体毛坯，将钢板卷圆后进行对接，对接间隙为0，对接处钢板厚度方向错边量≤0.2mm；
3)对空调压缩机壳体毛坯进行焊接加工，将卷圆后的钢板的对接直缝进行焊接，采用等离子焊接工艺，电弧中心正对对接直缝的中心，控制焊枪沿焊缝中心进行移动焊接，焊接时焊枪与焊接前进水平方向的倾角为80～85度，焊接过程中焊缝正面采用气体保护，保护气体为Ar气，气体纯度为99.99％，保护气体流量为18-20L/min。
2.如权利要求1所述的用于空调压缩机壳体直缝焊接的方法，其特征是，步骤3)中焊接过程等离子气为Ar气，气体纯度为99.99％，离子气流量为2.0～2.4L/min。
3.如权利要求1所述的用于空调压缩机壳体直缝焊接的方法，其特征是，步骤3)中焊接过程焊缝背面采用气体保护，焊接保护气体为Ar气，气体纯度为99.99％，保护气体流量为20～30L/min。
4.如权利要求1所述的用于空调压缩机壳体直缝焊接的方法，其特征是，步骤3)中焊接过程采用外部水冷的方式对夹具进行冷却。
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