CN110681956B - 一种用于液压支架结构件中厚板焊接的深熔角焊工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于液压支架结构件中厚板焊接的深熔角焊工艺，包括清理待焊区域、焊枪接入焊接电源、准备好焊接保护气体和实心焊丝、使用焊机焊接。本发明方法合理可行，在同样承载能力下大量节省焊缝金属，减少焊接工作量，焊缝融合性提高，节省填充材料，焊接时间降低，焊缝强度提高，解决现有液压支架多采用中厚板的多层多道焊，焊接道数过多不但增加了焊接工作量，而且焊接缺陷的几率增加，焊接失效比率增加，对焊件的焊接热量增加，焊缝组织粗大，强度减低韧性减小，影响产品质量和企业生产效益等技术问题，对现有技术来说，具有很好的市场前景和发展空间。

Description

一种用于液压支架结构件中厚板焊接的深熔角焊工艺
技术领域
本发明涉及液压支架结构件中厚板焊接技术领域，具体涉及一种用于液压支架结构件中厚板焊接的深熔角焊工艺。
背景技术
液压支架结构件为中厚板焊接结构,板厚主要集中在25-50mm之间,特别是主筋与顶板的焊缝大部分为20-30mm的角接焊缝,焊角高度为集中在14-18mm。我们目前的焊接方法熔化极气体保护多层多道焊,焊道层次如图1所示，其中Z18的焊缝比例为70％左右,如图1所示Z18的焊缝焊接时需要焊接10道才能满足要求,同时由于液压支架结构件的角焊缝占整个焊接量的70％，同时所有角焊缝是液压支架结构件承载焊缝，因此焊接质量要求严格。按照传统的焊接方法每道焊缝需要焊接6-10道，其中任何一道出现质量问题，整个焊缝就判定不合格，焊缝缺陷问题几率就大。
液压支架多采用中厚板的多层多道焊，通常说常用液压支架的角焊缝来采用的是较大的焊脚尺寸如K＝20\18\16\14等，焊工在焊接时每个焊缝焊接需要3道-10道不等。焊接道数过多不但增加了焊接工作量，而且焊接缺陷的几率增加，焊接失效比率增加，对焊件的焊接热量增加，焊缝组织粗大，强度减低韧性减小。
如何设计一种方法合理可行，在同样承载能力下大量节省焊缝金属，减少焊接工作量，焊缝融合性提高，节省填充材料，焊接时间降低，焊缝强度提高的一种用于液压支架结构件中厚板焊接的深熔角焊工艺是目前需要解决的问题。
发明内容
为了解决现有液压支架多采用中厚板的多层多道焊，通常说常用液压支架的角焊缝来采用的是较大的焊脚尺寸如K＝20\18\16\14等，焊工在焊接时每个焊缝焊接需要3道-10道不等。焊接道数过多不但增加了焊接工作量，而且焊接缺陷的几率增加，焊接失效比率增加，对焊件的焊接热量增加，焊缝组织粗大，强度减低韧性减小，影响产品质量和企业生产效益等技术问题，本发明提供一种用于液压支架结构件中厚板焊接的深熔角焊工艺，来实现方法合理可行，在同样承载能力下大量节省焊缝金属，减少焊接工作量，焊缝融合性提高，节省填充材料，焊接时间降低，焊缝强度提高的目的。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于液压支架结构件中厚板焊接的深熔角焊工艺，包括以下步骤：
步骤一，将中厚板工件置于平角焊位置，并将待焊区域及两侧20mm范围内的油、污、锈清理干净；
步骤二，焊枪接入焊接电源，准备好焊接保护气体和实心焊丝；
步骤三，使用焊机焊接，焊枪的与中厚板的水平方向夹角为35°±2°，焊丝尖端距离立板底边2mm，焊缝焊角大小为8-10mm，采用直线运条或轻微前后运条的焊接方法进行焊接。
所述步骤二中焊接电源采用超级脉冲熔化极气体保护焊焊接电源，焊接电源的焊接电流为310—340A，电弧电压29—33V，焊接速度340—430mm/min。
所述步骤二中焊接保护气体为氩气、二氧化碳和氧气的混合气体，氧气的加入加剧电弧区的氧化反应，以使氧化反应放出的热量使焊丝熔化率增加，熔池温度提高，熔深增大。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明工艺中焊机的深熔焊功能够实现在同样承载能力下大量节省焊缝金属，减少焊接工作量。我们把熔深作为焊接的主要指标之一，为进一步增大熔深，焊机更改了电弧控制程序，大熔深焊接，通过控制电弧焊接形态，压缩电弧能量，向工件发出集中的高能电弧，解决低合金钢中厚板熔深浅，熔合不好的问题；
2)本发明中采用超级脉冲熔化极气体保护焊焊接电源代替传统的直流焊接电源，利用脉冲对熔池的搅拌和挖掘作用保证焊缝根部熔合良好；
3)采用Ar+CO2+O2三元混合气体，而不用Ar+CO2二元混合气体，O2的加入加剧电弧区的氧化反应，氧化反应放出的热量使焊丝熔化率增加，熔池温度提高，熔深增大；
4)焊接时焊枪角度由正常的45°调整为30°，焊丝尖端距离立板底边2mm。只有这样才能保证电弧的热量集中在立板底边，保证最佳的焊根位置；
5)该深熔焊机能达到深熔角焊缝效果，角焊缝焊根深度比目前的焊接电源大，在节能减耗的同时焊缝综合性能得到提升，按整套焊接结构件测算,焊丝成本降低，与此相应得焊接气体消耗、电量消耗降低，生产率提高。
附图说明
图1是深熔焊接和普通焊接焊缝剖视示意图；
图2是深熔焊接和普通焊接采取不同焊接道次对比图；
图3是深熔焊接和普通焊接拉断力表格示意图；
图4是深熔焊接和普通焊接拉断力柱状对比示意图；
图5是深熔焊接和普通焊接抗拉强度表格示意图；
图6是深熔焊接和普通焊接抗拉强度柱状对比示意图；
图7是普通焊接部位金相组织示意图；
图8是深熔焊接部位金相组织示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
一种用于液压支架结构件中厚板焊接的深熔角焊工艺，包括以下步骤：
步骤一，将中厚板工件置于平角焊位置，并将待焊区域及两侧20mm范围内的油、污、锈清理干净；
步骤二，焊枪接入焊接电源，准备好焊接保护气体和实心焊丝；
步骤三，使用焊机焊接，焊枪的与中厚板的水平方向夹角为35°±2°，焊丝尖端距离立板底边2mm，焊缝焊角大小为8-10mm，采用直线运条或轻微前后运条的焊接方法进行焊接。
以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述步骤二中焊接电源采用超级脉冲熔化极气体保护焊焊接电源，焊接电源的焊接电流为310-340A，电弧电压29-33V，焊接速度340-430mm/min。
以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述步骤二中焊接保护气体为氩气、二氧化碳和氧气的混合气体，氧气的加入加剧电弧区的氧化反应，以使氧化反应放出的热量使焊丝熔化率增加，熔池温度提高，熔深增大。
实际操作中，首先将工件置于平角焊位置，将待焊区域及两侧20mm范围内的油、污、锈清理干净；然后采用奥太PULSE-MIG500焊接电源，60％Ar+20％CO2+20％O2混合气作为保护气体，
Figure GDA0003568539600000041
实心焊丝；使用焊机的S-PLUSE模式焊接，焊接电流310-340A，电弧电压29-33V，焊接速度340-430mm/min,采用直线运条或轻微前后运条的焊接方法进行焊接；焊缝焊角大小8-10mm；使用焊机焊接，焊枪的与中厚板的水平方向夹角为35°±2°，焊枪的与中厚板的竖直方向夹角为90°±5°。
本发明工艺的重点在于深熔焊功能，1、中厚板角焊缝的深熔焊功能，焊根往母材里面扩展(如图1所示)，增大焊缝计算厚度a,保证焊接质量；2、焊接中厚板对接坡口焊缝时，可使焊缝坡口角度明显缩小由45度减小为35度，焊缝融合性提高，节省填充材料；同时焊层数量减少，焊接时间降低。
申请人针对该焊机的深熔焊功能和普通焊接功能，分别做了拉伸试验及宏观金相试验，在宏观金相试验中，深熔焊的熔深是普通焊接的2倍，用深熔焊机焊接1道焊缝即可达到采用采用普通焊机焊接3层6道的焊缝计算厚度，奥太深熔焊机坡口焊缝根部熔合性优，能改善目前坡口焊缝的根部不熔状况,且考虑到节约成本，目前的坡口角度可以继续减小到35度，节约30％的焊丝消耗，也能保证根部熔合。
在十字接头拉伸试验中，用奥太焊机焊接Q550D，SLD-60焊丝焊接十字接头焊缝，每种模式焊接如图1所示焊缝各1件，共3件。和用松下焊机的焊接试件从十字接头拉伸和宏观金相两方面比较。
由图2、图3和图4对比十字接头的拉断力试验比较，采用深熔焊接，焊接道数减少，焊缝强度提高，单道焊接的拉断力强度就能与普通焊接的焊接十道焊缝拉断力强度媲美。
由图5和图6对比十字接头的拉伸强度试验比较，采用深熔焊接，焊接道数减少，焊缝强度提高，单道焊接的抗拉强度就能与普通焊接的焊接十道焊缝抗拉强度媲美。
由图7和图8对比图可以看出传统焊接焊缝组织比新工艺深熔焊接焊缝组织晶粒粗大，羽毛状贝氏体较多，深熔焊接内部更加紧密。
由上述分析可以看出深熔焊新工艺在液压支架结构件焊接上能提高大幅度焊缝质量，提高焊接效率，减少约一倍的成本消耗。是一种用在液压支架结构件上的高效焊接方法。
该深熔焊机能达到深熔角焊缝效果，角焊缝焊根深度比目前的焊接电源大3-5mm，在节能减耗的同时焊缝综合性能得到提升，按整套焊接结构件测算,焊丝成本节约30％，与此相应得焊接气体消耗、电量消耗等能节约30％，生产率提高30％左右。
本发明方法合理可行，在同样承载能力下大量节省焊缝金属，减少焊接工作量，焊缝融合性提高，节省填充材料，焊接时间降低，焊缝强度提高，解决现有液压支架多采用中厚板的多层多道焊，通常说常用液压支架的角焊缝来采用的是较大的焊脚尺寸如K＝20\18\16\14等，焊工在焊接时每个焊缝焊接需要3道至10道不等。焊接道数过多不但增加了焊接工作量，而且焊接缺陷的几率增加，焊接失效比率增加，对焊件的焊接热量增加，焊缝组织粗大，强度减低韧性减小，影响产品质量和企业生产效益等技术问题，对现有技术来说，具有很好的市场前景和发展空间。
上面对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种用于液压支架结构件中厚板焊接的深熔角焊工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将中厚板工件置于平角焊位置，并将待焊区域及两侧20mm范围内的油、污、锈清理干净；
步骤二，焊枪接入焊接电源，准备好焊接保护气体和实心焊丝；所述焊接保护气体为氩气、二氧化碳和氧气的混合气体，氧气的加入加剧电弧区的氧化反应，以使氧化反应放出的热量使焊丝熔化率增加，熔池温度提高，熔深增大；
步骤三，使用焊机焊接，焊枪的与中厚板的水平方向夹角为35°±2°，焊丝尖端距离立板底边2mm，焊缝焊角大小为8-10mm，采用直线运条或轻微前后运条的焊接方法进行焊接；
焊接过程中电弧的热量集中于立板底边。
2.如权利要求1所述的一种用于液压支架结构件中厚板焊接的深熔角焊工艺，其特征在于：所述步骤二中焊接电源采用超级脉冲熔化极气体保护焊焊接电源，焊接电源的焊接电流为310-340A，电弧电压29-33V，焊接速度340-430mm/min。
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