CN111136370B - 开坡口t型接头的焊接方法及焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及开坡口T型接头的焊接方法及焊接系统。该焊接方法包括：在T型接头的坡口结构上沿坡口结构的长度方向分别选取若干组连续排列的施焊位置，每组施焊位置均包括至少两个位于坡口结构的非坡口侧上的施焊点、以及至少一个位于坡口结构的坡口侧上的施焊点；自平焊位利用斜三角形运条路线沿各组施焊位置的各个施焊点连续施焊直至完成。该焊接方法能根据坡口结构的坡口侧和非坡口侧的结构区别进行合理的热输入调配，消除因电弧热输入分配不合理导致的焊缝背面焊趾夹沟、焊漏、焊穿等背面成型不良问题，以获得均匀、美观的背面成型焊缝，显著提升焊缝焊接质量。

Description

开坡口T型接头的焊接方法及焊接系统

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及开坡口T型接头的焊接方法及焊接系统。

背景技术

MAG焊是指熔化极活性气体保护电弧焊，MAG焊能获得稳定的焊接工艺性能和良好的焊接接头，可用于各种位置的焊接。在利用MAG焊对开坡口的T型接头进行平焊(即PA位)时，为了保证焊接接头的根部熔透性及获得良好的背面成型，需要对组装间隙、坡口钝边、焊接参数以及打底焊焊接手法等分别进行明确要求，其中，打底焊焊接手法成为了影响根部熔透性及获得良好的背面成型的最关键的影响因素。

传统的焊接方法中，通常采用的“直线”形、“之”字形或“斜圆”形的运枪方式。但是，上述的“直线”形运枪方式中，待焊母材受热后带有坡口钝边的一侧先融化并受重力作用下坠，当电弧停留时间过长或电弧回摆速度过慢时，极易出现焊穿、焊瘤等缺陷，而同时在非坡口侧温度低散热快的熔池金属会先凝固，从而会导致背面成型焊缝焊偏、非坡口侧凹陷、焊趾夹沟等背面成型不良的问题；而上述采用“之”字形或“斜圆”形的运枪方式则只能起到对熔池金属的搅拌作用，无法对坡口侧及非坡口侧进行电弧热输入分配，所以也同样容易产生背面成型不良的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种开坡口T型接头的焊接方法及焊接系统，用以解决现有技术中无法对坡口侧及非坡口侧进行电弧热输入分配，而导致背面成型不良的缺陷，用以显著提升焊缝焊接质量。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种开坡口T型接头的焊接方法，所述焊接方法包括：

在T型接头的坡口结构上沿所述坡口结构的长度方向分别选取若干组连续排列的施焊位置，每组所述施焊位置均包括至少两个位于所述坡口结构的非坡口侧上的施焊点、以及至少一个位于所述坡口结构的坡口侧上的施焊点；

自平焊位利用斜三角形运条路线沿各组所述施焊位置的各个施焊点连续施焊，直至完成。

在部分实施例中，所述在T型接头的坡口结构上沿所述坡口结构的长度方向分别选取若干组连续排列的施焊位置，每组所述施焊位置均包括至少两个位于所述坡口结构的非坡口侧上的施焊点、以及至少一个位于所述坡口结构的坡口侧上的施焊点的步骤，具体包括：

所述施焊位置包括第一位置、第二位置和第三位置，所述第二位置设置在所述第一位置沿焊接方向相反的一侧，且所述第一位置和所述第二位置都设在所述非坡口侧上，所述第三位置设在所述坡口侧上。

在部分实施例中，相邻两组所述施焊位置之间留有预定间距。

在部分实施例中，所述预定间距为d，存在2毫米≤d≤3毫米。

在部分实施例中，所述自平焊位利用斜三角形运条路线沿各组所述施焊位置的各个施焊点连续施焊，直至完成的步骤，具体包括：

步骤1：自第n个所述第一位置摆动至第n个所述第二位置；

步骤2：自第n个所述第二位置摆动至第n个所述第三位置；

步骤3：自第n个所述第三位置摆动至第n+1个所述第一位置；

步骤4：重复步骤1～步骤3，直至完成。

在部分实施例中，所述步骤1中，具体包括：每摆动至第n个所述第二位置以后，在当前的所述第二位置处停留预定时间。

在部分实施例中，所述步骤2中，具体包括：每摆动至第n个所述第三位置以后，在当前的所述第三位置处停留预定时间。

在部分实施例中，所述步骤3中，具体包括：每摆动至第n+1个所述第一位置以后，在当前的所述第一位置处停留预定时间。

在部分实施例中，在所述步骤1之前，还包括：在第1个所述第一位置处引弧并停留预定时间。

在部分实施例中，所述预定时间为t，存在1秒≤t≤2秒。

本发明还提供了一种基于如上所述的开坡口T型接头的焊接方法的焊接系统，包括：

施焊位置选取模块，用于在T型接头的坡口结构上沿所述坡口结构的长度方向分别选取若干组连续排列的施焊位置，每组所述施焊位置均包括至少两个位于所述坡口结构的非坡口侧上的施焊点、以及至少一个位于所述坡口结构的坡口侧上的施焊点；

运条路线控制模块，与所述施焊位置选取模块连接，用于自平焊位利用斜三角形运条路线沿各组所述施焊位置的各个施焊点连续施焊，直至完成。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明所述的开坡口T型接头的焊接方法包括：在T型接头的坡口结构上沿坡口结构的长度方向分别选取若干组连续排列的施焊位置，每组施焊位置均包括至少两个位于坡口结构的非坡口侧上的施焊点、以及至少一个位于坡口结构的坡口侧上的施焊点；自平焊位利用斜三角形运条路线沿各组施焊位置的各个施焊点连续施焊直至完成。该焊接方法根据T型接头的坡口结构的结构特性对运条路线进行特定规划，自PA位利用斜三角形运条路线在坡口结构连续施焊，有效增加非坡口侧的电弧停留时间以增加非坡口侧的热输入量，并且促使坡口侧的母材熔池金属向非坡口侧流动，从而能根据坡口结构的坡口侧和非坡口侧的结构区别进行合理的热输入调配，消除因电弧热输入分配不合理导致的焊缝背面焊趾夹沟、焊漏、焊穿等背面成型不良问题，以获得均匀、美观的背面成型焊缝，显著提升焊缝焊接质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例的开坡口T型接头的焊接方法的实施结构图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1所示的N处的局部放大图；

图4为本发明实施例的开坡口T型接头的焊接方法的流程框架图；

图5为本发明实施例的开坡口T型接头的焊接系统的结构示意图(一)；

图6为本发明实施例的开坡口T型接头的焊接系统的结构示意图(二)。

附图标记：

1：第一焊件；2：第二焊件；3：角接处；4：坡口结构；5：非坡口侧；6：坡口侧；O1、O2、O3：第一位置；P1、P2：第二位置；N1、N2：第三位置；100：施焊位置选取模块；200：运条路线控制模块；210：引弧控制单元；220：运条控制单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图4所示，本实施例提供的开坡口T型接头的焊接方法包括：

施焊位置选取步骤：在T型接头的坡口结构4上沿坡口结构4的长度方向分别选取若干组连续排列的施焊位置，每组施焊位置均包括至少两个位于坡口结构4的非坡口侧5上的施焊点、以及至少一个位于坡口结构4的坡口侧6上的施焊点；以及

施焊路线控制步骤：自平焊位(即PA位)利用斜三角形运条路线沿各组施焊位置的各个施焊点连续施焊直至完成。

该焊接方法根据T型接头的坡口结构4的结构特性对运条路线进行特定规划，自PA位利用斜三角形运条路线在坡口结构4处连续施焊，有效增加非坡口侧5的电弧停留时间以增加非坡口侧5的热输入量，并且促使坡口侧6的母材熔池金属向非坡口侧5流动，具体在非坡口侧5令电弧沿焊接方向施加线接触以增加非坡口侧5的电弧热输入量，并在坡口侧6施加点接触以减少坡口侧6的电弧热输入，从而能根据坡口结构4的坡口侧6和非坡口侧5的结构区别进行合理的热输入调配，消除因电弧热输入分配不合理导致的焊缝背面焊趾夹沟、焊漏、焊穿等背面成型不良问题，以获得均匀、美观的背面成型焊缝，显著提升焊缝焊接质量。

应当说明的是，本实施例所述的T型接头如图1和图2所示，图1和图2中所示的线性箭头表示焊接位置为PA位；本实施例所述的焊接方法中，焊接方向是指图1中所示的空心箭头方向，其中以空心箭头指向的方向为焊接方向的正向。

本实施所述的T型接头包括相互角接的第一焊件1和第二焊件2，在第二焊件2上与第一焊件1角接的端部开设有斜端面，故而在第一焊件1与第二焊件2角接时，第二焊件2上的斜端面与第一焊件1的平直表面构成上述的坡口结构4，即如图1和图2所示。在图2中所示的A点为第一焊件1与第二焊件2的角接处3，位于第一焊件1上的AB段表示坡口结构4的非坡口侧5，位于第二焊件2的斜端面上的AC段表示坡口结构4的坡口侧6；位于A点一侧的∠BAC表示焊缝正面，相对的，位于A点另一侧为焊缝背面。

应当说明的是，本实施例所述的斜三角形运条路线是指在坡口结构4的非坡口侧5和坡口侧6之间利用特定形状的路线连续运条施焊，从而实现本实施例所述的根据坡口结构4的坡口侧6和非坡口侧5的结构区别进行合理的热输入调配的技术效果。上述的特定形状的路线即为斜三角形运条路线。

本实施例所述的施焊位置选取步骤具体包括：确定每一组的施焊位置的施焊点，并在施焊时顺次经过各组施焊位置的各个施焊点，从而使得施焊时的运条路线构成上述特定形状的运条路线。具体的，每组施焊位置均包括第一位置、第二位置和第三位置，第二位置设置在第一位置沿焊接方向相反的一侧，即以第一位置为基准位，在基准位上与焊接方向的正向相反的一侧设置第二位置，且第一位置和第二位置都设在非坡口侧5上，第三位置设在坡口侧6上，从而利用第一位置、第二位置和第三位置在坡口结构4的非坡口侧5和坡口侧6之间连接成三维空间上的斜三角形运条路线。由于第一位置和第二位置都位于坡口结构4的非坡口侧5上，则焊条自第一位置向第二位置的摆动时与第一焊件1之间构成线接触，从而能够延长焊条在非坡口侧5的施焊时间，进而增加非坡口侧5的热输入量。而由于第三位置在坡口结构4的坡口侧6上，则在焊条自第二位置向第三位置的倾斜摆动以及自第三位置向第一位置的倾斜摆动都可以促使母材熔融金属在坡口侧6和非坡口侧5之间流动，从而提高焊缝内熔融金属的流动顺畅性，使形成的焊缝均匀美观；在这一过程中，焊条与第二焊件2之间在第三位置构成点接触，从而对应的减少电弧与坡口侧6之间的热输入量。

在一个优选实施例中，相邻两组施焊位置之间留有预定间距，以使焊条对若干组施焊位置进行连续施焊时，焊条既能完成预定的运条路线，又能沿坡口的长度方向前进，从而在连续不间断的情况下完成整条焊缝的施焊。进一步的，设相邻两组施焊位置之间的预定间距为d，存在2毫米≤d≤3毫米，以保证各组施焊位置的间距适中，既能使母材熔融金属流动顺畅，从而使形成焊缝平滑美观，同时又能保证焊缝内部的密度符合连接强度要求，并且还能保证焊缝根部具有足够的熔透性以及良好的背面成型。

如图1、图3和图4所示，本实施例所述的施焊路线控制步骤中，在坡口结构4沿坡口长度共选取M组施焊位置，则其中第n组施焊位置包括第n个第一位置、第n个第二位置和第n个第三位置，从而保证当焊条完成第n组施焊位置时相当于完成了第n次斜三角形运条路线。故而如图3所示，本实施例所述的施焊路线控制步骤具体包括：

步骤1：自第n个第一位置摆动至第n个第二位置；

步骤2：自第n个第二位置摆动至第n个第三位置；

步骤3：自第n个第三位置摆动至第n+1个第一位置；

步骤4：重复步骤1～步骤3，直至完成。

应当说明的是，上述的M和n均取非零自然数，且有M≥n。

应当说明的是，上述步骤1、步骤2和步骤3中所述的摆动是沿上述第一位置、第二位置和第三位置之间的直线路径摆动。

在一个优选实施例中，本实施例所述的施焊路线控制步骤中，在焊条途径每一个施焊点时都会在施焊点位置停留预定时间，即令焊条与焊件作预定时间的点接触，从而进一步增加电弧在焊件上的停留时间，以根据需要调整该施焊点的电弧热输入量；同理，令焊条在连续两个施焊点之间摆动时与焊件作瞬时线接触，从而更高效的促使母材熔融金属的流动，以提高焊缝的均匀性、平滑度和美观性。

具体的，本实施例的焊接方法所述的步骤1具体包括：焊条每摆动至第n个第二位置以后，在当前的第二位置处停留预定时间；步骤2具体包括：焊条每摆动至第n个第三位置以后，在当前的第三位置处停留预定时间；步骤3具体包括：焊条每摆动至第n+1个第一位置以后，在当前的第一位置处停留预定时间。优选设定上述的预定时间为t，存在1秒≤t≤2秒，以控制焊条在每个施焊点的停留时间在可控范围内，从而既能避免停留时间过短而导致电弧热输入量不足造成的焊趾夹沟、焊漏等背面成型不良缺陷，又能避免停留时间过长而导致电弧热输入量过高造成焊穿的背面成型不良缺陷。

本实施例所述的施焊路线控制步骤中，为了实现安全可靠的引弧，防止坡口损坏，在步骤1之前还包括：

引弧步骤：在第1个第一位置处引弧并停留预定时间。

应当说明的是，该引弧步骤中，第1个第一位置即为沿坡口结构4的长度方向上位于坡口结构端部的第1个第一位置。换言之，如图1所示，当焊条自图1所示沿坡口结构4的长度方向按照图1所示的焊接方向施焊时，第1个第一位置位于图3所示的O1点，也就是说，O1点即是引弧点，也是各个施焊点中第1个第一位置。

可见，本实施例所述的焊接方法在实际操作中如图1和图3所示，以图1中所示的焊接方向中空心箭头朝向的方向为前，则空心箭头背向的方向为后。首先，选取坡口结构4最右端的非坡口侧5距离第一焊件1端面2毫米至3毫米处作为引弧点及第1个第一位置O1点，在O1点处引弧并停留预热1秒至2秒；预热后令电弧自O1点做横向回拉至焊缝最右端的施焊点P1点，该P1点位于第一焊件1上的非坡口侧5，则该P1点即为第1个第二位置；当电弧到达P1点后停留，以使电弧与第一焊件1之间通过点接触施焊1秒至2秒，然后令电弧自P1点倾斜移动至N1点，即如图3所示令电弧向上并向左移动至N1点，该N1点位于第二焊件2上的坡口侧6，即该N1点即为第1个第三位置；当电弧到达N1点后停留，以使电弧与第二焊件2之间通过点接触施焊1秒至2秒，然后令电弧自N1点倾斜移动至O2点，即如图3所示令电弧向下并向左移动至O2点，该点O2位于第一焊件1上的非坡口侧5，即该O2点即为第2个第一位置，当电弧到达O2点后停留，以使电弧与第一焊件1之间通过点接触施焊1秒至2秒。至此电弧完成了第1组施焊位置的运条过程，即完成了第1组斜三角形运条路线。

接着，电弧重复上述运条路线继续完成O2点向P2点、P2点向N2点、N2点向O3点……On点向Pn点、Pn点向Nn点、Nn点向N(n+1)点……OM点向PM点、PM点向NM点以及NM点向收弧点施焊。当电弧位于收弧点时即表示焊接完成；在上述施焊过程中，每到达一个施焊点时都会停留在当前施焊点预定时间t；在上述施焊过程中，相邻的O点之间、相邻的P点之间以及相邻的N点之间各自间距为2毫米至3毫米。

应当说明的是，本实施例所述的焊接方法能够应用在打底焊中，采用该焊接方法能使开坡口T型接头PA位背面焊缝成型时消除焊趾夹沟和凹陷等问题，焊缝成型均匀美观，焊缝质量得到有效保证。

基于上述的开坡口T型接头的焊接方法，本实施例还提出了一种焊接系统。如图5所示，该焊接系统包括施焊位置选取模块100和运条路线控制模块200。施焊位置选取模块100用于实现上述的焊接方法中的施焊位置选取步骤；运条路线控制模块200与施焊位置选取模块100连接，用于实现上述的焊接方法中的施焊路线控制步骤。

在一个优选实施例中，如图6所示，运条路线控制模块200还包括引弧控制单元210和运条控制单元220，引弧控制单元210连接在施焊位置选取模块100和运条控制单元220之间，用于实现上述的焊接方法中的引弧步骤；运条控制单元220用于实现上述的焊接方法中的步骤1至步骤4。

综上所述，本实施例的开坡口T型接头的焊接方法包括：在T型接头的坡口结构4上沿坡口结构4的长度方向分别选取若干组连续排列的施焊位置，每组施焊位置均包括至少两个位于坡口结构4的非坡口侧5上的施焊点、以及至少一个位于坡口结构4的坡口侧6上的施焊点；自平焊位利用斜三角形运条路线沿各组施焊位置的各个施焊点连续施焊直至完成。该焊接方法根据T型接头的坡口结构4的结构特性对运条路线进行特定规划，自PA位利用斜三角形运条路线在坡口结构4连续施焊，有效增加非坡口侧5的电弧停留时间以增加非坡口侧5的热输入量，并且促使坡口侧6的母材熔池金属向非坡口侧5流动，从而能根据坡口结构4的坡口侧6和非坡口侧5的结构区别进行合理的热输入调配，消除因电弧热输入分配不合理导致的焊缝背面焊趾夹沟、焊漏、焊穿等背面成型不良问题，以获得均匀、美观的背面成型焊缝，显著提升焊缝焊接质量。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (9)

1.一种开坡口T型接头的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括：

在T型接头的坡口结构上沿所述坡口结构的长度方向分别选取若干组连续排列的施焊位置，每组所述施焊位置均包括至少两个位于所述坡口结构的非坡口侧上的施焊点、以及至少一个位于所述坡口结构的坡口侧上的施焊点；

自平焊位利用斜三角形运条路线沿各组所述施焊位置的各个施焊点连续施焊，直至完成；

所述在T型接头的坡口结构上沿所述坡口结构的长度方向分别选取若干组连续排列的施焊位置，每组所述施焊位置均包括至少两个位于所述坡口结构的非坡口侧上的施焊点、以及至少一个位于所述坡口结构的坡口侧上的施焊点的步骤，具体包括：

所述施焊位置包括第一位置、第二位置和第三位置，所述第二位置设置在所述第一位置沿焊接方向相反的一侧，且所述第一位置和所述第二位置都设在所述非坡口侧上，所述第三位置设在所述坡口侧上；

所述自平焊位利用斜三角形运条路线沿各组所述施焊位置的各个施焊点连续施焊，直至完成的步骤，具体包括：

步骤1：自第n个所述第一位置摆动至第n个所述第二位置；

步骤2：自第n个所述第二位置摆动至第n个所述第三位置；

步骤3：自第n个所述第三位置摆动至第n+1个所述第一位置；

步骤4：重复步骤1~步骤3，直至完成；

上述步骤1、步骤2和步骤3中所述的摆动是沿上述第一位置、第二位置和第三位置之间的直线路径摆动。

2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，相邻两组所述施焊位置之间留有预定间距。

3.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述预定间距为d，2毫米≤d≤3毫米。

4.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述步骤1中，具体包括：

每摆动至第n个所述第二位置以后，在当前的所述第二位置处停留预定时间。

5.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述步骤2中，具体包括：

每摆动至第n个所述第三位置以后，在当前的所述第三位置处停留预定时间。

6.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述步骤3中，具体包括：

每摆动至第n+1个所述第一位置以后，在当前的所述第一位置处停留预定时间。

7.根据权利要求1、4、5和6中任一项所述的焊接方法，其特征在于，在所述步骤1之前，还包括：

在第1个所述第一位置处引弧并停留预定时间。

8.根据权利要求7所述的焊接方法，其特征在于，所述预定时间为t，1秒≤t≤2秒。

9.一种基于如权利要求1至8任一项所述的开坡口T型接头的焊接方法的焊接系统，其特征在于，包括：

施焊位置选取模块，用于在T型接头的坡口结构上沿所述坡口结构的长度方向分别选取若干组连续排列的施焊位置，每组所述施焊位置均包括至少两个位于所述坡口结构的非坡口侧上的施焊点、以及至少一个位于所述坡口结构的坡口侧上的施焊点；

运条路线控制模块，与所述施焊位置选取模块连接，用于自平焊位利用斜三角形运条路线沿各组所述施焊位置的各个施焊点连续施焊，直至完成。

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