CN111230265A - 铝合金衬垫单面成型焊接方法 - Google Patents

铝合金衬垫单面成型焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝合金衬垫单面成型焊接方法，包括以下步骤：S1：在焊接件的焊接缝背面设置焊缝成型衬垫，所述焊缝成型衬垫内侧正对焊接缝具有沿焊接缝长度方向延伸的焊缝成型槽；S2：对焊接缝的正面进行焊接。本发明在正面接缝焊接时熔化金属会流过焊接缝在焊接缝背面自然形成一道焊缝，达到了“单面焊双面成型”的效果，该焊接方法可以将仰对接位置焊接变换为平对接位置焊接，可以减小焊工劳动强度、降低对焊工操作技能水平的要求；且焊接背面不需清根，改善了作业环境、缩短了作业时间、节省了焊接材料的应用、节省了辅助材料的消耗及辅助工具的使用，从而极大地提高了劳动生产率、降低了生产成本。

Description

铝合金衬垫单面成型焊接方法
技术领域
本发明设计焊接技术领域，特别涉及一种铝合金衬垫单面成型焊接方法。
背景技术
对于铝合金材料的焊接，目前常规的熔化焊方法主要有：手工电弧焊(SMAW)、钨极氩弧焊(TIG)等几种。SMAW由于效率低、成型差、焊接材料供应等问题已基本处于淘汰的趋势；TIG虽然成型美观、焊缝质量好，但焊接速度慢、效率低，其使用仅限于薄板、薄壁管及管子打底等少量的焊接，应用范围受到极大限制。
对于铝合金板的焊接，常规的焊接工艺是先在焊接缝的一面进行焊接，然后在焊接缝的背面用砂轮或其他方法将接缝中影响焊接质量的杂物、缺陷等清除干净后再进行焊接，这样就获得了一条完整、优质的焊缝。对于船舶结构这样的大型构件，该工艺方法虽然可以有效地完成所有的焊接工作任务，但仍然存在诸多弊端：即焊接工作量大、焊接作业环境恶劣、焊工劳动强度大、对焊工技能水平要求高等问题突出。
因此，为解决以上问题，对于铝合金材料的焊接，需要一种单面成型焊接方法，焊接过程不需要背面清根，节省了焊接材料的消耗、提高了生产效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种铝合金衬垫单面成型焊接方法，该焊接方法的可以将仰对接焊接变换为平对接焊接，大大降低了焊工劳动强度、同时也降低了对焊工的操作技能要求，把工作变得简单易行；由于焊接过程不需要背面清根，节省了焊接材料的消耗、提高了生产效率、改善了作业环境。
本发明的铝合金衬垫单面成型焊接方法，包括以下步骤：S1：在焊接件的焊接缝背面设置焊缝成型衬垫，所述焊缝成型衬垫内侧正对焊接缝具有沿焊接缝长度方向延伸的焊缝成型槽；S2：对焊接缝的正面进行焊接。
进一步，焊接件厚度小于4mm时，焊接缝正面不开坡口，焊接件厚度不小于4mm时，焊接缝正面开坡口。
进一步，所述焊接缝收弧端间隙大于起弧端间隙。
进一步，焊接件厚度小于4mm时，焊接缝间隙为2-4mm，焊接件厚度不小于4mm时，焊接缝间隙为1-3mm。
进一步，所述坡口为V型坡口，坡口的开口角度为70-80°并为焊接缝预留小于2mm的钝边。
进一步，所述焊接方式为熔化极氩弧焊。
进一步，平对接焊接时，焊接电流140～160A；电弧电压18～20V；焊接速度15～18cm/min；气体流量15～20L/min。
立对接焊接时，焊接电流100～120A；电弧电压18～20V；焊接速度10～15cm/min；气体流量15～20L/min。
进一步，所述焊缝成型衬垫为陶瓷衬垫。
进一步，所述焊缝成型槽宽度为5-7mm。
进一步，所述焊接缝中心与焊缝成型槽的中心对齐。
本发明的有益效果：
本发明在正面接缝焊接时熔化金属会流过焊接缝在焊接缝背面自然形成一道焊缝，达到了“单面焊双面成型”的效果，焊接时采用惰性气体保护焊，使得焊接缝正面在焊接时铝合金材料背面也具有惰性气体的保护，避免了沿原接缝对应位置形成的高温氧化物夹杂于熔化金属形成的焊缝中，通过焊缝成型槽可控制背面焊缝的成型质量以及美观度，提高了焊接质量，该焊接方法可以将仰对接位置焊接变换为平对接位置焊接，可以减小焊工劳动强度、降低对焊工操作技能水平的要求；且焊接背面不需清根，改善了作业环境、缩短了作业时间、节省了焊接材料的应用、节省了辅助材料的消耗及辅助工具的使用，从而极大地提高了劳动生产率、降低了生产成本。
通过增设焊缝成型衬垫以及对焊接缝结构尺寸参数以及焊接参数等的控制，既对背面焊接金属有效保护也确保焊丝与焊接件母材的良好熔合并获得合理的背面焊缝形状尺寸，共同作用提高了焊接质量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明结构示意图1；
图2为本发明结构示意图2；
具体实施方式
图1为本发明结构示意图1；图2为本发明结构示意图2；
如图所示：本实施例的铝合金衬垫单面成型焊接方法，包括以下步骤：S1：在焊接件1的焊接缝背面设置焊缝成型衬垫2，所述焊缝成型衬垫内侧正对焊接缝具有沿焊接缝长度方向延伸的焊缝成型槽3；S2：对焊接缝的正面进行焊接。
由于铝合金材料具有较强的活性，焊接时极易被氧化性而生产高熔点的氧化膜夹杂于焊缝中，此外，在反面的间隙中也会因气体无法全面保护而被氧化，双面焊如果清根时处理不好也会影响焊缝质量；对于接缝反面的清根，目前通常的做法是采用旋转机械切削的方法进行，但存在噪音太大、操作时劳动强度高、操作方法不易掌握等诸多问题，清根还可以采用砂轮切割的方法进行，但由于铝合金材料质地较软，砂轮清根后会有砂砾嵌于母材里面，此后还需要对此进行必要的清理；
结合图1和图2所示，本实施例采用单面焊，焊接件1为焊接母材，两个焊接件之间保留有焊接缝，其中位于焊接缝底部设置有焊缝成形衬垫，在正面接缝焊接时熔化金属会流过焊接缝在焊接缝背面自然形成一道焊缝，达到了“单面焊双面成型”的效果，焊接时采用惰性气体保护焊，使得焊接缝正面在焊接时铝合金材料背面也具有惰性气体的保护，避免了沿原接缝对应位置形成的高温氧化物夹杂于熔化金属形成的焊缝中，通过焊缝成型槽可控制背面焊缝的成型质量以及美观度，提高了焊接质量，该焊接方法可以将仰对接位置焊接变换为平对接位置焊接，可以减小焊工劳动强度、降低对焊工操作技能水平的要求；且焊接背面不需清根，改善了作业环境、缩短了作业时间、节省了焊接材料的应用、节省了辅助材料的消耗及辅助工具的使用，从而极大地提高了劳动生产率、降低了生产成本。
本实施例中，焊接件厚度小于4mm时，焊接缝正面不开坡口，焊接件厚度不小于4mm时，焊接缝正面开坡口。焊接件厚度小于4mm时，易于焊接件的熔透，无需开设坡口可以保证背面形成焊缝，当焊接件厚度不小于4mm即大于等于4mm时，此时焊接件较厚，需要开设坡口以保证焊接缝根部处熔透，该厚度依据铝合金焊接件的属性进行划分，具体不再赘述；
本实施例中，所述焊接缝收弧端间隙大于起弧端间隙。铝合金在焊接过程中焊接缝间隙会有一定的收缩，在铝合金单面焊接实验过程中该收缩对铝合金焊接影响较大，且随着接缝长度增加而更加显著，因此通过渐变的焊接缝间隙对该收缩进行补偿，提高了铝合金的焊接效果。
本实施例中，焊接件厚度小于4mm时，焊接缝间隙为2-4mm，焊接件厚度不小于4mm时，焊接缝间隙为1-3mm。结合图1和图2所示，焊接件厚度尺寸为h，焊接缝间隙尺寸为a，焊接件厚度大于等于4mm时由于开坡口，焊接缝根部易于熔透，故焊接缝间隙可相应的较小，为了保证成型衬垫的成型槽内有充足的气体保护，焊接缝间隙不应小于1mm；铝合金焊接时的焊丝熔化速度较快，过大的间隙会造成背面焊缝满溢而出现熔合不良的情况，所以间隙最大不应超过3mm；而焊接件4mm以下时由于不开坡口，此时间隙应适当加大以确保根部熔透；
本实施例中，所述坡口为V型坡口，坡口的开口角度为70-80°并为焊接缝预留小于2mm的钝边。结合图1所示，坡口开口角度为α，钝边尺寸为b，通过坡口结构、开口角度以及钝边的限定并结合上述对焊接缝尺寸的限定可保证焊接件厚度大于等于4mm时，熔透程度、惰性气体的对背面的保护效果、熔化金属向焊接缝背面的流动速度和熔化金属在焊接缝背面的成型效果综合达到了良好的指标参数，且该结构也对成型衬垫可形成保护，可防止电弧损伤成型衬垫，提高背面焊缝成型效果。
本实施例中，所述焊接方式为熔化极氩弧焊。熔化极氩弧焊结合本实施例中的单面焊结构，其生产效率高、焊接质量稳定、适用范围广，而且适用于船舶建造行业中结构复杂、环境条件恶劣、焊接工作量大、焊接位置多变等特殊状况。
本实施例中，平对接焊接时，焊接电流140～160A；电弧电压18～20V；焊接速度15～18cm/min；气体流量15～20L/min。立对接焊接时，焊接电流100～120A；电弧电压18～20V；焊接速度10～15cm/min；气体流量15～20L/min。上述焊接参数在本实施例的焊接结构中应用，可兼顾焊接时焊接件以及焊丝的熔化速度，并匹配焊接速度达到良好的焊接效果。
本实施例中，所述焊缝成型衬垫为陶瓷衬垫。通过陶瓷衬垫利于间隙背面焊缝的成形，提高背面焊缝的成型效果。
本实施例中，所述焊缝成型槽宽度为5-7mm。该结构利于控制背面焊缝的尺寸。
本实施例中，所述焊接缝中心与焊缝成型槽的中心对齐。该对其方式可提高焊缝效果，通过增设焊缝成型衬垫以及对焊接缝结构尺寸参数、焊接参数等的控制，既对背面焊接金属有效保护也确保焊丝与焊接件母材的良好熔合并获得合理的背面焊缝形状尺寸，共同作用提高了焊接质量。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种铝合金衬垫单面成型焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：在焊接件的焊接缝背面设置焊缝成型衬垫，所述焊缝成型衬垫内侧正对焊接缝具有沿焊接缝长度方向延伸的焊缝成型槽；
S2：对焊接缝的正面进行焊接。
2.根据权利要求1所述的铝合金衬垫单面成型焊接方法，其特征在于：焊接件厚度小于4mm时，焊接缝正面不开坡口，焊接件厚度不小于4mm时，焊接缝正面开坡口。
3.根据权利要求1所述的铝合金衬垫单面成型焊接方法，其特征在于：所述焊接缝收弧端间隙大于起弧端间隙。
4.根据权利要求2所述的铝合金衬垫单面成型焊接方法，其特征在于：焊接件厚度小于4mm时，焊接缝间隙为2-4mm，焊接件厚度不小于4mm时，焊接缝间隙为1-3mm。
5.根据权利要求2或4所述的铝合金衬垫单面成型焊接方法，其特征在于：所述坡口为V型坡口，坡口的开口角度为70-80°并为焊接缝预留小于2mm的钝边。
6.根据权利要求5所述的铝合金衬垫单面成型焊接方法，其特征在于：所述焊接方式为熔化极氩弧焊。
7.根据权利要求6所述的铝合金衬垫单面成型焊接方法，其特征在于：
平对接焊接时，焊接电流140～160A；电弧电压18～20V；焊接速度15～18cm/min；气体流量15～20L/min。
立对接焊接时，焊接电流100～120A；电弧电压18～20V；焊接速度10～15cm/min；气体流量15～20L/min。
8.根据权利要求1所述的铝合金衬垫单面成型焊接方法，其特征在于：所述焊缝成型衬垫为陶瓷衬垫。
9.根据权利要求1所述的铝合金衬垫单面成型焊接方法，其特征在于：所述焊缝成型槽宽度为5-7mm。
10.根据权利要求1所述的铝合金衬垫单面成型焊接方法，其特征在于：所述焊接缝中心与焊缝成型槽的中心对齐。
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