CN113333914A - 一种双脉冲mag焊不锈钢立向上角焊缝焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双脉冲MAG焊不锈钢立向上角焊缝焊接工艺，通过采用双脉冲焊接电源，正常焊接，在双脉冲峰值电流时推动焊枪向上行进焊接，在双脉冲谷值时，迅速下移焊枪至上一熔池的三分之一处，待双脉冲峰值时继续推动焊枪向上行进焊接,依次循环往复，焊至整道焊缝。本发明所述的焊接工艺使原本熔滴过渡高频脉冲在低频脉冲的调制作用下，实现了单位脉冲的强弱低频周期性切换，保证了熔滴射滴过渡的形式，同时作用于熔池中的电弧力和热输入随低频调制频率而发生变化，最终焊缝不仅获得均匀美观的波纹状焊缝，还增强了熔池的搅拌作用，焊缝晶粒细化，裂纹敏感性降低，提升了焊缝质量。

Description

一种双脉冲MAG焊不锈钢立向上角焊缝焊接工艺

技术领域

本发明属于焊接工艺领域，尤其是涉及一种双脉冲MAG焊不锈钢立向上角焊缝焊接工艺。

背景技术

不锈钢轨道车辆结构中有大量T型角接立焊缝焊接形式，且母材多为2-3mm的301L不锈钢薄板结构，焊接方法选用熔化极活性气体保护焊(MAG焊)。为保证接头强度，所有立焊角焊缝均采用立向上的焊接方式，该方法相较于立向下焊接根部熔合更加良好，气孔、夹渣等缺陷比例更少，焊缝强度更高。

但是，采用传统单脉冲MAG焊工艺进行不锈钢立向上角焊缝焊接时，由于立向上焊缝焊接速度较慢，焊丝熔化形成的熔滴及熔池金属表面张力不能抵抗重力作用，常导致焊缝余高过大、焊瘤、焊趾部分区域熔合不良、咬边等缺陷，焊缝外观质量差，整体焊接难度较大，对焊工技能要求较高。另外，实际生产中部分立焊角焊缝还会受到工装遮挡及部件结构限制，焊接空间狭小，导致焊枪位置调整受限，出现部分焊缝偏角严重、焊缝有效尺寸不足等缺陷，增大焊接难度。

此外，立向上焊接在所有焊接位置中热输入最大，焊后工件变形较大，如果焊缝一次焊接合格率差，后期大量返修，在母材较薄时，工件变形量更加无法控制。

因此，需要选用更优的焊接工艺，以降低焊接热输入、减少焊接缺陷、提升焊缝外观质量和一次合格率，减少焊缝返修，提升产品质量和生产效率。

发明内容

(1)有鉴于此，本发明旨在提出一种双脉冲MAG焊不锈钢立向上角焊缝焊接工艺，以通过采用双脉冲焊接电源，原本熔滴过渡高频脉冲在低频脉冲的调制作用下，实现了单位脉冲的强弱低频周期性切换，保证了熔滴射滴过渡的形式，同时作用于熔池中的电弧力和热输入随低频调制频率而发生变化，不仅获得均匀美观的波纹状焊缝，还增强了熔池的搅拌作用，焊缝晶粒细化，裂纹敏感性降低，提升了焊缝质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种双脉冲MAG焊不锈钢立向上角焊缝焊接工艺，具体步骤包括：

S1、待加工工件准备，清理焊接母材表面，保证T型接头装配间隙0～1mm；

S2、起弧，待焊接电弧瞬间稳定后，利用双脉冲峰值电流开始进行焊接；

S3、焊接时，当双脉冲峰值电流形成第一个熔池后，松开焊枪开关，进行正常焊接，在双脉冲峰值电流时推动焊枪向上行进焊接，在双脉冲谷值时，迅速下移焊枪至上一熔池的三分之一处，待双脉冲峰值时继续推动焊枪向上行进焊接,依次循环往复，焊至整道焊缝；

S4、采用一次断弧法进行收弧，即在正常焊接双脉冲峰值电流焊接结束后，立即进行熄弧，同时，立即重新起弧进而利用收弧电进行正常收弧，直至填满整个弧坑。

进一步的，双脉冲形式的焊接电源参数设置为双脉冲频率1.5Hz、双脉冲占空比50％，即低频调制脉冲频率为1.5Hz，调制后峰值电流与谷值电流输出时间比为1:1。

进一步的，双脉冲形式的焊接电流在65～75A之间，电弧电压在17.2～17.6V之间，配合3.52～5.86mm/s的焊接速度，整体热输入控制在0.191～0.375kJ/mm。

进一步的，步骤S2中，采用135％的焊接电流进行起弧，起弧时，焊枪角度为垂直指向焊缝，起弧后，手握紧开关不松开，此时焊接电流较大，待焊接电弧瞬间稳定后，利用双脉冲峰值电流开始进行焊接。

进一步的，步骤S3中，正常焊接时，焊枪下压，与焊缝呈75°，与两侧母材呈45°，焊枪放置在T型接头中心位置，防止焊缝出现偏角，在双脉冲峰值电流时推动焊枪向上行进焊接，焊接电弧作用于母材根部，观察焊脚尺寸保持焊接速度。

进一步的，焊接的焊丝干伸长度保持在12～15mm。

相对于现有技术，本发明所述的一种双脉冲MAG焊不锈钢立向上角焊缝焊接工艺具有以下有益效果：

(1)本发明采用双脉冲焊接电源，原本熔滴过渡高频脉冲在低频脉冲的调制作用下，实现了单位脉冲的强弱低频周期性切换，保证了熔滴射滴过渡的形式，同时作用于熔池中的电弧力和热输入随低频调制频率而发生变化，不仅获得均匀美观的波纹状焊缝，还增强了熔池的搅拌作用，焊缝晶粒细化，裂纹敏感性降低，提升了焊缝质量；

(2)本发明所述的焊接过程中飞溅小、热影响区小、电弧稳定，轻微摆动就可以将熔池均匀铺开，熔池出现下流趋势较小，且在双脉冲谷值时，焊工可以进行调整和有效观察，大大降低了焊接的操作难度，同时有利于焊接操作空间狭窄、操作受限位置的焊接，可有效缩短焊工培训时间；

(3)本发明提升了焊缝一次合格率，且焊后不需要清理飞溅，节省大量焊缝返修时间，提高生产效率，缩短生产周期，降低生产成本。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的焊接行进路线示意图；

图2为本发明实施例所述的焊接时焊枪角度示意图。

附图标记说明：

1-焊缝；2-焊接行进路线；3-母材立板；4-母材底板；5-焊枪。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。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。

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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种双脉冲MAG焊不锈钢立向上角焊缝焊接工艺，包括母材底板4和垂直于母材底板设置的母材立板3，母材底板4与母材立板3呈T型设置，以母材为2mm的301L不锈钢，焊角尺寸a2为例，

焊接前准备：

采用带有双脉冲电源的MAG焊机；

焊丝选用ER308LSi实心焊丝，焊丝直径1.0mm(不锈钢焊丝选取应符合成分匹配原则，根据不同母材组别选取相应种类的焊丝)；

采用直流反接法，工件接负极，焊枪接正极；

将焊接电源调整至双脉冲形式，电源参数设置为：双脉冲频率1.5Hz、双脉冲占空比50％，即低频调制脉冲频率为1.5Hz，调制后峰值电流与谷值电流输出时间比为1:1，经对比试验，该参数设定下电流峰值与谷值柔和转换，不会因转换频率过快刺激焊工眼睛，且对熔池有适当的搅拌作用；

调节焊接电流在65～75A之间，电弧电压在17.2～17.6V之间，配合3.52～5.86mm/s的焊接速度，整体热输入控制在0.191～0.375kJ/mm。而采用传统的单脉冲电源，在焊接速度相同时，为保证焊接过程中熔池能均匀铺开，最终焊缝余高较小，焊接电流应控制在80～90A之间，相较于前者，焊接难度大，且热输入高；

焊丝干伸长度保持在12～15mm；

保护气体流量13-18L/min。

焊接具体步骤：

如图1、图2所示，待加工工件准备：将待焊接母材表面20～30mm范围内的油污、灰尘等清理干净，保证T型接头装配间隙0～1mm。

起弧：采用135％的焊接电流进行起弧，起弧时，焊枪角度为垂直指向焊缝，起弧后，手握紧开关不松开，此时焊接电流较大，待焊接电弧瞬间稳定后，利用双脉冲峰值电流开始进行焊接，焊接时，保持焊丝干伸长度为13mm，当双脉冲峰值电流形成第一个熔池后，松开焊枪开关，进行正常焊接，此时焊枪角度向下稍压，如图2中焊枪5角度所示，与焊缝呈75°，焊丝干伸长度不变。

焊接：焊接时，焊枪5角度所示，焊枪下压并与焊缝呈75°，与两侧母材呈45°，焊枪放置在T型接头中心位置，防止焊缝出现偏角。如图1中焊接行进路线2所示，在双脉冲峰值电流时推动焊枪向上行进焊接，同时观察焊接电弧，作用于母材根部，说明焊缝熔合良好，观察焊脚尺寸为a2，说明焊接速度适合；在双脉冲谷值时，迅速下移焊枪至上一熔池的三分之一处，待双脉冲峰值时继续推动焊枪向上行进焊接。

以焊接行进路线2所示，按照a-b-c-d-e-f-g-h-i路线顺序，依次循环往复，焊完整道焊缝1；峰值和谷值电弧间有明显的亮度差，方便焊工观察操作，且采用1.5Hz调制频率，50％占空比，使每个峰值电流和谷值电流阶段焊工都有足够的操作时间。

此操作手法充分利用了双脉冲电弧特点，峰值阶段利用较大电流向上推进，谷值阶段向下回枪保证焊缝熔合良好的同时，每段脉冲之间都可以平滑过渡，最终形成漂亮的鱼鳞纹外观。

收弧：采用一次断弧法进行收弧，即在正常焊接双脉冲峰值电流焊接结束后，立即进行熄弧，同时，立即重新起弧进而利用收弧电进行正常收弧，直至填满整个弧坑。

焊接完成后焊缝外表光亮，成型美观，无飞溅、咬边、焊缝余高过大等焊接缺陷，无需后期修磨。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双脉冲MAG焊不锈钢立向上角焊缝焊接工艺，其特征在于：具体步骤包括：

S1、待加工工件准备，清理焊接母材表面，保证T型接头装配间隙0～1mm；

S2、起弧，待焊接电弧瞬间稳定后，利用双脉冲峰值电流开始进行焊接；

S3、焊接时，当双脉冲峰值电流形成第一个熔池后，松开焊枪开关，进行正常焊接，在双脉冲峰值电流时推动焊枪向上行进焊接，在双脉冲谷值时，迅速下移焊枪至上一熔池的三分之一处，待双脉冲峰值时继续推动焊枪向上行进焊接,依次循环往复，焊至整道焊缝；

S4、采用一次断弧法进行收弧，即在正常焊接双脉冲峰值电流焊接结束后，立即进行熄弧，同时，立即重新起弧进而利用收弧电进行正常收弧，直至填满整个弧坑。

2.根据权利要求1所述的一种双脉冲MAG焊不锈钢立向上角焊缝焊接工艺，其特征在于：双脉冲形式的焊接电源参数设置为双脉冲频率1.5Hz、双脉冲占空比50％，即低频调制脉冲频率为1.5Hz，调制后峰值电流与谷值电流输出时间比为1:1。

3.根据权利要求1所述的一种双脉冲MAG焊不锈钢立向上角焊缝焊接工艺，其特征在于：双脉冲形式的焊接电流在65～75A之间，电弧电压在17.2～17.6V之间，配合3.52～5.86mm/s的焊接速度，整体热输入控制在0.191～0.375kJ/mm。

4.根据权利要求1所述的一种双脉冲MAG焊不锈钢立向上角焊缝焊接工艺，其特征在于：步骤S2中，采用135％的焊接电流进行起弧，起弧时，焊枪角度为垂直指向焊缝，起弧后，手握紧开关不松开，此时焊接电流较大，待焊接电弧瞬间稳定后，利用双脉冲峰值电流开始进行焊接。

5.根据权利要求1所述的一种双脉冲MAG焊不锈钢立向上角焊缝焊接工艺，其特征在于：步骤S3中，正常焊接时，焊枪下压，与焊缝呈75°，与两侧母材呈45°，焊枪放置在T型接头中心位置，防止焊缝出现偏角，在双脉冲峰值电流时推动焊枪向上行进焊接，焊接电弧作用于母材根部，观察焊脚尺寸保持焊接速度。

6.根据权利要求1所述的一种双脉冲MAG焊不锈钢立向上角焊缝焊接工艺，其特征在于：焊接的焊丝干伸长度保持在12～15mm。

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