CN113894392A - 仰焊打底的焊接工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及焊接技术领域，提供一种仰焊打底的焊接工艺方法，包括：在待焊接件的焊接对接端开设坡口；调整待焊接件的根部间隙至第一预设值；固定待焊接件，并在坡口的背面贴设水冷衬垫；采用横向摆动焊丝的方式对坡口的根部进行熔化极气体保护焊。通过本申请的技术方案，能够保证仰焊时的焊缝双面成型，避免熔池在焊缝背面发生内凹现象，有效提高了焊接质量。
Description
技术领域
本申请涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种仰焊打底的焊接工艺方法。
背景技术
在焊接过程中仰焊是一种非常难焊接的位置，对焊工的技能要求和焊接工艺的过程控制要求都非常高。如图1所示，在仰焊时，要使融化的焊丝金属附着在母材表面，与融化的母材金属结合，才能形成焊缝，但由于熔池的重力方向向下，焊接后焊缝背面会产生内凹现象，同时由于熔池存在热胀冷缩的原因，在冷却时背面平齐的焊缝也会形成内凹，导致焊接质量出现问题。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种仰焊打底的焊接工艺方法，用以保证仰焊时的焊缝能够双面成型，并有效焊接质量。
本申请实施例提供了一种仰焊打底的焊接工艺方法，包括：在待焊接件的焊接对接端开设坡口；调整待焊接件的根部间隙至第一预设值；固定所述待焊接件，并在所述坡口的背面贴设水冷衬垫；采用横向摆动焊丝的方式对所述坡口的根部进行熔化极气体保护焊。
在上述实现过程中，首先通过机加工或激光切割待焊接件，并在待焊接件的焊接对接端开设坡口，然后进行管口组对，将待焊接件的根部间隙调整至第一预设值，第一预设值可根据待焊接件的不同尺寸或不同要求进行调整，一般取2.5mm～4.5mm，组对后将待焊接件进行固定，以防止焊接过程中根部间隙收缩，且在焊接前在坡口背面(即待焊接件的上方)贴设水冷衬垫，水冷衬垫能够在仰焊过程中快速带走焊接区域的热量，起到快速冷却焊接区域的作用，且冷却速度加快，重力对熔池固定的影响时间便大大减少，而且水冷衬垫带走多余的热量，也能够使焊缝承受连续的热量输入，不会影响焊缝背面成型，且使得熔池在焊缝背面能更好的成型，进而能够在仰焊焊接时保证单面焊双面成型，有效提高焊接质量。
在一种可能的实现方式中，所述横向摆动的摆动幅度与所述根部间隙之间的关系满足：D2＝D1-0.5mm；其中，所述D2表示所述横向摆动的摆动幅度，所述D1表示所述根部间隙。
在上述实现过程中，在仰焊焊接时，使焊条横向摆动的幅度比根部间隙略小，使得电弧推力能很好地推动熔池到达焊缝的背面形成焊缝，且由于电弧燃烧时有一定的电弧宽度，所以在摆动幅度与根部间隙差距很小的情况下，能够保证电弧作用在母材焊道的两侧，使电弧稳定燃烧。
在一种可能的实现方式中，所述根部间隙的第一预设值设置在2.5mm～4mm的范围内。
在上述实现过程中，根部间隙的第一预设值为2.5mm～4mm，则焊条摆动幅度为2mm～3.5mm，以便于焊丝熔化后在焊道内将母材固定，提高焊接质量和焊接效率。
在一种可能的实现方式中，所述固定所述待焊接件，并在所述坡口的背面贴设水冷衬垫，包括：所述待焊接件通过马板固定，所述坡口的背面贴设有水冷铜衬垫。
在上述实现过程中，通过马板可有效固定待焊接件，以防止焊接时根部间隙收缩，影响焊接质量，通过在坡口的背面设置水冷铜衬垫，水冷铜衬垫有助于提高散热效果，可使焊缝快速成型，从而避免因熔池长时间未冷却导致熔池在重力作用下使焊缝背面发生内凹现象。
在一种可能的实现方式中，所述水冷铜衬垫内部循环流动有冷却液，所述冷却液的流速不低于6L/min。
在上述实现过程中，水冷铜衬垫内设有冷却流道，通过在水冷铜衬垫内部的冷却流道内设置循环流动的冷却液，从而可进一步提高对焊接区域的冷却效果，进而有助于提高焊缝双面成型的效果。
具体地，在焊接时，熔池的温度平均一般在1750℃，通常使用TS表示钢的凝固点或者结晶温度，碳钢通过TS计算公式：TS＝1064℃，在降温到TS以下的温度T叫过冷，TS与T的温度差值叫过冷度△T，即：△T＝TS—T。过冷是钢液结晶的必要条件，过冷度大小决定结晶趋势的大小，即过冷度越大，结晶速度越快；通过实验我们设定△T＝160℃-200℃左右的过冷度，在该过冷度的情况下，可以满足熔池的冷却需求，也不会因为冷却速度过快导致焊缝出现裂纹；为了快速带走熔池冷却的热量，采用带流动冷却液的铜衬垫，铜的导热性好，可对熔池进行快速降温，增大△T，而且通过增加冷却液的流动速度，也可以带走更多的热量，增大△T。当冷却液的流速低于6L/min时，单位时间带走热量较少，不能保证焊缝背面成型，通过计算后选择8L/min的流速，以达到打底熔池快速凝固，以及焊缝背面稳定成型的目的。
在一种可能的实现方式中，所述熔化极气体保护焊的焊接参数为：焊接速度控制在60mm/min～65mm/min的范围内，送丝速度控制在2.4mm/min～2.5mm/mind范围内。
在一种可能的实现方式中，所述熔化极气体保护焊的焊机采用一元化调节模式，所述一元化调节模式的电压补偿值为2，电弧挺度为6。
在一种可能的实现方式中，在所述熔化极气体保护焊的过程中，采用连续送丝的方式，并使电弧的推力向上，以使熔化的焊丝在所述坡口的背面形成有凸起。
在一种可能的实现方式中，在所述固定所述待焊接件之前，还包括：打磨所述坡口至金属光泽，并以所述坡口为中心向两侧不低于50mm的范围进行打磨。
在上述实现过程中，一元化调节模式即只调整电流参数，电流改变时电压相应地自动发生调整，电压补偿值为2即电压调整幅度在2V的范围内，电弧挺度为6，从而可保证电弧推力向上时能够抵消熔池的自重力，进而使得焊缝背面能够形成凸起，避免发生内凹现象。
在一种可能的实现方式中，在待焊接件的焊接对接端开设倒V型坡口。
在上述实现过程中，坡口也可以是U型或双V型等形状。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的待焊接件焊接后焊缝背面内凹的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的待焊接件焊接后焊缝背面外凸的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的仰焊打底的焊接工艺方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参考图3，本申请实施例提供了一种仰焊打底的焊接工艺方法，包括：
步骤S100：在待焊接件的焊接对接端开设坡口。
步骤S102：调整待焊接件的根部间隙至第一预设值。
步骤S104：固定待焊接件，并在坡口的背面贴设水冷衬垫。
步骤S106：采用横向摆动焊丝的方式对坡口的根部进行熔化极气体保护焊。
在上述实现过程中，首先通过机加工或激光切割待焊接件，并在待焊接件的焊接对接端开设坡口，然后进行管口组对，将待焊接件的根部间隙调整至第一预设值，第一预设值可根据待焊接件的不同尺寸或不同要求进行调整，一般取2.5mm～4.5mm，组对后将待焊接件进行固定，以防止焊接过程中根部间隙收缩，且在焊接前在坡口背面(即待焊接件的上方)贴设水冷衬垫，水冷衬垫能够在仰焊过程中快速带走焊接区域的热量，起到快速冷却焊接区域的作用，且冷却速度加快，重力对熔池固定的影响时间便大大减少，而且水冷衬垫带走多余的热量，也能够使焊缝承受连续的热量输入，不会影响焊缝背面成型，使得熔池在焊缝背面能更好的成型，进而能够在仰焊焊接时保证单面焊双面成型，有效提高焊接质量。
具体地，如图2所示，在对待焊接件进行熔化极气体保护焊时，采用电弧朝上的方式，先使焊丝熔化后再焊缝背面形成凸起，由于水冷衬垫的冷却作用，水冷衬垫能快速带走多余热量，也能够使焊缝承受连续的热量输入，不会影响焊缝背面成型，重力对熔池固定的影响时间便大大减小，从而能够在焊缝背面形成凸起，避免产生内凹缺陷。
在一种可能的实现方式中，横向摆动的摆动幅度与根部间隙之间的关系满足：D2＝D1-0.5mm；其中，D2表示横向摆动的摆动幅度，D1表示根部间隙。
在上述实现过程中，在仰焊焊接时，使焊条横向摆动的幅度比根部间隙略小，使得电弧推力能很好地推动熔池到达焊缝的背面形成焊缝，且由于电弧燃烧时有一定的电弧宽度，所以在摆动幅度与根部间隙差距很小的情况下，能够保证电弧作用在母材焊道的两侧，使电弧稳定燃烧。
在一种可能的实现方式中，根部间隙的第一预设值设置在2.5mm～4mm的范围内。
在上述实现过程中，根部间隙的第一预设值为2.5mm～4mm，则焊条摆动幅度为2mm～3.5mm，以便于焊丝熔化后在焊道内将母材固定，提高焊接质量和焊接效率。
在一种可能的实现方式中，固定待焊接件，并在坡口的背面贴设水冷衬垫，包括：待焊接件通过马板固定，坡口的背面贴设有水冷铜衬垫。
在上述实现过程中，通过马板可有效固定待焊接件，以防止焊接时根部间隙收缩，影响焊接质量，通过在坡口的背面设置水冷铜衬垫，水冷铜衬垫有助于提高散热效果，可使焊缝快速成型，从而避免因熔池长时间未冷却导致熔池在重力作用下使焊缝背面发生内凹现象。
在一种可能的实现方式中，水冷铜衬垫内部循环流动有冷却液，冷却液的流速不低于6L/min。
在上述实现过程中，水冷铜衬垫内设有冷却流道，通过在水冷铜衬垫内部的冷却流道内设置循环流动的冷却液，从而可进一步提高对焊接区域的冷却效果，进而有助于提高焊缝双面成型的效果。
具体地，在焊接时，熔池的温度平均一般在1750℃，通常使用TS表示钢的凝固点或者结晶温度，碳钢通过TS计算公式：TS＝1064℃，在降温到TS以下的温度T叫过冷，TS与T的温度差值叫过冷度△T，即：△T＝TS—T。过冷是钢液结晶的必要条件，过冷度大小决定结晶趋势的大小，即过冷度越大，结晶速度越快；通过实验我们设定△T＝160℃-200℃左右的过冷度，在该过冷度的情况下，可以满足熔池的冷却需求，也不会因为冷却速度过快导致焊缝出现裂纹；为了快速带走熔池冷却的热量，采用带流动冷却液的铜衬垫，铜的导热性好，可对熔池进行快速降温，增大△T，而且通过增加冷却液的流动速度，也可以带走更多的热量，增大△T。当冷却液的流速低于6L/min时，单位时间带走热量较少，不能保证焊缝背面成型，通过计算后选择8L/min的流速，以达到打底熔池快速凝固，以及焊缝背面稳定成型的目的。
在一种可能的实现方式中，熔化极气体保护焊的焊接参数为：焊接速度控制在60mm/min～65mm/min的范围内，送丝速度控制在2.4mm/min～2.5mm/mind范围内。
在一种可能的实现方式中，熔化极气体保护焊的焊机采用一元化调节模式，一元化调节模式的电压补偿值为2，电弧挺度为6。
在一种可能的实现方式中，在熔化极气体保护焊的过程中，采用连续送丝的方式，并使电弧的推力向上，以使熔化的焊丝在坡口的背面形成有凸起。
在一种可能的实现方式中，在固定待焊接件之前，还包括：打磨坡口至金属光泽，并以坡口为中心向两侧不低于50mm的范围进行打磨。
在上述实现过程中，一元化调节模式即只调整电流参数，电流改变时电压相应地自动发生调整，电压补偿值为2即电压调整幅度在2V的范围内，电弧挺度为6，从而可保证电弧推力向上时能够抵消熔池的自重力，进而使得焊缝背面能够形成凸起，避免发生内凹现象。
在一种可能的实现方式中，在待焊接件的焊接对接端开设倒V型坡口。
当然，坡口也可以是U型或双V型等形状。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种仰焊打底的焊接工艺方法，其特征在于，包括：
在待焊接件的焊接对接端开设坡口；
调整待焊接件的根部间隙至第一预设值；
固定所述待焊接件，并在所述坡口的背面贴设水冷衬垫；
采用横向摆动焊丝的方式对所述坡口的根部进行熔化极气体保护焊。
2.根据权利要求1所述的仰焊打底的焊接工艺方法，其特征在于，所述横向摆动的摆动幅度与所述根部间隙之间的关系满足：
D2＝D1-0.5mm；
其中，所述D2表示所述横向摆动的摆动幅度，所述D1表示所述根部间隙。
3.根据权利要求2所述的仰焊打底的焊接工艺方法，其特征在于，所述根部间隙的第一预设值设置在2.5mm～4mm的范围内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的仰焊打底的焊接工艺方法，其特征在于，所述固定所述待焊接件，并在所述坡口的背面贴设水冷衬垫，包括：
所述待焊接件通过马板固定，所述坡口的背面贴设有水冷铜衬垫。
5.根据权利要求4所述的仰焊打底的焊接工艺方法，其特征在于，
所述水冷铜衬垫内部循环流动有冷却液，所述冷却液的流速不低于6L/min。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的仰焊打底的焊接工艺方法，其特征在于，所述熔化极气体保护焊的焊接参数为：焊接速度控制在60mm/min～65mm/min的范围内，送丝速度控制在2.4mm/min～2.5mm/mind范围内。
7.根据权利要求6所述的仰焊打底的焊接工艺方法，其特征在于，所述熔化极气体保护焊的焊机采用一元化调节模式，所述一元化调节模式的电压补偿值为2，电弧挺度为6。
8.根据权利要求7所述的仰焊打底的焊接工艺方法，其特征在于，
在所述熔化极气体保护焊的过程中，采用连续送丝的方式，并使电弧的推力向上，以使熔化的焊丝在所述坡口的背面形成有凸起。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的仰焊打底的焊接工艺方法，其特征在于，在所述固定所述待焊接件之前，还包括：
打磨所述坡口至金属光泽，并以所述坡口为中心向两侧不低于50mm的范围进行打磨。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的仰焊打底的焊接工艺方法，其特征在于，所述在待焊接件的焊接对接端开设坡口，包括：
在待焊接件的焊接对接端开设倒V型坡口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220107 |