CN115090999A - 一种利用冷焊工艺对后处理金属板材外壳实施焊接的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用冷焊工艺对后处理金属板材外壳实施焊接的方法，涉及板材外壳焊接技术领域，包括如下步骤：工具及焊材准备；对待返工的零件标记准备焊接的序号1‑2‑3‑4；调整冷焊机参数；按照次序号1‑2‑3‑4的顺序，逆时针方向开始冷焊填丝连续焊接，最终实现“颈部与法兰缝隙间”的4道段焊；本发明采用冷焊与常规MIG的优势在于热影响区小；板材翘曲形变量小，焊接后焊道为鱼鳞状，焊接成品外观美观，无焊渣，焊道宽度较小适用于空间较小的金属板材焊接。

Description

一种利用冷焊工艺对后处理金属板材外壳实施焊接的方法

技术领域

本发明属于金属板材外壳焊接技术领域，更具体地说，特别涉及一种利用冷焊工艺对后处理金属板材外壳实施焊接的方法。

背景技术

在《15N天然气CC开裂问题》的厂内返修作业中，使用常规MIG焊对法兰与圆柱外壳位置进行焊接修复后会导致“颈部”的垂直度发生热变形，出现歪脖子现象；而在《L9/Z14混合室焊点开裂问题》的厂内返修作业中，Plenum Mixer修复作业空间仅为7mm的空间，MIG焊或手工TIG焊在此狭小的空间内不便操作，同时MIG/TIG焊接后的外观效果较差。

为解决上述这两个项目的难点，导入冷焊工艺，使用冷焊技术可以有效的避免焊接后“歪脖子”现象的发生，而且冷焊工艺能够确保焊接强度满足产品的可靠性要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用冷焊工艺对后处理金属板材外壳实施焊接的方法，以解决常规MIG焊对法兰与圆柱外壳位置进行焊接修复后会导致“颈部”的垂直度发生热变形，出现歪脖子现象以及的MIG焊或手工TIG焊在此狭小的空间内不便操作、外观效果较差的问题。

本发明利用冷焊工艺对后处理金属板材外壳实施焊接的方法的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：

一种利用冷焊工艺对后处理金属板材外壳实施焊接的方法，包括如下步骤：

1)、工具及焊材准备：手持冷焊枪、φ1.2mm\308L Si焊丝、焊帽、直角尺、标尺、记号笔等；

2)、取待返工的零件；

3)、将端锥Boss右侧法兰螺孔标记为B孔，B孔下部的“颈部”外壳的投影位置做一个标记2；

4)、将量角器锁定为90°，将量角器主尺外侧分别贴合B孔圆心与法兰内孔圆心，使用黑色记号笔从B孔位置向法兰相对端面划线，在划线过程中，保持B孔的记号线与量角器副尺垂直，并在B孔相对侧记号线末端下部的“颈部”外壳的投影位置做一个标记1；

5)、将B孔相对侧记号线右侧法兰螺孔标记为C孔，将量角器副尺90mm位置调整至C孔处，使量角器主尺外侧贴合法兰内孔圆心并与上一步的黑色记号线垂直，使用记号笔对主尺下的法兰面画黑线，完成直线记号的法兰面，呈现“十字”标记的效果；

6)、在B孔左侧记号线末端下部的“颈部”外壳的投影位置做一个标记3，在B孔右侧记号线末端下部的“颈部”外壳的投影位置做一个标记4，完成准备焊接的序号1-2-3-4，同时在每个序号旁画好“逆时针箭头”；

7)、使用简易定位的软尺，长70mm，将软标尺中点35mm处分别与标记1、标记2、标记3、标记4对齐后，用记号笔画出70mm长度的黑线标记，作为冷汗段焊起止点参考，一共4段黑线标记，共8个起弧和收弧点；严格按照上文定义的序号1-2-3-4对起弧和收弧点做8个点焊用于定位，对法兰对角点焊的方式先做定位，其目的主要是减轻焊接定位时对颈部垂直度的拉拽形变；

8)、调整冷焊机参数：选择模式4[脉冲频率5Hz]，设置脉冲电流38[焊接电流146A]，脉冲时间90[145ms]；

9)、完成8个点焊的依次定位后，按照次序号1-2-3-4的顺序，逆时针方向开始冷焊填丝连续焊接，焊丝直径选用φ1.2mm规格常用308L Si焊丝，最终实现“颈部与法兰缝隙间”的4道段焊。

进一步的，所述步骤9)中焊道要求平滑呈均匀连续鱼鳞状，目视填丝焊接良好，无虚焊漏焊等外观不良。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明采用冷焊与常规MIG的优势在于热输入量集中，热影响区小；板材翘曲形变量小，焊接后焊道为鱼鳞状，焊接成品外观美观，无焊渣，焊道宽度较小适用于空间较小的金属板材焊接，冷焊机重量轻、携带方便，采用220V电源，适用场景自由度高；焊接精度高，可在较小的焊接工件区域操作。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

该实施例提供一种利用冷焊工艺对后处理金属板材外壳实施焊接的方法，采用冷焊工艺，对部分零件金属外壳的返工返修，通过回归分析和DOE试验设计得出一种较高拉拔力强度的焊接方案，包括如下步骤：

1)、工具及焊材准备：手持冷焊枪、φ1.2mm\308L Si焊丝、焊帽、直角尺、标尺、记号笔等；

2)、取待返工的零件；

3)、将端锥Boss右侧法兰螺孔标记为B孔，B孔下部的“颈部”外壳的投影位置做一个标记2；

4)、将量角器锁定为90°，将量角器主尺外侧分别贴合B孔圆心与法兰内孔圆心，使用黑色记号笔从B孔位置向法兰相对端面划线，在划线过程中，保持B孔的记号线与量角器副尺垂直，并在B孔相对侧记号线末端下部的“颈部”外壳的投影位置做一个标记1；

5)、将B孔相对侧记号线右侧法兰螺孔标记为C孔，将量角器副尺90mm位置调整至C孔处，使量角器主尺外侧贴合法兰内孔圆心并与上一步的黑色记号线垂直，使用记号笔对主尺下的法兰面画黑线，完成直线记号的法兰面，呈现“十字”标记的效果；

6)、在B孔左侧记号线末端下部的“颈部”外壳的投影位置做一个标记3，在B孔右侧记号线末端下部的“颈部”外壳的投影位置做一个标记4，完成准备焊接的序号1-2-3-4，同时在每个序号旁画好“逆时针箭头”；

7)、使用简易定位的软尺，长70mm，将软标尺中点35mm处分别与标记1、标记2、标记3、标记4对齐后，用记号笔画出70mm长度的黑线标记，作为冷汗段焊起止点参考，一共4段黑线标记，共8个起弧和收弧点；严格按照上文定义的序号1-2-3-4对起弧和收弧点做8个点焊用于定位，对法兰对角点焊的方式先做定位，其目的主要是减轻焊接定位时对颈部垂直度的拉拽形变；

8)、调整冷焊机参数：选择模式4[脉冲频率5Hz]，设置脉冲电流38[焊接电流146A]，脉冲时间90[145ms]；

9)、完成8个点焊的依次定位后，按照次序号1-2-3-4的顺序，逆时针方向开始冷焊填丝连续焊接，焊丝直径选用φ1.2mm规格常用308L Si焊丝，最终实现“颈部与法兰缝隙间”的4道段焊，焊道要求平滑呈均匀连续鱼鳞状，目视填丝焊接良好，无虚焊漏焊等外观不良。

其中，采用六西格玛方法论，开展横向研究，研究共分五个阶段：定义、测量、分析、设计、验证。

1、定义阶段：识别冷焊的基本特征和适用范围；

2、测量：对厂内常规焊接工艺，MIG焊进行拉拔力试验；同时，采用与MIG参数一致的工艺实施冷焊，进行拉拔力试验，发现当使用相同参数时冷焊拉拔力强度18.41Kn为MIG焊29.55Kn的62.3％；基于此，若需要使用冷焊工艺必须优化焊接参数，提升拉拔力强度；

3、分析：对焊接参数的因子做识别，初步发现可能有五类因子影响焊接拉拔力强度大小，X1母材厚度，X2焊丝粗细，X3输出脉冲频率，X4脉冲电流大小，X5脉冲时间。经第一轮DOE分析，实施21组试验，明确重要因子排序：Top1_X5输出脉冲时间，Top2_X2焊丝粗细，Top3_X4输出脉冲电流，Top4_母材厚度；同时，识别到X3输出脉冲频率为非关键因子，在后续的研究中可以舍弃。

4、设计：进行第二轮DOE分析，实施20组试验，模拟得到冷焊最优参数可能的最大拉拔力为26.44Kn；

5、验证：采用模拟的冷焊最优参数焊接24组样本开展拉拔力测试，最终实际得出拉拔力均值为24.37Kn.进行第三版DOE分析，输出冷焊工艺优化的最终模型：Y＝f(x1，x2，x4，x5)＝f(1.5mm，1.2mm，319.7A，145.44ms)＝25.52Kn；同时，我们开展了TLA总成级的振动试验和零部件级的振动试验均可通过验证，未出现失效。

其中，当金属板材为1.5mm时，冷焊的三个可调整参数如下：

焊丝直径1.2mm、电流319.7A、脉冲时间145.44ms，此时样品可达到的拉拔力强度为25.52Kn[20.34～30.20Kn]；

当金属板材为2mm时，冷焊的三个可调整参数如下：

焊丝直径1.2mm、电流319.7A、脉冲时间145.44ms，此时样品可达到的拉拔力强度为20.94Kn[15.75～26.12Kn]。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

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 (2)

1.一种利用冷焊工艺对后处理金属板材外壳实施焊接的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)、工具及焊材准备：手持冷焊枪、φ1.2mm\308L Si焊丝、焊帽、直角尺、标尺、记号笔等；

2)、取待返工的零件；

3)、将端锥Boss右侧法兰螺孔标记为B孔，B孔下部的“颈部”外壳的投影位置做一个标记2；

4)、将量角器锁定为90°，将量角器主尺外侧分别贴合B孔圆心与法兰内孔圆心，使用黑色记号笔从B孔位置向法兰相对端面划线，在划线过程中，保持B孔的记号线与量角器副尺垂直，并在B孔相对侧记号线末端下部的“颈部”外壳的投影位置做一个标记1；

5)、将B孔相对侧记号线右侧法兰螺孔标记为C孔，将量角器副尺90mm位置调整至C孔处，使量角器主尺外侧贴合法兰内孔圆心并与上一步的黑色记号线垂直，使用记号笔对主尺下的法兰面画黑线，完成直线记号的法兰面，呈现“十字”标记的效果；

6)、在B孔左侧记号线末端下部的“颈部”外壳的投影位置做一个标记3，在B孔右侧记号线末端下部的“颈部”外壳的投影位置做一个标记4，完成准备焊接的序号1-2-3-4，同时在每个序号旁画好“逆时针箭头”；

7)、使用简易定位的软尺，长70mm，将软标尺中点35mm处分别与标记1、标记2、标记3、标记4对齐后，用记号笔画出70mm长度的黑线标记，作为冷汗段焊起止点参考，一共4段黑线标记，共8个起弧和收弧点；严格按照上文定义的序号1-2-3-4对起弧和收弧点做8个点焊用于定位；

8)、调整冷焊机参数：选择模式4[脉冲频率5Hz]，设置脉冲电流38[焊接电流146A]，脉冲时间90[145ms]；

9)、完成8个点焊的依次定位后，按照次序号1-2-3-4的顺序，逆时针方向开始冷焊填丝连续焊接，焊丝直径选用φ1.2mm规格常用308L Si焊丝，最终实现“颈部与法兰缝隙间”的4道段焊。

2.如权利要求1所述的一种利用冷焊工艺对后处理金属板材外壳实施焊接的方法，其特征在于，所述步骤9)中焊道要求平滑呈均匀连续鱼鳞状，目视填丝焊接良好，无虚焊漏焊等外观不良。