CN115213381B - 一种特厚钢板连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种特厚钢板连接方法，被连接的两块特厚钢板连接边的一边切割出多个燕尾槽，另一边切割出相同数量的燕尾榫。榫卯组合后，下部垫厚带槽的钢板，使带燕尾槽、燕尾榫、及下部钢板组成一个上部敞口，其余方向封闭空间。用燃气加热该空间内壁的金属。将铝热反应产生的超高温钢水浇入，使三者熔焊一起。该种焊接接头的结构设计即利用了榫卯结构的被连接件自身抗拉强度，又利用了焊接可以实现冶金结合的优点。与传统的焊接接头设计相比，焊缝长度更长，焊接面积更大，结合强度更高。

Description

一种特厚钢板连接方法
技术领域
本发明属于焊接领域，具体是涉及一种特厚钢板连接方法。
背景技术
厚度大于60mm的钢板被称为特厚板。特厚装甲板在军事上有重要的应用背景。如工事、指挥所和武器弹药库门和屋盖板等。其大面积使用时，为提高防御能力，往往需要多块板连接成一体。已有的连接方式有焊接、粘接、铆接、螺纹连接等。焊接又分为很多种。其中电焊焊缝强度最高，操作方便，因而被工业领域广范应用。
例如，中国专利申请CN113305404A公开了一种30-50mm厚钢板单丝埋弧焊焊接工艺，除锈后结构预拼，采用I型坡口，焊缝间隙为25mm；坡口背面焊接钢衬垫；以埋弧焊进行打底焊接，采用H10Mn2配SJ101焊剂，焊丝直径4.0mm；焊接电流为450-500(A)，电压为30-33（V），焊接速度为37-44(cm/min)；调整焊接机头分别焊接右打底和左打底，左打底与右打底于中间交叠；填充及盖面焊接采用H10Mn2配SJ101焊剂，焊丝直径4.0埋弧焊焊丝进行填充及盖面，焊接电流为450-500（A），电压为31-35（V），焊接速度为37-45(cm/min)；调整焊接机头分别进行左填充焊接和右填充焊接,左右交替焊接叠加填充焊缝；盖面旋施焊；6）撤离焊接设备，等待焊缝自然冷却。该发明专利申请解决了窄间隙焊接时电弧轴线与侧壁平行，焊缝与母材熔合良好，提高施工效率。
但是，对于特厚钢板如果电焊焊接，焊材用量大，焊接工艺要求高，质量检测难度大，焊前要打坡口和预热，焊后需要热处理，工作量大，生产效率低。迫切需要一种更先进的连接技术，既能保证连接质量，又节省焊接材料，提高生产效率。
发明内容
本发明目的正是为解决上述难题，提供一种生产效率高、焊接质量高、生产成本低的特厚钢板连接新方法。推动我国军工和国防科学技术进步。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种特厚钢板连接方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1、将被连接的两块特厚钢板连接边一边切割出多个燕尾槽，另一边切割出相同数量的燕尾榫；装配前，在带燕尾槽和燕尾榫的特厚钢板下部垫钢板，使带燕尾槽、燕尾榫的厚钢板以及下部钢板组成一个上部敞口，其余方向封闭的空间，相当于上部开口的钢模具；
步骤2、将超高温钢水浇入模具，使被连接的两块特厚钢板以及下部钢板，三者熔焊一起；
步骤3、当钢水处于半固态，迅速对冒口处金属施加压力，使其产生塑性变形，消除缩孔，减小因收缩与模具产生的间隙，加快其冷却速度，细化晶粒，提高机械性能。
在一个优选的技术方案中，所述的燕尾槽与燕尾榫装配间隙根部小于0.5mm，其余部位间隙为20mm~30mm。
在一个优选的技术方案中，所述的钢板为带槽的钢板条，槽深10mm。
在一个优选的技术方案中，所述的超高温钢水的化学成分与被连接钢板的化学成分相同
在一个优选的技术方案中，浇入超高温钢水前用燃气预热模具内腔。
在一个优选的技术方案中，所述的超高温钢水由铝热反应产生。
在一个优选的技术方案中，每次铸焊一对榫卯，依次铸焊，完成两块整钢板的连接。
在一个优选的技术方案中，每次铸焊后，趁热用液压推瘤机将焊口多余的金属清理掉。
本发明的有益效果如下：
本发明的焊接接头结构设计即利用了榫卯结构的被连接件自身抗拉强度，又利用了焊接可以实现冶金结合的优点。与传统的焊接接头设计相比，焊缝长度更长，焊接面积更大，结合强度更高。
附图说明：
图1为本发明两块特厚钢板连接的结构示意图；
图2厚钢板下部垫的钢板结构示意图。
图中：1-被连接钢板，2-钢水，3-被连接钢板，4-槽。
具体实施方式
本发明提供的一种特厚装甲板连接方法，包括如下步骤：
1. 被连接的两块特厚钢板连接边的一边切割出多个燕尾槽，另一边切割出相同数量的燕尾榫。燕尾槽与燕尾榫装配间隙根部小于0.5mm，其余部位间隙为20mm~30mm。装配前，在带燕尾槽和燕尾榫的下部垫厚钢板，使带燕尾槽、燕尾榫、及下部钢板组成一个上部敞口，其余方向封闭的空间，相当于上部开口的钢模具。
2.用燃气预热模具内腔。将铝热反应产生的超高温钢水浇入，充满模具上部空间及垫板上的凹槽，使被连接钢板及下部垫板三者熔焊一起。浇入钢水的化学成分与被连接钢板的化学成分相同。
3.当钢水处于半固态，迅速对冒口处金属施加压力，使其产生塑性变形，消除缩孔，减小因收缩与模具产生的间隙，加快其冷却速度，细化晶粒，提高机械性能。每次铸焊一对榫卯，依次铸焊，完成两块整钢板的连接。每个焊口铸焊完成后，趁热用液压推瘤机清除焊口多余的金属。
实施例：
2000mm×1000mm×100mm的675特厚装甲钢(30CrNi3MoA)板两块。两个被连接边用水刀切出如图1所示燕尾槽和榫。焊缝下铺100mm厚钢板条，组合上卯榫。铸造用浇口杯下口对准图1所示钢水处，浇口杯上方悬挂带下孔的坩埚，下孔暂时用阻流塞塞上，坩埚内填铝热焊剂，铝热剂基本配方：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。为提高防护性能使钢水的化学成分与30CrNi3MoA接近，在铝热剂基本配方里加入C：0.26-0.32；Si：0.15-0.35；Mn：0.3-0.5；P：＜0.015；S：＜0.01；Cr：0.6-1；Ni：2.8-3.2；Mo：0.4-0.5；V：0.06-0.013，余量Fe。将镁条插入铝热剂中，部分留在外面，用点火枪点燃留在外部的镁条，镁条燃烧引燃铝热剂，产生铝热反应生成30CrNi3MoA钢水和三氧化二铝。铝热反应生成的钢水浇入焊缝中，使被连接的两块钢板及下方垫板铸焊在一起。与铝热反应同时产生的三氧化二铝因密度小，浮在帽口金属的上方。焊后立即对帽口施加机械压力，然后趁热将帽口多余的金属和氧化铝陶瓷用液压推瘤机切掉。如图1所示，每个燕尾槽与燕尾榫间的孔隙都是相对独立封闭的，每次可只浇注一个封闭间隙。逐一用钢水填满其余间隙，完成整个钢板的连接。

Claims (4)

1.一种厚度大于60mm特厚钢板连接方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1、将被连接的两块特厚钢板连接边一边切割出多个燕尾槽，另一边切割出相同数量的燕尾榫；装配前，在带燕尾槽和燕尾榫的特厚钢板下部垫钢板，使带燕尾槽、燕尾榫的厚钢板以及下部钢板组成一个上部敞口，其余方向封闭的空间，相当于上部开口的钢模具；
步骤2、将超高温钢水浇入模具，使被连接的两块特厚钢板以及下部钢板，三者熔焊一起；
步骤3、当钢水处于半固态，迅速对冒口处金属施加压力，使其产生塑性变形，消除缩孔，减小因收缩与模具产生的间隙，加快其冷却速度，细化晶粒，提高机械性能；
所述的燕尾槽与燕尾榫装配间隙根部小于0.5mm，其余部位间隙20mm~30mm；所述的钢板为带槽的钢板条，槽深10mm；
步骤3中每次铸焊一对榫卯，依次铸焊，完成两块整钢板的连接；步骤3中每次铸焊后，趁热用液压推瘤机将焊口多余的金属清理掉。
2.根据权利要求1所述的特厚钢板连接方法，其特征在于：所述的超高温钢水的化学成分与被连接钢板的化学成分相同。
3.根据权利要求1或2所述的特厚钢板连接方法，其特征在于：浇入超高温钢水前用燃气预热模具内腔。
4.根据权利要求1或2所述的特厚钢板连接方法，其特征在于：所述的超高温钢水由铝热反应产生。
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