CN115283785A - 一种var用辅助电极的对焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种VAR用辅助电极的对焊方法,包括如下步骤:S1、将辅助电极下端面锯切平整、并将辅助电极下端面外沿倒角,锯切面的偏斜程度≤3mm;S2、准备待焊接的辅助电极料头,所述辅助电极料头直径≥辅助电极直径;S3、将辅助电极装于电极杆气动卡头上,并将待焊接的辅助电极料头置于坩埚底垫中心,将坩埚放置于真空自耗电弧炉内,使辅助电极料头圆心同辅助电极圆心重合,封炉并进行抽真空;S4、将辅助电极与辅助电极料头在真空自耗电弧炉内进行对焊。该对焊方法解决了现有VAR用辅助电极对焊部位焊缝质量稳定性差、焊接面积不足及焊接效率低的问题。
Description
技术领域
本发明属于辅助电极对焊工艺技术领域,涉及一种VAR用辅助电极的对焊方法。
背景技术
真空自耗电弧熔炼法(简称VAR法)已成为钛合金铸锭生产所采用的主流方法,在VAR熔炼过程中,辅助电极与自耗电极连接,在熔炼过程中起到承重、导电的作用。为降低生产成本,实际生产过程中,辅助电极往往经多炉次的循环使用,因每炉次生产过程中都需要将辅助电极与自耗电极进行焊接,在熔炼末期,为提高质量可靠性,往往在辅助电极存在预留盘的情况下跳闸,使用完毕后需要对辅助电极预留盘进行回收或锯切处理,多次处理后辅助电极长度会变短,低于一定长度的辅助电极在使用过程中,易导致电极杆在运行至电弧炉行程的下限位跳闸,不满足熔炼使用要求。目前,通常在电弧炉内使用对焊的方式增加辅助电极的长度,但相比于铸锭炉内焊接,辅助电极直径较细,一般不超过铸锭直径的1/2-1/3,相比于铸锭焊接,辅助电极焊接焊接所用时间较短,并且焊接电流、电压等参数的控制范围非常小,焊接端面的熔池控制难度很大,对人员的操作技能要求很高,实际生产过程中,经类似方法处理的辅助电极存在明显的焊接质量不可靠、焊接强度不足等问题,长期在电弧炉内加热及冷却环境下使用,易导致辅助电极对焊的焊缝处开裂,此时如果继续熔炼,会导致熔炼过程中自耗电极断裂,整锭掉入熔池等重大安全质量事故出现。现有技术采用在电弧炉的坩埚内形成熔池,然后下压辅助电极直接同熔池相连的方式对焊辅助电极,但一方面由于坩埚规格的限制,该种方法对辅助电极对焊料头的尺寸要求很精确,要求对焊料头同坩埚内壁的间隙为0~5mm,规格单一,难以满足工业化生产需求,另一方面焊接过程中依据辅助电极重量损失2~5kg作为判断下压电极杆的时机,由于焊接过程中电极杆处于快速动态运行状态,称重系统的准确性存在较大问题,依据该原则进行焊接,仍然会导致辅助电极熔化程度不足,下压电极杆后有效粘连面积不足的缺点,同时,采用该方法焊接,冷却时间在1h以上,存在冷却时间长,生产效率低的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提出一种VAR用辅助电极的对焊方法,解决现有VAR用辅助电极对焊部位焊缝质量稳定性差、焊接面积不足及焊接效率低的问题。
一种VAR用辅助电极的对焊方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将辅助电极下端面锯切平整、并将辅助电极下端面外沿倒角,锯切面的偏斜程度≤3mm;
S2、准备待焊接的辅助电极料头,所述辅助电极料头直径≥辅助电极直径;
S3、将辅助电极装于电极杆气动卡头上,并将待焊接的辅助电极料头置于坩埚底垫中心,将坩埚放置于真空自耗电弧炉内,使辅助电极料头圆心同辅助电极圆心重合,封炉并进行抽真空;
S4、将辅助电极与辅助电极料头在真空自耗电弧炉内进行对焊。
进一步地,所述步骤S1中辅助电极的直径为Φ100mm~Φ400mm。
进一步地,所述步骤S1中辅助电极下端面外沿倒角5mm×45°。
进一步地,所述步骤S2中辅助电极料头直径比辅助电极直径大至少30mm。
进一步地,所述步骤S4的对焊包括以下三个阶段:
在对焊初期,不开启稳弧电流;
在对焊过程中,缩小焊接过程弧距;
在焊接末期,移动电极杆,将焊接弧距小,在临近结束时下压电极杆完成焊接,冷却后出炉检查焊接质量。
进一步地,所述对焊初期为焊接开始的2~3min内;对焊过程中为焊接的3~4min内;焊接末期为焊接的5~6min内。
进一步地,在对焊初期,起弧电压设定为23~26V;在对焊过程中,焊接电流设定为3.0~5.0KA,焊接电压设定为24~26V,稳弧电流设定为10~15A直流;在焊接末期,焊接电流设定为2.5~4.0KA,焊接电压设定为25V,稳弧电流设定为15~18A直流。
进一步地,所述步骤S4在对焊过程中设置及调整弧距,起弧弧距设置为20~30mm,焊接过程中弧距调整为15~20mm,焊接末期焊接弧距调整为10~15mm。
进一步地,所述完成焊接后冷却时间≤20min。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明的一种VAR用辅助电极的对焊方法,将辅助电极同对焊料头在真空自耗电弧炉内进行焊接,并在焊接过程中通过精确控制焊接保持电流、电压、稳弧及保持时间,并首次提出了在焊接不同阶段,通过精确控制弧距,对焊接熔池的出现时机及熔池形态进行约束,最终获得了外观有效焊接面积100%,纵剖有效焊接面积≥90%的焊接效果,解决现有VAR用辅助电极对焊部位焊缝质量稳定性差、焊接面积不足及焊接效率低的问题。
本发明中,通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述,本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为采用现有技术对焊效果外观图;
图2为采用现有技术对焊部位纵剖图;
图3为本发明实施例1对焊效果外观图;
图4为本发明实施例1对焊部位纵剖图;
图5为本发明实施例2对焊部位纵剖图;
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。
一种VAR用辅助电极的对焊方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将辅助电极下端面锯切平整、并将辅助电极下端面外沿倒角,锯切面的偏斜程度≤3mm;辅助电极的直径为Φ100mm~Φ400mm,辅助电极下端面外沿倒角5mm×45°,为了在下压电极杆焊接过程中,焊缝熔池溢出至辅助电极下端面外沿,进一步增加焊缝的接触面积
S2、准备待焊接的辅助电极料头,辅助电极料头直径比辅助电极直径大至少30mm;步骤S2中辅助电极料头直径比辅助电极直径大至少30mm,为了在下压电极杆焊接过程中,焊缝熔池溢出至辅助电极下端面外沿,进一步增加焊缝的接触面积
S3、将辅助电极装于电极杆气动卡头上,并将待焊接的辅助电极料头置于坩埚底垫中心,将坩埚放置于真空自耗电弧炉内,使辅助电极料头圆心同辅助电极圆心重合,封炉并进行抽真空;
S4、将辅助电极与辅助电极料头在真空自耗电弧炉内进行对焊;包括以下三个阶段:
焊接开始的2~3min内,不开启稳弧电流,起弧电压设定为23~26V;
焊接的3~4min内,缩小焊接过程弧距,焊接电流设定为3.0~5.0KA,焊接电压设定为24~26V,稳弧电流设定为10~15A直流;
焊接的5~6min内,焊接电流设定为2.5~4.0KA,焊接电压设定为25V,稳弧电流设定为15~18A直流,移动电极杆,将焊接弧距小,在临近结束时下压电极杆完成焊接,冷却后出炉检查焊接质量,完成焊接后冷却时间≤20min。
对焊过程中设置及调整弧距,起弧弧距设置为20~30mm,焊接过程中弧距调整为20~15mm,焊接末期焊接弧距调整为10~15mm。
下面结合具体的工艺处理过程进行说明:
实施例1
S1、将Φ100mm规格辅助电极下端面锯切平整,确保锯切面的偏斜程度控制在≤3mm;将辅助电极下端面外沿倒角5mm×45°;
S2、准备待焊接的辅助电极料头,直径为190mm;
S3、将辅助电极装于电极杆气动卡头上,并将待焊接的辅助电极料头置于坩埚底垫中心,将坩埚放置于真空自耗电弧炉内,使辅助电极料头圆心同辅助电极圆心重合,封炉并进行抽真空;
S4、将辅助电极与辅助电极料头在真空自耗电弧炉内进行对焊,焊接的起弧电压设定为23V,起弧电流设定为2KA,并设置起弧弧距为20mm,在焊接初始的2min时间内,不开启稳弧电流,在3-4min,焊接电流设定为3KA,焊接电压设定为24V,焊接过程弧距调整为17mm,稳弧电流设定为10A直流,在第5min,设定电流降低至2.5KA,焊接电压设定为25V,稳弧电流设定为15A直流,移动电极杆,将焊接弧距进一步缩小至10mm,在第6min即将结束时,下压电极杆完成焊接。焊接完成冷却15min后出炉。
如图3所示,将本实施例对焊的Φ100mm规格辅助电极,经冷却后检查焊缝质量,焊缝均呈银白色金属光泽,且焊缝熔池饱满,上下部分呈熔融粘连状态,明显优于图1中采用现有技术的对焊效果。如图4所示,焊缝分别锯切后沿径向纵剖,焊缝处外观检查有效焊接粘连面积为100%,纵剖后检查焊缝内部有效焊接面积≥90%。
实施例2
S1、将Φ280mm规格辅助电极下端面锯切平整,确保锯切面的偏斜程度控制在≤3mm;将辅助电极下端面外沿倒角5mm×45°;
S2、准备待焊接的辅助电极料头,直径为320mm;
S3、将辅助电极装于电极杆气动卡头上,并将待焊接的辅助电极料头置于坩埚底垫中心,将坩埚放置于真空自耗电弧炉内,使辅助电极料头圆心同辅助电极圆心重合,封炉并进行抽真空;
S4、将辅助电极与辅助电极料头在真空自耗电弧炉内进行对焊,焊接的起弧电压设定为23V,起弧电流设定为2KA,并设置起弧弧距为25mm,在焊接初始的2min时间内,不开启稳弧电流,在3-4min,焊接电流设定为4KA,焊接电压设定为24.5V,焊接过程弧距调整为18mm,稳弧电流设定为13A直流,在第5min,设定电流降低至3KA,焊接电压设定为25V,稳弧电流设定为16A直流,移动电极杆,将焊接弧距进一步缩小至12mm,在第6min即将结束时,下压电极杆完成焊接。
焊接完成冷却17min后出炉。
将本实施例对焊的Φ280mm规格辅助电极,经冷却后检查焊缝质量,焊缝均呈银白色金属光泽,且焊缝熔池饱满,上下部分呈熔融粘连状态。如图5所示,焊缝分别锯切后沿径向纵剖,焊缝处外观检查有效焊接粘连面积为100%,纵剖后检查焊缝内部有效焊接面积为100%。
实施例3
S1、将Φ400mm规格辅助电极下端面锯切平整,确保锯切面的偏斜程度控制在≤3mm;将辅助电极下端面外沿倒角5mm×45°;
S2、准备待焊接的辅助电极料头,直径为430mm;
S3、将辅助电极装于电极杆气动卡头上,并将待焊接的辅助电极料头置于坩埚底垫中心,将坩埚放置于真空自耗电弧炉内,使辅助电极料头圆心同辅助电极圆心重合,封炉并进行抽真空;
S4、将辅助电极与辅助电极料头在真空自耗电弧炉内进行对焊,焊接的起弧电压设定为23V,起弧电流设定为2KA,并设置起弧弧距为30mm,在焊接初始的2min时间内,不开启稳弧电流,在3-4min,焊接电流设定为5KA,焊接电压设定为26V,焊接过程弧距调整为25mm,稳弧电流设定为15A直流,在第5min,设定电流降低至4KA,焊接电压设定为25V,稳弧电流设定为17A直流,移动电极杆,将焊接弧距进一步缩小至15mm,在第6min即将结束时,下压电极杆完成焊接。焊接完成冷却20min后出炉。
将本实施例对焊的Φ400mm规格辅助电极,经冷却后检查焊缝质量,焊缝均呈银白色金属光泽,且焊缝熔池饱满,上下部分呈熔融粘连状态。焊缝分别锯切后沿径向纵剖,焊缝处外观检查有效焊接粘连面积为100%,纵剖后检查焊缝内部有效焊接面积≥90%。
本申请的技术原理如下:
起弧电流设定为2KA,不开启稳弧电流,在23~26V的电压下保持2~3min,并将起弧弧距设定为20~30mm,目的是用低电流下的游离弧光对对焊料头的整体端面进行烘烤,逐步提高对焊料头整体的温度,在3~4min,焊接电流设定为3.0~5.0KA,焊接电压设定为24~26V,焊接弧距为20~15mm,稳弧电流设定为10~15A直流,是在较大的焊接电流情况下,采用较长时间的保温,同时逐渐缩短弧距,通过控制弧距使得焊接熔池逐步出现并达到饱满状态,在5~6min,设定电流降低至2.5~4.0KA,是为了避免饱满的熔池经进一步的保温,产生熔池外溢流空导致焊空的情况出现,不进行弧距控制及后期降电流控制焊接效果如图1-2所示,焊接电压设定为25V,稳弧电流设定为15~18A直流,是为了进一步约束待焊接的熔池,进一步增强焊接的质量可靠性。在焊接后期将焊接弧距进一步缩短为10~15mm,一方面是为了在合适的弧距范围内,增加稳弧磁场对焊接熔池的约束作用,另一方面,是为了便于在焊接末期,熔池饱满的情况下可迅速下压电极杆,防止熔池外溢流空导致的焊接失败。
以上所述仅是本发明的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。
应当理解的是,本发明并不局限于上述已经描述的内容,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (9)
1.一种VAR用辅助电极的对焊方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将辅助电极下端面锯切平整、并将辅助电极下端面外沿倒角,锯切面的偏斜程度≤3mm;
S2、准备待焊接的辅助电极料头,所述辅助电极料头直径≥辅助电极直径;
S3、将辅助电极装于电极杆气动卡头上,并将待焊接的辅助电极料头置于坩埚底垫中心,将坩埚放置于真空自耗电弧炉内,使辅助电极料头圆心同辅助电极圆心重合,封炉并进行抽真空;
S4、将辅助电极与辅助电极料头在真空自耗电弧炉内进行对焊。
2.根据权利要求1所述的一种VAR用辅助电极的对焊方法,其特征在于,所述步骤S1中辅助电极的直径为Φ100mm~Φ400mm。
3.根据权利要求1所述的一种VAR用辅助电极的对焊方法,其特征在于,所述步骤S1中辅助电极下端面外沿倒角5mm×45°。
4.根据权利要求1所述的一种VAR用辅助电极的对焊方法,其特征在于,所述步骤S2中辅助电极料头直径比辅助电极直径大至少30mm。
5.根据权利要求1所述的一种VAR用辅助电极的对焊方法,其特征在于,所述步骤S4的对焊包括以下三个阶段:
在对焊初期,不开启稳弧电流;
在对焊过程中,缩小焊接过程弧距;
在焊接末期,移动电极杆,将焊接弧距小,在临近结束时下压电极杆完成焊接,冷却后出炉检查焊接质量。
6.根据权利要求4所述的一种VAR用辅助电极的对焊方法,其特征在于,所述对焊初期为焊接开始的2~3min内;对焊过程中为焊接的3~4min内;焊接末期为焊接的5~6min内。
7.根据权利要求4所述的一种VAR用辅助电极的对焊方法,其特征在于,在对焊初期,起弧电压设定为23~26V;在对焊过程中,焊接电流设定为3.0~5.0KA,焊接电压设定为24~26V,稳弧电流设定为10~15A直流;在焊接末期,焊接电流设定为2.5~4.0KA,焊接电压设定为25V,稳弧电流设定为15~18A直流。
8.根据权利要求1所述的一种VAR用辅助电极的对焊方法,其特征在于,所述步骤S4在对焊过程中设置及调整弧距,起弧弧距设置为20~30mm,焊接过程中弧距调整为15~20mm,焊接末期焊接弧距调整为10~15mm。
9.根据权利要求4所述的一种VAR用辅助电极的对焊方法,其特征在于,所述完成焊接后冷却时间≤20min。
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