CN115302036B - 一种高效高可靠性的矿业装备大厚板焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高效高可靠性的矿业装备大厚板焊接方法，采用单电源连接主丝产生电弧，再通过电弧熔化辅丝；具体包括以下步骤：1)焊接时，主丝与直流电源连接，产生倒漏斗状喷射过渡电弧；2)主丝外侧任意同一横截面上环绕四根辅丝，四根辅丝通过独立的送丝机构，由熔合线外一定距离处通过温度监控自动控制送丝速度，实现焊接过程。本发明的矿业装备大厚板焊接方法，通过动态控制辅丝的送丝速度，有效控制熔池的温度，避免热影响区组织晶粒粗化，同时提升了熔敷速率，有效解决了矿业装备大厚板在高效高可靠性焊接中的熔合线熔合和质量的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效高可靠性的矿业装备大厚板焊接方法，属于材料加工技术领域。
背景技术
随着国内外大型露天矿山规模的不断扩大，矿山开采和大规模土方运输的设备呈现大型化趋势，大型结构件的应用越来越广泛。制造大型结构件，大厚板与铸钢件的应用很广泛，提高大厚板焊接效率和质量变的十分有必要。
高效高可靠性焊接技术可使焊接效率提高1倍以上，焊接接头力学性能提升50％以上，显著提高焊接效率和质量。对于传统的熔化极气体保护焊，主要通过增加焊接电流提高焊接效率，而在大厚板焊接中，较大的线能量和多层多道焊的反复加热导致热影响区组织粗化，恶化焊接接头力学性能。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种高效高可靠性的矿业装备大厚板焊接方法，解决了矿业装备焊接效率和焊接质量问题。
为了实现上述目的，本发明采用的一种高效高可靠性的矿业装备大厚板焊接方法，采用单电源连接主丝产生电弧，再通过电弧熔化辅丝；
具体包括以下步骤：
1)焊接时，主丝与直流电源连接，产生倒漏斗状喷射过渡电弧；
2)主丝外侧任意同一横截面上环绕四根辅丝，四根辅丝通过独立的送丝机构，由熔合线外一定距离处通过温度监控自动控制送丝速度，实现焊接过程。
作为改进，四根辅丝以90°夹角对称、均匀环绕在主丝周围。
作为改进，当主丝与直流电源连接时，熔滴以倒漏斗状射流过渡方式进入熔池，辅丝遇到倒漏斗状电弧时熔化进入熔池。
作为改进，所述主丝的直径为1.2-2.0mm，辅丝的直径为1.0-1.6mm。
作为改进，所述主丝为实心焊丝或金属粉芯药芯焊丝。
作为改进，所述辅丝为添加镍的金属粉芯药芯焊丝。
作为改进，所述主丝的电流控制在240-400A，电压控制在28-34V，焊接速度控制在100-400mm/min。
作为改进，以体积分数计，焊接时的保护气体包括75-80％的Ar和20-25％的CO2。
作为改进，所述矿业装备大厚板的母材为Q345和18CrNiMo，板厚为20-100mm。
作为改进，所述辅丝的送丝速度根据热影响区外的温度检测动态调整。
与现有技术相比，本发明的矿业装备大厚板焊接方法，通过动态控制辅丝的送丝速度，有效控制熔池的温度，避免热影响区组织晶粒粗化，同时提升了熔敷速率，有效解决了矿业装备大厚板在高效高可靠性焊接中的熔合线熔合和质量的难题。
附图说明
图1为本发明中主、辅丝的位置分布示意图；
图2为本发明从焊丝端部视角观察主辅丝位置分布示意图；
图3为本发明中主、辅丝的位置分布主视图；
图中：1、主丝，2、辅丝，3、电弧。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1、图2和图3所示，一种高效高可靠性的矿业装备大厚板焊接方法，采用位于中心的一根主丝1及位于任意同一个横截面且以90°夹角均匀环绕在主丝1周围的四根辅丝2；
主丝1连接直流电源形成倒漏斗状射流过渡电弧，四根辅丝2在送丝轮驱动下在末端以旋转方式经过电弧3，然后熔化进入熔池并搅动熔池，同时在倒漏斗状射流过渡电弧共同作用下实现焊缝和侧壁的良好熔合；同时通过监测热影响区温度，动态调整四根辅丝2的送丝速度，可实现熔池温度的调节，防止热影响区组织粗化，达到提高熔敷速度同时提升焊接质量的效果。本发明利用多丝填充、熔池搅动及热影响区温度控制技术，可满足矿业装备大厚板高效高可靠性的焊接需求。
作为实施例的改进，当主丝1与直流电源连接时，熔滴以倒漏斗状射流过渡方式进入熔池，辅丝2遇到倒漏斗状电弧时熔化进入熔池，增加熔敷速率；主丝1的送丝速度由焊接电流决定，辅丝2的送丝速度根据热影响区外的温度检测动态调整。
作为实施例的改进，所述主丝1的直径为1.2-2.0mm，辅丝2的直径为1.0-1.6mm。
作为实施例的改进，所述主丝1为实心焊丝或金属粉芯药芯焊丝，提供电弧热及增加熔敷效率，辅丝2为添加少量镍(镍的质量分数3-5％)的金属粉芯药芯焊丝，增加熔化效率和降低韧脆转变温度，保证低温下具有良好的低温韧性。
作为实施例的改进，所述主丝1的电流控制在240-400A，电压控制在28-34V，焊接速度控制在100-400mm/min。
作为实施例的改进，按体积分数计，在焊接时的保护气体包括75-80％的Ar和20-25％的CO2。
作为实施例的改进，所述矿业装备大厚板母材为Q345和18CrNiMo，板厚为20-100mm。
实施例1-9
采用上述的矿业装备大厚板焊接方法，以下表1的焊接工艺参数进行试验：
保护气体为75-80％(体积分数)的Ar和20-25％(体积分数)的CO2混合气，板材尺寸为1000mmx300mm，板材根部预留间隙为3mm，底部为5mm厚Q345D钢性衬垫，焊接速度300-600mm/min。
焊接后板材的力学性能与工艺性能如下表2所示。
表1焊接工艺参数
表2力学性能与工艺性能
从表1及表2所示实施例的焊接工艺参数、力学性能、工艺性能可以得出：本发明的高效高可靠性的矿业装备大厚板焊接方法，使用75-80％的Ar和20-25％的CO2保护气体焊接1000mm*300mm*20-100mm厚的Q345D及18CrNiMo钢板，电弧稳定、焊缝成型良好、熔合良好、探伤合格、正反弯合格、熔敷效率高，熔敷金属和焊接接头综合性能优良，满足了矿业装备高效高可靠性的焊接要求。
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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高效高可靠性的矿业装备大厚板焊接方法，其特征在于，所述矿业装备大厚板的母材为Q345和18CrNiMo，板厚为20-100mm，采用单电源连接主丝（1）产生电弧（3），再通过电弧（3）熔化辅丝（2）；
具体包括以下步骤：
1）焊接时，主丝（1）与直流电源连接，产生倒漏斗状喷射过渡电弧；
2）主丝（1）外侧任意同一横截面上环绕四根辅丝（2），四根辅丝（2）以90°夹角对称、均匀环绕在主丝（1）周围，四根辅丝（2）在送丝轮驱动下在末端以旋转方式经过电弧（3），辅丝（2）遇到倒漏斗状电弧时熔化进入熔池并搅动熔池，同时通过监测热影响区温度，动态调整四根辅丝（2）的送丝速度，实现焊接过程。
2.根据权利要求1所述的一种高效高可靠性的矿业装备大厚板焊接方法，其特征在于，所述主丝（1）的直径为1.2-2.0mm，辅丝（2）的直径为1.0-1.6mm。
3.根据权利要求1所述的一种高效高可靠性的矿业装备大厚板焊接方法，其特征在于，所述主丝（1）为实心焊丝或金属粉芯药芯焊丝。
4.根据权利要求1所述的一种高效高可靠性的矿业装备大厚板焊接方法，其特征在于，所述辅丝（2）为添加镍的金属粉芯药芯焊丝。
5.根据权利要求1所述的一种高效高可靠性的矿业装备大厚板焊接方法，其特征在于，所述主丝（1）的电流控制在240-400A，电压控制在28-34V，焊接速度控制在100-400mm/min。
6.根据权利要求1所述的一种高效高可靠性的矿业装备大厚板焊接方法，其特征在于，以体积分数计，焊接时的保护气体包括75-80%的Ar和20-25%的CO2。
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