CN115365607A - 一种用于厚板t形接头的焊接装置及其焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于厚板T形接头的焊接装置，所述装置包括焊接支架、腹板、翼板，所述翼板包括下翼板、上翼板，所述下翼板、上翼板分别位于所述腹板的两端，所述下翼板与所述腹板的一端之间形成第一T形接头，所述上翼板与所述腹板的另一端之间形成第二T形接头，所述腹板与所述第一T形接头和所述第二T形接头整体构成H型钢，所述焊接支架上设置有第一垫块、第二垫块，所述腹板与所述接头的交接处形成有正面打底层、背面打底层。本发明在常用的焊接支架上通过设置第一垫块、第二垫块，将腹板翻转至与竖直线成55°的状态，使电弧更容易达到坡口底部，且更有利于电弧熔透坡口。
Description
技术领域
本发明涉及厚板T形接头焊接技术领域，具体为一种用于厚板T形接头的焊接装置及其焊接方法。
背景技术
近年来，随着焊接技术的不断发展，国内厚板T形接头熔透焊接工艺也得到不断改进和优化。但总体来看，此类焊缝的焊接技术(工艺)发展比较缓慢，现有焊接工艺存在生产效率低、焊接劳动强度大、焊缝质量合格率偏低等缺点。因此，对很多企业来说，厚板T形接头熔透焊接仍然是一个技术难题。
目前，国内钢结构制造企业一般采用碳弧气刨清根法、预留间隙打底法、陶瓷衬垫法等三种焊接工艺。碳弧气刨清根法存在气刨清根工作量大、工作环境恶劣、辅材消耗量大，构件焊接变形大、工期长及生产效率极低等缺点。预留间隙打底法缺点是坡口内垫铁需要气刨清除且须重新打磨坡口，垫铁清除后坡口收缩导致间隙变小，引起打底焊未熔透等问题。陶瓷衬垫法存在背面填充焊剂繁琐、操作复杂、陶瓷衬垫价格贵等缺点。
针对厚板T形接头熔透焊接，通过大量研究和实验，在厚板T形接头坡口形式、坡口加工和焊接方法等方面进行了一些了改进和优化，获得了一种高效的焊接方法。
发明内容
本发明的目的在于提高一种用于厚板T形接头的焊接装置及其焊接方法，从而现有的由于埋弧焊接时无法观察到坡口和熔池，因此非常容易出现偏弧情况而造成未熔合和未焊透等缺陷问题；
为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：
本发明的一个目的在于提供一种用于厚板T形接头的焊接装置，
所述装置包括焊接支架、腹板、翼板，所述翼板包括下翼板、上翼板，所述下翼板、上翼板分别位于所述腹板的两端，所述下翼板与所述腹板的一端之间形成第一T形接头，所述上翼板与所述腹板的另一端之间形成第二T形接头，所述腹板与所述第一T形接头和所述第二T形接头整体构成H型钢，所述焊接支架包括支架一面、支架二面，所述支架一面与所述支架二面的交接处设置有第一垫块，所述支架二面的侧壁设置有第二垫块，所述下翼板的下端位于所述第一垫块上，所述上翼板的下端位于所述第二垫块上，所述腹板与所述接头的交接处形成有正面打底层、背面打底层，所述正面打底层位于所述背面打底层的上方，所述正面打底层采用埋弧焊通过埋弧焊丝使所述腹板与所述下翼板、上翼板焊接固定，所述背面打底层采用气体保护焊通过埋弧焊丝使所述腹板与所述下翼板、上翼板焊接固定。
可选的，所述焊接支架的一侧设置有摄像头，所述摄像头用以对所述腹板与所述下翼板、上翼板焊接过程实时拍摄记录，所述焊接支架的一侧还设置有显示屏，所述显示屏与所述摄像头通过数据线连接，所述显示屏用以实时显示所述摄像头拍摄的画面。
可选的，所述焊接支架设置为船型焊，所述支架一面与所述支架二面之间呈九十度夹角。
本发明的另一个目的在于提供一种用于厚板T形接头的焊接方法，
所述焊接方法用以将所述腹板与所述下翼板、上翼板焊接固定，所述焊接方法包括以下步骤：
S1：腹板处理，腹板厚度≥20mm时，为减少焊接坡口填充量，开双面组合坡口，为提高坡口加工效率，同时为保证坡口底部加工精度，先采用火焰切割，将腹板切割成K坡口，然后用J形坡口机将K形坡口底部加工成J形坡口，形成双面组合坡口；
S2：腹板固定，再将腹板的两端双面组合坡口先一步与下翼板、上翼板采用点焊缝固定；
S3：最后再将固定后的腹板、下翼板、上翼板放置在焊接支架上，放置过程中，首先将下翼板的下端放置在第一垫块的上端，上翼板的下端放置在第二垫块的上端，由于腹板与下翼板、上翼板成为一个整体，可将腹板的一端翻转至与埋弧焊丝成55°的状态，这样电弧就更容易达到坡口底部，且更有利于电弧熔透坡口，翻转完成后，正面打底层采用埋弧焊通过埋弧焊丝使所述腹板与所述下翼板、上翼板焊接固定，背面打底层采用气体保护焊通过埋弧焊丝使所述腹板与所述下翼板、上翼板焊接固定。
可选的，所述摄像头用以实时拍摄所述背面打底层的焊接过程，根据焊接区域颜色变化判断电弧是否偏向腹板或接头，操作人员及时调整埋弧焊丝位置，确保电弧始终指向坡口底部且保证所述背面打底层焊缝焊透。
可选的，所述气体保护焊采用80％Ar+20％Co2气体保护焊，所述80％Ar+20％Co2气体保护焊具有焊熔深大、飞溅小和热输入量小的特点，用于背面打底层焊接时，容易将底部的J形坡口钝边熔透，同时不需要再次清理坡口。
本发明有益效果
(1)本发明腹板坡口采用联合加工方法，先采用火焰切割，将腹板切割成K形坡口，钝边预留少量的机械加工余量，然后用J形坡口机将K形坡口底部加工成J形坡口，形成双面组合坡口，既提高了生产效率，又保证了底部坡口精度。
(2)本发明T形接头焊接采用80％Ar+20％Co2气体保护焊和埋弧焊相结合的方法，80％Ar+20％Co2气体保护焊具有焊熔深大、飞溅小和热输入量小等特点，用于背面打底层焊接时，容易将底部的J形坡口钝边熔透，同时不需要再次清理坡口。而埋弧焊焊接效率高，盖面后焊缝成形美观。
(3)本发明在常用的焊接支架上通过设置第一垫块、第二垫块，将腹板翻转至与竖直线成55°的状态，使电弧更容易达到坡口底部，且更有利于电弧熔透坡口。
(4)本发明摄像头用以实时拍摄所述背面打底层的焊接过程，根据焊接区域颜色变化判断电弧是否偏向腹板或接头，操作人员及时调整埋弧焊丝位置，确保电弧始终指向坡口底部且保证所述背面打底层焊缝焊透。
附图说明
图1为本发明焊接过程中示意图。
图2为本发明组合坡口成型结构示意图。
附图标记说明：1-腹板，2-下翼板，3-上翼板，4-支架一面，5-支架二面，6-第一垫块，7-第二垫块，8-背面打底层，9-埋弧焊丝，10-摄像头，11-显示屏，12-数据线，13-火焰切割，14-J形坡口，15-组合坡口。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所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
如图1-图2所示，本发明的一个目的在于提供一种用于厚板T形接头的焊接装置，
所述装置包括焊接支架、腹板1、翼板，所述翼板包括下翼板2、上翼板3，所述下翼板2、上翼板3分别位于所述腹板1的两端，所述下翼板2与所述腹板1的一端之间形成第一T形接头，所述上翼板3与所述腹板1的另一端之间形成第二T形接头，所述腹板1与所述第一T形接头和所述第二T形接头整体构成H型钢，所述焊接支架包括支架一面4、支架二面5，所述支架一面4与所述支架二面5的交接处设置有第一垫块6，所述支架二面5的侧壁设置有第二垫块7，所述下翼板2的下端位于所述第一垫块6上，所述上翼板3的下端位于所述第二垫块7上，所述腹板1与所述接头的交接处形成有正面打底层、背面打底层8，所述正面打底层位于所述背面打底层8的上方，所述正面打底层采用埋弧焊通过埋弧焊丝9使所述腹板1与所述下翼板2、上翼板3焊接固定，所述背面打底层8采用气体保护焊通过埋弧焊丝9使所述腹板1与所述下翼板2、上翼板3焊接固定，
所述焊接支架的一侧设置有摄像头10，所述摄像头10用以对所述腹板1与所述下翼板2、上翼板3焊接过程实时拍摄记录，所述焊接支架的一侧还设置有显示屏11，所述显示屏11与所述摄像头10通过数据线12连接，所述显示屏11用以实时显示所述摄像头10拍摄的画面；
所述焊接支架设置为船型焊，所述支架一面4与所述支架二面5之间呈九十度夹角，船型焊便于腹板1在焊接过程中调节其角度，使电弧更容易达到坡口底部，且更有利于电弧熔透坡口；
将固定后的腹板1、下翼板2、上翼板3放置在焊接支架上，放置过程中，首先将下翼板2的下端放置在第一垫块6的上端，上翼板3的下端放置在第二垫块7的上端，由于腹板1与下翼板2、上翼板3成为一个整体，可将腹板1的一端翻转至与埋弧焊丝9成55°的状态，这样电弧就更容易达到坡口底部，且更有利于电弧熔透坡口，翻转完成后，正面打底层采用埋弧焊通过埋弧焊丝9使所述腹板1与所述下翼板2、上翼板3焊接固定，背面打底层8采用气体保护焊通过埋弧焊丝9使所述腹板1与所述下翼板2、上翼板3焊接固定；
本发明的的另一个目的在于提供一种用于厚板T形接头的焊接方法，
所述焊接方法用以将所述腹板1与所述下翼板2、上翼板3焊接固定，所述焊接方法包括以下步骤：
S1：腹板1处理，腹板1厚度≥20mm时，为减少焊接坡口填充量，开双面组合坡口，钝边留1mm左右，为提高坡口加工效率，同时为保证坡口底部加工精度，先采用火焰切割13，将腹板1切割成K坡口，钝边预留少量的机械加工余量(如2mm左右)，然后用J形坡口机将K形坡口底部加工成J形坡口14，形成双面组合坡口15；
S2：腹板1固定，再将腹板1的两端双面组合坡口先一步与下翼板2、上翼板3采用点焊缝固定，点焊缝间距为500mm左右，点焊缝质量应与该接头焊缝要求一致；
S3：最后再将固定后的腹板1、下翼板2、上翼板3放置在焊接支架上，放置过程中，首先将下翼板2的下端放置在第一垫块6的上端，上翼板3的下端放置在第二垫块7的上端，由于腹板1与下翼板2、上翼板3成为一个整体，可将腹板1的一端翻转至与埋弧焊丝9成55°的状态，这样电弧就更容易达到坡口底部，且更有利于电弧熔透坡口，翻转完成后，正面打底层采用埋弧焊通过埋弧焊丝9使所述腹板1与所述下翼板2、上翼板3焊接固定，背面打底层8采用气体保护焊通过埋弧焊丝9使所述腹板1与所述下翼板2、上翼板3焊接固定。
所述摄像头10用以实时拍摄所述背面打底层8的焊接过程，根据焊接区域颜色变化判断电弧是否偏向腹板1或接头，操作人员及时调整埋弧焊丝9位置，确保电弧始终指向坡口底部且保证所述背面打底层8焊缝焊透；
所述气体保护焊采用80％Ar+20％Co2气体保护焊，所述80％Ar+20％Co2气体保护焊具有焊熔深大、飞溅小和热输入量小的特点，用于背面打底层8焊接时，容易将底部的J形坡口钝边熔透，同时不需要再次清理坡口。
T形接头组合焊缝分为打底层、填充层和盖面层3部分。传统的方法通常采用二氧化碳气体保护焊打底，飞溅较大。且因坡口较深，清理飞溅等困难。而采用埋弧焊打底时，由于埋弧焊接时无法观察到坡口和熔池，因此非常容易出现偏弧情况而造成未熔合和未焊透等缺陷；
本发明采用80％Ar+20％Co2气体保护焊用于背面打底层8，80％Ar+20％Co2气体保护焊具有熔深大、飞溅小等特点。正面打底层采用埋弧焊，为保证T形接头焊透和防止埋弧焊偏弧，H型钢焊接采用如图2所示装置；
正面打底层、背面打底层8焊接完成以后，进行正、背面填充层和盖面层焊接，均采用埋弧焊，埋弧焊填充效率高，且盖面后焊缝成形美观。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于厚板T形接头的焊接装置，其特征在于，
所述装置包括焊接支架、腹板、翼板，所述翼板包括下翼板、上翼板，所述下翼板、上翼板分别位于所述腹板的两端，所述下翼板与所述腹板的一端之间形成第一T形接头，所述上翼板与所述腹板的另一端之间形成第二T形接头，所述腹板与所述第一T形接头和所述第二T形接头整体构成H型钢，所述焊接支架包括支架一面、支架二面，所述支架一面与所述支架二面的交接处设置有第一垫块，所述支架二面的侧壁设置有第二垫块，所述下翼板的下端位于所述第一垫块上，所述上翼板的下端位于所述第二垫块上，所述腹板与所述接头的交接处形成有正面打底层、背面打底层，所述正面打底层位于所述背面打底层的上方，所述正面打底层采用埋弧焊通过埋弧焊丝使所述腹板与所述下翼板、上翼板焊接固定，所述背面打底层采用气体保护焊通过埋弧焊丝使所述腹板与所述下翼板、上翼板焊接固定。
2.根据权利要求1所述的一种用于厚板T形接头的焊接装置，其特征在于，
所述焊接支架的一侧设置有摄像头，所述摄像头用以对所述腹板与所述下翼板、上翼板焊接过程实时拍摄记录，所述焊接支架的一侧还设置有显示屏，所述显示屏与所述摄像头通过数据线连接，所述显示屏用以实时显示所述摄像头拍摄的画面。
3.根据权利要求1所述的一种用于厚板T形接头的焊接装置，其特征在于，
所述焊接支架设置为船型焊，所述支架一面与所述支架二面之间呈九十度夹角。
4.根据权利要求1至3任一项所述一种用于厚板T形接头的焊接方法，其特征在于，
所述焊接方法用以将所述腹板与所述下翼板、上翼板焊接固定，所述焊接方法包括以下步骤：
S1：腹板处理，腹板厚度≥20mm时，为减少焊接坡口填充量，开双面组合坡口，为提高坡口加工效率，同时为保证坡口底部加工精度，先采用火焰切割，将腹板切割成K坡口，然后用J形坡口机将K形坡口底部加工成J形坡口，形成双面组合坡口；
S2：腹板固定，再将腹板的两端双面组合坡口先一步与下翼板、上翼板采用点焊缝固定；
S3：最后再将固定后的腹板、下翼板、上翼板放置在焊接支架上，放置过程中，首先将下翼板的下端放置在第一垫块的上端，上翼板的下端放置在第二垫块的上端，由于腹板与下翼板、上翼板成为一个整体，可将腹板的一端翻转至与埋弧焊丝成55°的状态，这样电弧就更容易达到坡口底部，且更有利于电弧熔透坡口，翻转完成后，正面打底层采用埋弧焊通过埋弧焊丝使所述腹板与所述下翼板、上翼板焊接固定，背面打底层采用气体保护焊通过埋弧焊丝使所述腹板与所述下翼板、上翼板焊接固定。
5.根据权利要求4所述的一种用于厚板T形接头的焊接方法，其特征在于，
所述摄像头用以实时拍摄所述背面打底层的焊接过程，根据焊接区域颜色变化判断电弧是否偏向腹板或接头，操作人员及时调整埋弧焊丝位置，确保电弧始终指向坡口底部且保证所述背面打底层焊缝焊透。
6.根据权利要求4所述的一种用于厚板T形接头的焊接方法，其特征在于，
所述气体保护焊采用80％Ar+20％Co2气体保护焊，所述80％Ar+20％Co2气体保护焊具有焊熔深大、飞溅小和热输入量小的特点，用于背面打底层焊接时，容易将底部的J形坡口钝边熔透，同时不需要再次清理坡口。
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