CN117139896A - 陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法 - Google Patents

陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及焊接工艺技术领域,尤其涉及一种陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法。具体包括步骤S1:在焊件上加工出V型的坡口,坡口的坡口角度为50°~60°,坡口的根部间隙为4mm~8mm。S2:在坡口背面粘接陶瓷衬垫。S3:采用焊接电流180A~200A和与焊接电流相适配的焊接电压及焊接速度在坡口内进行打底焊接,以形成设定厚度的打底焊缝。S4:在打底焊缝上按照船级社规范依次进行填充焊接和盖面焊接。坡口角度为50°~60°,有利于坡口的根部熔透,避免融合不良。坡口的根部间隙设置为4mm~8mm,使得焊件的背面焊缝具有足够的余高和宽度。采用上述焊接参数进行打底焊接,避免打底焊缝出现裂纹。

Description

陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接工艺技术领域,尤其涉及一种陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法。
背景技术
随着船舶、海洋平台装备的服役环境越来越恶劣,如低温环境、海浪冲击、碰撞等,对船舶、海洋平台的外板局部承力或受碰撞区域的冲击韧性提出了更高的要求,因此对外板钢材的焊接质量要求越来越高。
在船用钢板的拼板焊缝、分段总组对接焊缝、纵骨对接焊缝等一般采用陶瓷衬垫单面焊双面成型,并使用二氧化碳(CO2)作为保护气体,避免了钢板翻身、背面清根和焊接等工序,提高了焊接效率。然而常规焊接工艺尚没有提供陶瓷衬垫单面焊双面成型的操作规程或使用指导。在生产实际中,如果采用的焊接方法不正确、焊接工艺规范选择不当将会导致钢板的打底焊缝出现焊接裂纹、熔合不良、未融合等焊接缺陷,给船舶带来极大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法,以解决打底焊缝出现焊接裂纹、未熔合、熔合不良等质量缺陷的问题。
为达此目的,本发明所采用的技术方案是:
陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法,包括如下步骤:
S1:在焊件上加工出V型的坡口,所述坡口的坡口角度为50°~60°,所述坡口的根部间隙为4mm~8mm;
S2:在所述坡口背面粘接陶瓷衬垫;
S3:采用焊接电流180A~200A和与所述焊接电流相适配的焊接电压及焊接速度在所述坡口内进行打底焊接,以形成设定厚度的打底焊缝;
S4:在所述打底焊缝上按照船级社规范依次进行填充焊接和盖面焊接。
作为优选方案,在步骤S3中,采用右焊法进行打底焊接。
作为优选方案,当采用所述右焊法焊接时,在所述坡口内,焊枪以30°的右倾角度沿所述坡口宽度横向摆动。
作为优选方案,在步骤S3之前,测量所述根部间隙沿所述坡口长度方向的变化量;
在步骤S3中,当所述根部间隙变小时,降低所述焊接电流与所述焊接电压;当所述根部间隙变大时,提高所述焊接电流与所述焊接电压。
作为优选方案,在打底焊接时,所述打底焊缝的焊接接头之间通过快速热接法对接。
作为优选方案,所述打底焊缝中,相对接的两个焊接接头的停弧时间T≤2s。
作为优选方案,在步骤S3与S4之间,清理所述打底焊缝表面的焊渣。
作为优选方案,当所述打底焊缝的总长度L<1m时,在打底焊接完成后再清理所述打底焊缝表面的焊渣;当所述打底焊缝的总长度L≥1m时,在打底焊接进行的同时,清理之前形成的所述打底焊缝表面的焊渣并进行所述填充焊接。
作为优选方案,在步骤S3中,根据打底焊接的位置调节所述焊接电流,且平焊位置、横焊位置与立焊位置的所述焊接电流逐渐变小。
作为优选方案,所述平焊位置、所述横焊位置与所述立焊位置的焊接电流在180A与200A之间。
本发明的有益效果为:
本发明提出的陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法,通过将坡口的坡口角度设置为50°~60°,增大了焊接电弧的穿透力和可达性,有利于坡口的根部熔透,同时便于焊枪伸入坡口根部,避免坡口的根部融合不良。将坡口的根部间隙设置为4mm~8mm,使得焊件的背面焊缝具有足够的余高和宽度。采用焊接电流180A~200A和与焊接电流相适配的焊接电压及焊接速度在坡口内进行打底焊接,以形成设定厚度的打底焊缝,使得打底焊缝具有足够的厚度,避免打底焊缝出现裂纹缺陷。
附图说明
图1是本发明实施例提供的陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在船用钢板的拼板焊缝、分段总组对接焊缝、纵骨对接焊缝等一般采用陶瓷衬垫单面焊双面成型,并使用CO2作为保护气体,避免了钢板翻身、背面清根和焊接等工序,提高了焊接效率。然而常规焊接工艺尚没有提供陶瓷衬垫单面焊双面成型的操作规程或使用指导。在生产实际中,如果采用的焊接方法不正确、焊接工艺规范选择不当将会导致钢板的打底焊缝出现焊接裂纹、熔合不良、未融合等焊接缺陷,给船舶带来极大的安全隐患。
为解决上述问题,如图1所示,本实施例提出了一种陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法,具体包括如下步骤:
S1:在焊件上加工出V型的坡口,坡口的坡口角度为50°~60°,坡口的根部间隙为4mm~8mm。
S2:在坡口背面粘接陶瓷衬垫。
S3:采用焊接电流180A~200A和与焊接电流相适配的焊接电压及焊接速度在坡口内进行打底焊接,以形成设定厚度的打底焊缝。
S4:在打底焊缝上按照船级社规范依次进行填充焊接和盖面焊接。
本实施例的陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法通过将坡口的坡口角度设置为50°~60°,增大了焊接电弧的穿透力和可达性,有利于坡口的根部熔透,同时便于焊枪伸入坡口根部,避免坡口的根部融合不良。将坡口的根部间隙设置为4mm~8mm,使得焊件的背面焊缝具有足够的余高和宽度。采用焊接电流180A~200A和与焊接电流相适配的焊接电压及焊接速度在坡口内进行打底焊接,以形成设定厚度的打底焊缝,使得打底焊缝具有足够的厚度,避免打底焊缝出现裂纹缺陷。
在步骤S1中,可以通过机械刨边的方式在焊件上加工出坡口,然后再对坡口面的氧化层和杂质进行清理。在步骤S2中,将陶瓷衬垫的中心线对准坡口宽度方向的中心线。
需要说明的是,在步骤S3中,采用右焊法进行打底焊接。例如在平焊、平角焊、横对接焊时均采用右焊法,右焊法(即后退焊法)是指焊接过程中,从一条焊缝的左端向右端焊接,焊嘴在焊丝前面,保证焊接过程中有良好的气体保护性。右焊法的焊接速度较快,能够得到较好的熔深,保证打底焊缝具有足够的厚度,避免裂纹的产生。
进一步地,当采用右焊法焊接时,在坡口内,焊枪以30°的右倾角度沿坡口宽度横向摆动。当焊枪的右倾角保持在30°左右时,焊枪的电弧热量集中在熔池根部,避免打底焊缝出现未熔合的情况。同时根据打底焊缝的宽度进行适当的横向摆动,有利于打底焊缝两侧的充分融合。
在打底焊缝的焊接过程中,焊接电流应该由板厚、焊接位置、接头型式、焊丝直径等因素来综合决定。在步骤S3中,根据打底焊接的位置调节焊接电流,且平焊位置、横焊位置与立焊位置的焊接电流逐渐变小,且平焊位置、横焊位置与立焊位置的焊接电流在180A与200A之间,不宜过大或过小。当焊接电流过大时,焊丝送丝速度加快,熔池熔敷金属增加,为了保证焊缝根部的熔合良好,需加快焊接速度,焊接速度加快容易导致焊缝厚度不足易产生裂纹。反之,当焊接电流过小时,焊接速度下降,降低了焊接效率。本实施例以平焊位置为例,焊接电流为190A~200A,打底焊缝的深度一般为5mm~6mm,以保证打底焊缝具有足够的厚度,增加打底焊缝的横截面积,避免产生纵向裂纹。
在打底焊缝的焊接过程中,焊接电压的大小主要取决于焊接电流,两者必须相匹配。在CO2气体保护焊焊接打底焊缝时,焊接电压随着焊接电流的增减而相应增减,不宜过高或过低。当焊接电压过高时,熔敷金属填充量减少,容易导致焊接过程送丝不稳定、产生气孔、打底焊缝反面成型余高降低,并产生严重的飞溅。当焊接电压过低时,焊丝不能得到充分的熔化,容易导致焊丝爆断的现象,同时会出现未熔合、未焊透的焊接缺陷,严重影响焊接质量。
在打底焊缝的焊接过程中,焊接速度应与焊接电流、焊接电压相匹配,当焊接电流和焊接电压增大时,焊接速度增快;反之,当焊接电流和焊接电压减小时,焊接速度减慢。需要注意的是,由于陶质衬垫本身不导电,若焊接速度过快时,焊丝容易与陶瓷衬垫直接接触,造成焊接过程不稳定;若焊接速度过慢时,金属熔化量增加,焊接电弧难以潜入坡口的根部,打底焊缝的根部熔合不良。
进一步地,在步骤S3与S4之间,清理打底焊缝表面的焊渣,以便于后续在打底焊缝上按照船级社规范依次进行填充焊接和盖面焊接,避免填充焊缝出现气孔、夹渣等焊接缺陷,提高了焊接质量。
具体地,当打底焊缝的总长度L<1m时,在打底焊接完成后再清理打底焊缝表面的焊渣;当打底焊缝的总长度L≥1m时,在打底焊接进行的同时,清理之前形成的打底焊缝表面的焊渣并进行填充焊接。具体地,当打底焊缝的总长度在1m以下时,在打底焊缝成型后及时清理打底焊缝表面的焊渣,并立即进行填充层的焊接。当打底焊缝的总长在1m以上时,可以通过增加焊接人员的方式,即一个焊接人员焊接打底焊缝,另一个焊接人员同时在成型的打底焊缝上进行清洁和填充焊缝的焊接,从而缩短焊缝的冷却时间,避免打底焊缝冷却时间过长因收缩应力产生裂纹,提高焊接质量。
在CO2气体保护焊焊接打底焊缝时,焊丝直径小,焊接电流小,陶瓷衬垫和焊件快速散热作用,焊缝冷却较快,熄弧后停顿时间过长会产生直径较大的收缩气孔。因此,在打底焊接时,打底焊缝的焊接接头之间通过快速热接法对接,尽量缩短停弧时间,避免熄弧后停顿时间过长导致收缩气孔的产生。
具体地,在打底焊缝中,相对接的两个焊接接头的停弧时间T≤2s,从而保证焊接接头良好的对接,提高打底焊缝的连续性和完整性。
在打底焊缝的生产焊接过程中,坡口的根部间隙沿坡口长度方向存在一定的差异,须在焊接工艺规程(WPS)允许范围内根据根部间隙的大小进行适当的焊接工艺参数调整。具体地,在步骤S3之前,测量根部间隙沿坡口长度方向的变化量。在步骤S3中,当根部间隙变小时,降低焊接电流与焊接电压;当根部间隙变大时,提高焊接电流与焊接电压。
在本实施例中,以平焊位置为例,在步骤S3中,当根部间隙变小时,焊接电流180A,焊接电压23V~24V。当根部间隙变大时,焊接电流200A,焊接电压24V~25V。在其他实施例中,还可以根据焊接规程与实际焊接情况灵活调整焊接电流与焊接电压的具体数值,只需能够保证打底焊缝具有足够的厚度,避免产生裂纹即可。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性,本发明不受上述实施方式限制,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还有各种变化和改变,这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:在焊件上加工出V型的坡口,所述坡口的坡口角度为50°~60°,所述坡口的根部间隙为4mm~8mm;
S2:在所述坡口背面粘接陶瓷衬垫;
S3:采用焊接电流180A~200A和与所述焊接电流相适配的焊接电压及焊接速度在所述坡口内进行打底焊接,以形成设定厚度的打底焊缝;
S4:在所述打底焊缝上按照船级社规范依次进行填充焊接和盖面焊接。
2.根据权利要求1所述的陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法,其特征在于,在步骤S3中,采用右焊法进行打底焊接。
3.根据权利要求2所述的陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法,其特征在于,当采用所述右焊法焊接时,在所述坡口内,焊枪以30°的右倾角度沿所述坡口宽度横向摆动。
4.根据权利要求1所述的陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法,其特征在于,在步骤S3之前,测量所述根部间隙沿所述坡口长度方向的变化量;
在步骤S3中,当所述根部间隙变小时,降低所述焊接电流与所述焊接电压;当所述根部间隙变大时,提高所述焊接电流与所述焊接电压。
5.根据权利要求1所述的陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法,其特征在于,在打底焊接时,所述打底焊缝的焊接接头之间通过快速热接法对接。
6.根据权利要求5所述的陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法,其特征在于,所述打底焊缝中,相对接的两个焊接接头的停弧时间T≤2s。
7.根据权利要求1所述的陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法,其特征在于,在步骤S3与S4之间,清理所述打底焊缝表面的焊渣。
8.根据权利要求7所述的陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法,其特征在于,当所述打底焊缝的总长度L<1m时,在打底焊接完成后再清理所述打底焊缝表面的焊渣;当所述打底焊缝的总长度L≥1m时,在打底焊接进行的同时,清理之前形成的所述打底焊缝表面的焊渣并进行所述填充焊接。
9.根据权利要求1所述的陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法,其特征在于,在步骤S3中,根据打底焊接的位置调节所述焊接电流,且平焊位置、横焊位置与立焊位置的所述焊接电流逐渐变小。
10.根据权利要求9所述的陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接方法,其特征在于,所述平焊位置、所述横焊位置与所述立焊位置的焊接电流在180A与200A之间。
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