CN204295100U - 扩大三丝fcb法焊接范围的焊接布局结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构。解决无法进行超厚钢板焊接的问题。本实用新型包括两块相对接的钢板，两块钢板的对接口为Y型坡口，对接口的两端设置引熄弧板，引熄弧板的内侧开设半V型坡口，半V型坡口连通Y型坡口，Y型坡口的上方设置焊接机头，焊接机头的第一导电嘴距钢板表面为一阶高度，第二导电嘴距钢板表面为二阶高度，第三导电嘴距离钢板表面为三阶高度，一阶高度、二阶高度、三阶高度的高度值逐级增加，第一焊丝与第二焊丝之间为一级间距，第二焊丝与第三焊丝之间为二级间距，二级间距的宽度值大于一级间距的宽度值。本实用新型实现三丝FCB法对超厚钢板的扩大使用，得到了质量优良的焊缝。

Description

扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构

技术领域

本实用新型属于焊接技术领域，涉及一种针对三丝FCB法焊接的扩大方式，特别是一种扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构。

背景技术

现代化造船的船舶企业，呈现流水线式造船，其中，平面分段流水线是其中最重要的部分之一。在平面分段流水线上，从钢板的装配、定位、拼板焊接、T型材定位装配、纵骨焊接等，钢板焊接涉及多个流程，其中，三丝FCB法拼板焊接的焊接能力直接决定了流水线的使用范围。

三丝FCB法即为焊剂铜衬垫法的焊接方式，日本神户制钢设计的三丝FCB法焊接，其设计板厚为10-35mm。而目前建造的25万吨矿砂船，甲板为38mm厚的DH36钢板，进而38mm的钢板厚度超出了现有三丝FCB法设备的设计能力。如另外采用单丝埋弧自动焊进行翻身拼板焊接，目前的厂房高度和厂房吊车吊装能力又存在限制。

因此，只有采用350T或600T的吊车下才能满足单丝埋弧自动焊的使用要求，同时还需要在该区域安装构件，进而导致该区域的工作量急剧提高，造成工作量失衡，严重影响船舶的建造进度，大大延长船舶的建造周期。因此，38mm甲板分段的建造对现状情况下生产是一个挑战，如果研究扩大三丝FCB法的使用范围，利用现有设备设施完成甲板分段的流水式建造对生产和经营具有重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种通过改变对接结构，且调整焊接布局，优化焊接规范，进而实现焊接厚度提升的扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构，包括两块相对接的钢板，两块钢板的对接口为Y型坡口，所述对接口的两端设置引熄弧板，所述引熄弧板的内侧开设半V型坡口，所述半V型坡口连通上述Y型坡口，所述Y型坡口的上方设置焊接机头，所述焊接机头包括第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极呈倾斜设置，所述第二电极与第三电极呈竖直设置，所述第一电极具有的第一导电嘴距离钢板表面为一阶高度，所述第二电极具有的第二导电嘴距离钢板表面为二阶高度，所述第三电极具有的第三导电嘴距离钢板表面为三阶高度，所述一阶高度、二阶高度、三阶高度的高度值逐级增加，所述第一导电嘴的底部设置第一焊丝，所述第二导电嘴的底部设置第二焊丝，所述第三导电嘴的底部设置第三焊丝，所述第一焊丝与第二焊丝之间为一级间距，所述第二焊丝与第三焊丝之间为二级间距，所述二级间距的宽度值大于一级间距的宽度值。

本扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构中，通过在引弧端和熄弧端均设置引熄弧板，并在引熄弧板上开设连通对接口的半V型坡口，一方面可以保证焊接时熔池的顺利过渡，避免焊穿；另一方面还可以对钢板进行强制固定，以避免焊接产生的应力将焊缝拉裂。第一电极的第一导电嘴距离钢板表面的一阶高度为35mm；第二电极的第二导电嘴距离钢板表面的二阶高度为40mm；第三电极的第三导电嘴距离钢板表面的三阶高度为45mm。第一焊丝与第二焊丝之间的一级间距为35mm，第二焊丝与第三焊丝之间的二级间距为130mm。

在上述的扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构中，所述Y型坡口的上部坡口角度为38°～42°；所述Y型坡口的下部立缝高度为7mm～8mm，间隙为0mm～1mm。Y型坡口的下部立缝为钝边，该钝边处于7mm～8mm的厚度范围内利于形成优良焊缝，保障超厚钢板的对接强度。

在上述的扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构中，所述半V型坡口的角度为55°～60°。

在上述的扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构中，所述钢板的对接口形成焊缝，所述焊缝的长度为350mm～400mm。

在上述的扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构中，所述第一电极包括第一连杆，所述第一连杆的底端开设螺纹孔，所述第一导电嘴的顶部设置连接柱，所述连接柱的外周攻有外螺纹，所述第一连杆与第一导电嘴形成螺纹装配；所述第二电极包括第二连杆，所述第二连杆的底端开设螺纹孔，所述第二导电嘴的顶部设置连接柱，所述连接柱的外周攻有外螺纹，所述第二连杆与第二导电嘴形成螺纹装配；所述第三电极包括第三连杆，所述第三连杆的底端开设螺纹孔，所述第三导电嘴的顶部设置连接柱，所述连接柱的外周攻有外螺纹，所述第三连杆与第三导电嘴形成螺纹装配。

在焊接大于35mm的钢板时，因增大了焊接厚度，进而延长了焊接时间，致使原设计导电嘴与原设计连杆因过度发热而粘连，故更换导电嘴时，只能与连杆一起更换，由此浪费时间、增加成本。经过研究，通过增加螺纹配合的长度而增加两者接触面积的方式，来解决发热粘连的问题。但原设计中导电嘴是内丝，长度为20mm，受其外形的影响，故增加内丝的长度有困难；因此，将原有的内外丝布局进行调整，将导电嘴设计为外丝，连杆设计为内丝，内外丝的配合长度由原来的20mm增长至25mm，在实际使用中，未再发生粘连现象，使用效果非常好，由此既满足了使用要求，又降低了生产成本。

扩大三丝FCB法焊接范围的焊接工艺方法，包括以下步骤：

1)、将两块厚度大于35mm的钢板相对接，在对接口处切割出Y型坡口；

2)、在两块钢板的对接口两端分别设置一块引熄弧板，在引熄弧板与钢板的接触侧切割出半V型坡口，使半V型坡口的凹腔连通Y型坡口的端口；半V型坡口顶面与Y型坡口的顶面焊接至平齐。

3)、将焊接机头调整到一端的引熄弧板上，并使焊接机头对准Y型坡口的中心位置，即对准焊缝中心位置；进一步调节第一电极、第二电极和第三电极的位置关系；

4)、选择合适的焊接规范，包括电流参数、电压参数；选择焊丝规格和焊接速度；

5)、在第一焊丝、第二焊丝和钢板之间添加引弧棉来进行引弧；添加引弧棉能够帮助焊接初的引弧工序。

6)、开始焊接，先启动第一电极和第二电极进行同步焊接，两个电极在焊缝中形成一个焊接熔池，在第三电极到达第一电极、第二电极的引弧位置时，启动第三电极进行焊接，第三电极形成独立的焊接熔池；在焊接结束前，第一电极和第二电极焊接至另一端的引熄弧板中部时进行熄弧，但焊接机头继续前进，直至第三电极焊接至第一电极、第二电极的熄弧位置时进行熄弧，结束焊接操作。

在上述的扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构中，在Y型坡口的两端进行多层阶梯封焊，所述多层阶梯封焊包括由底层向上逐层焊接的操作步骤。多层阶梯封焊的焊接层数根据钢板厚度的不同而变化。采用多层阶梯封焊的形式对焊缝的端部进行强制固定，该设计以增加引熄弧两端的焊接强度，避免因应力集中和热胀冷缩而引起终端裂纹现象，得到了质量优良的焊缝。

在上述的扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构中，所述多层阶梯封焊的最上层焊层的表面低于钢板上表面2mm～3mm。

在上述的扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构中，选择第一电极的电流、电压为1500AΧ35V，第一焊丝的直径为Φ4.8mm；第二电极的电流、电压为1250AΧ40V,第二焊丝的直径为Φ4.8mm；第三电极的电流、电压为1360AΧ42V,第三焊丝的直径为Φ6.4mm，焊接速度为43cm/min。要根据钢板不同的板厚来选择对应的焊接参数，进而保证焊缝的成型质量，上述各项具体焊接参数，尤其针对板厚为38mm的钢板使用。通过三个电极和速度的相互配合，得到了优良的成型外观，并避免了未焊透、焊穿、填充不满等缺陷。

与现有技术相比，本扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构选择合适的坡口型式，确定合适的钝边大小，确定合适的角度大小，增加了焊接规范，配合电极的布局方式及焊接方式，实现三丝FCB法对超厚钢板的扩大使用；同时采用了多层阶梯封焊的形式来解决了终端裂纹问题，得到了质量优良的焊缝；还避免了焊接过程中的翻板问题，大幅度的提高了生产效率。

附图说明

图1是本扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构中Y型坡口结构图。

图2是本扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构中接口对接俯视图。

图3是本扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构中接口对接正视图。

图4是本扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构中电极布局图。

图中，1、钢板；2、Y型坡口；2a、钝边；3、引熄弧板；4、半V型坡口；5、第一电极；5a、第一连杆；5b、第一导电嘴；5c、第一焊丝；6、第二电极；6a、第二连杆；6b、第二导电嘴；6c、第二焊丝；7、第三电极；7a、第三连杆；7b、第三导电嘴；7c、第三焊丝。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1至图4所示，本扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构包括两块相对接的钢板1。

两块钢板1的对接口为Y型坡口2，对接口的两端设置引熄弧板3，引熄弧板3的内侧开设半V型坡口4，半V型坡口4连通上述Y型坡口2。通过在引弧端和熄弧端均设置引熄弧板3，并在引熄弧板3上开设连通对接口的半V型坡口4，一方面可以保证焊接时熔池的顺利过渡，避免焊穿；另一方面还可以对钢板1进行强制固定，以避免焊接产生的应力将焊缝拉裂。

Y型坡口2的上方设置焊接机头，焊接机头包括第一电极5、第二电极6和第三电极7。第一电极5呈倾斜设置，第二电极6与第三电极7呈竖直设置。第一电极5具有的第一导电嘴5b距离钢板1表面为一阶高度，第二电极6具有的第二导电嘴6b距离钢板1表面为二阶高度，第三电极7具有的第三导电嘴7b距离钢板1表面为三阶高度，一阶高度、二阶高度、三阶高度的高度值逐级增加。第一导电嘴5b的底部设置第一焊丝5c，第二导电嘴6b的底部设置第二焊丝6c，第三导电嘴7b的底部设置第三焊丝7c，第一焊丝5c与第二焊丝6c之间为一级间距，第二焊丝6c与第三焊丝7c之间为二级间距，二级间距的宽度值大于一级间距的宽度值。

Y型坡口2的上部坡口角度为38°～42°；Y型坡口2的下部立缝高度为7mm～8mm，间隙为0mm～1mm。Y型坡口2的下部立缝为钝边2a，该钝边2a处于7mm～8mm的厚度范围内利于形成优良焊缝，保障超厚钢板1的对接强度。半V型坡口4的角度为55°～60°。钢板1的对接口形成焊缝，该焊缝的长度为350mm～400mm。

第一电极5包括第一连杆5a，第一连杆5a的底端开设螺纹孔，第一导电嘴5b的顶部设置连接柱，连接柱的外周攻有外螺纹，第一连杆5a与第一导电嘴5b形成螺纹装配；第二电极6包括第二连杆6a，第二连杆6a的底端开设螺纹孔，第二导电嘴6b的顶部设置连接柱，连接柱的外周攻有外螺纹，第二连杆6a与第二导电嘴6b形成螺纹装配；第三电极7包括第三连杆7a，第三连杆7a的底端开设螺纹孔，第三导电嘴7b的顶部设置连接柱，连接柱的外周攻有外螺纹，第三连杆7a与第三导电嘴7b形成螺纹装配。

在焊接大于35mm的钢板1时，因增大了焊接厚度，进而延长了焊接时间，致使原设计导电嘴与原设计连杆因过度发热而粘连，故更换导电嘴时，只能与连杆一起更换，由此浪费时间、增加成本。经过研究，通过增加螺纹配合的长度而增加两者接触面积的方式，来解决发热粘连的问题。但原设计中导电嘴是内丝，长度为20mm，受其外形的影响，故增加内丝的长度有困难；因此，将原有的内外丝布局进行调整，将导电嘴设计为外丝，连杆设计为内丝，内外丝的配合长度由原来的20mm增长至25mm，在实际使用中，未再发生粘连现象，使用效果非常好，由此既满足了使用要求，又降低了生产成本。

扩大三丝FCB法焊接范围的焊接工艺方法，包括以下步骤：

1)、将两块厚度大于35mm的钢板1相对接，在对接口处切割出Y型坡口2。

2)、在两块钢板1的对接口两端分别设置一块引熄弧板3，在引熄弧板3与钢板1的接触侧切割出半V型坡口4，使半V型坡口4的凹腔连通Y型坡口2的端口；

其中半V型坡口4顶面与Y型坡口2的顶面焊接至平齐。

3)、将焊接机头调整到一端的引熄弧板3上，并使焊接机头对准Y型坡口2的中心位置，即对准焊缝中心位置；进一步调节第一电极5、第二电极6和第三电极7的位置关系；

第一电极5的第一导电嘴5b距离钢板1表面的一阶高度为35mm；第二电极6的第二导电嘴6b距离钢板1表面的二阶高度为40mm；第三电极7的第三导电嘴7b距离钢板1表面的三阶高度为45mm。第一焊丝5c与第二焊丝6c之间的一级间距为35mm，第二焊丝6c与第三焊丝7c之间的二级间距为130mm。

4)、选择合适的焊接规范，包括电流参数、电压参数；选择焊丝规格和焊接速度。

5)、在第一焊丝5c、第二焊丝6c和钢板1之间添加引弧棉来进行引弧；添加引弧棉能够帮助焊接初的引弧工序。

6)、开始焊接，先启动第一电极5和第二电极6进行同步焊接，两个电极在焊缝中形成一个焊接熔池，在第三电极7到达第一电极5、第二电极6的引弧位置时，启动第三电极7进行焊接，第三电极7形成独立的焊接熔池；在焊接结束前，第一电极5和第二电极6焊接至另一端的引熄弧板3中部时进行熄弧，但焊接机头继续前进，直至第三电极7焊接至第一电极5、第二电极6的熄弧位置时进行熄弧，结束焊接操作。

在Y型坡口2的两端进行多层阶梯封焊，所述多层阶梯封焊包括由底层向上逐层焊接的操作步骤。且多层阶梯封焊的最上层焊层的表面低于钢板1上表面2mm～3mm。多层阶梯封焊的焊接层数根据钢板1厚度的不同而变化。采用多层阶梯封焊的形式对焊缝的端部进行强制固定，该设计以增加引熄弧两端的焊接强度，避免因应力集中和热胀冷缩而引起终端裂纹现象，得到了质量优良的焊缝。

选择第一电极5的电流、电压为1500AΧ35V，第一焊丝5c的直径为Φ4.8mm；第二电极6的电流、电压为1250AΧ40V,第二焊丝6c的直径为Φ4.8mm；第三电极7的电流、电压为1360AΧ42V,第三焊丝7c的直径为Φ6.4mm，焊接速度为43cm/min。要根据钢板1不同的板厚来选择对应的焊接参数，进而保证焊缝的成型质量，上述各项具体焊接参数，尤其针对板厚为38mm的钢板1使用。通过三个电极和速度的相互配合，得到了优良的成型外观，并避免了未焊透、焊穿、填充不满等缺陷。

本扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构选择合适的坡口型式，确定合适的钝边2a大小，确定合适的角度大小，增加了焊接规范，配合电极的布局方式及焊接方式，实现三丝FCB法对超厚钢板1的扩大使用；同时采用了多层阶梯封焊的形式来解决了终端裂纹问题，得到了质量优良的焊缝；还避免了焊接过程中的翻板问题，大幅度的提高了生产效率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了钢板1；Y型坡口2；钝边2a；引熄弧板3；半V型坡口4；第一电极5；第一连杆5a；第一导电嘴5b；第一焊丝5c；第二电极6；第二连杆6a；第二导电嘴6b；第二焊丝6c；第三电极7；第三连杆7a；第三导电嘴7b；第三焊丝7c等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (5)

1.扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构，包括两块相对接的钢板，其特征在于，两块钢板的对接口为Y型坡口，所述对接口的两端设置引熄弧板，所述引熄弧板的内侧开设半V型坡口，所述半V型坡口连通上述Y型坡口，所述Y型坡口的上方设置焊接机头，所述焊接机头包括第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极呈倾斜设置，所述第二电极与第三电极呈竖直设置，所述第一电极具有的第一导电嘴距离钢板表面为一阶高度，所述第二电极具有的第二导电嘴距离钢板表面为二阶高度，所述第三电极具有的第三导电嘴距离钢板表面为三阶高度，所述一阶高度、二阶高度、三阶高度的高度值逐级增加，所述第一导电嘴的底部设置第一焊丝，所述第二导电嘴的底部设置第二焊丝，所述第三导电嘴的底部设置第三焊丝，所述第一焊丝与第二焊丝之间为一级间距，所述第二焊丝与第三焊丝之间为二级间距，所述二级间距的宽度值大于一级间距的宽度值。

2.根据权利要求1所述的扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构，其特征在于，所述Y型坡口的上部坡口角度为38°～42°；所述Y型坡口的下部立缝高度为7mm～8mm，间隙为0mm～1mm。

3.根据权利要求1所述的扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构，其特征在于，所述半V型坡口的角度为55°～60°。

4.根据权利要求1所述的扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构，其特征在于，所述钢板的对接口形成焊缝，所述焊缝的长度为350mm～400mm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的扩大三丝FCB法焊接范围的焊接布局结构，其特征在于，所述第一电极包括第一连杆，所述第一连杆的底端开设螺纹孔，所述第一导电嘴的顶部设置连接柱，所述连接柱的外周攻有外螺纹，所述第一连杆与第一导电嘴形成螺纹装配；所述第二电极包括第二连杆，所述第二连杆的底端开设螺纹孔，所述第二导电嘴的顶部设置连接柱，所述连接柱的外周攻有外螺纹，所述第二连杆与第二导电嘴形成螺纹装配；所述第三电极包括第三连杆，所述第三连杆的底端开设螺纹孔，所述第三导电嘴的顶部设置连接柱，所述连接柱的外周攻有外螺纹，所述第三连杆与第三导电嘴形成螺纹装配。