電熔渣焊裝置的製作方法
2023-05-23 09:47:46
專利名稱：電熔渣焊裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電熔渣焊(Electro-Slag Welding)裝置，特別是涉及一種提升接合強度的電熔渣焊裝置。
背景技術：
電熔渣焊工法廣泛地運用於鋼骨建材的接合，如圖1所示，是二彼此呈T形擺放的鋼件91、92藉由電熔渣焊工法於所述鋼件91、92相互鄰近的表面911、921間產生焊縫金屬 (Solidified Weld Metal) 93連接所述鋼件91、92。然而一般的電熔渣焊工法在焊接的接合處的強度受限於接合處的範圍，在鋼件受力時容易因瑕疵而造成應力集中而發生斷裂， 特別是於焊縫金屬93最後成形的部分容易發生斷裂。本案創作人遂思及，若能發展出一種提高接合處強度的焊接裝置，使鋼件在受力時提供足夠強度，將能夠進一步提升鋼件接合後的可靠度。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種可以提高接合強度的電熔渣焊裝置。本實用新型電熔渣焊裝置，用以將相間隔的一第一結構體與一第二結構體連接，該第一結構體與第二結構體分別具有相互鄰近的一第一焊接面及一第二焊接面，該電熔渣焊裝置包括一焊絲、 一第一模具、二第二模具，及一控制單元。該第一模具跨接於該第一結構體與第二結構體底部並具有一上表面。所述第二模具水平間隔並分別連接於該第二結構體的相反兩側面與該第一結構體間，所述第二模具相互鄰近的一側分別具有一彼此相向的內側面，至少其中一內側面鄰近該第一焊接面的區域至少局部呈一倒角斜面，該倒角斜面往鄰近該第一焊接面的方向逐漸遠離另一第二模具的內側面，該第一模具的上表面、所述第二模具的內側面、該第一焊接面及第二焊接面共同界定出一開口朝上的容置空間，且所述倒角斜面使該容置空間往鄰近該第一焊接面的方向逐漸擴張。該控制單元用以傳送該焊絲伸入該容置空間內並用以將該焊絲通電產生熔化焊劑的電弧。較佳地，該倒角斜面位於鄰近該內側面的頂端處。較佳地，每一內側面鄰近該第一焊接面的區域是由其頂端至底端皆呈倒角斜面， 使該容置空間往鄰近該第一焊接面的方向呈漏鬥狀。較佳地，該倒角斜面與該第一焊接面所夾的角度介於5度至85度之間。較佳地，定義該倒角斜面的斜角起始點與該第一焊接面的距離為a，該第一焊接面與該第二焊接面的距離為b，a與b的比值介於十分之一至一之間。本實用新型的有益效果在於藉由所述第二模具的倒角斜面的結構設計，使容置於容置空間內的焊縫金屬往鄰近該第一焊接面的方向呈逐漸擴張的漏鬥狀，從而增加焊縫金屬與第二模具的接觸面積以增加焊接處的強度。
圖1是二經焊接連接的鋼件的俯視圖，說明一般電熔渣焊工法所形成的一焊縫金屬的結構；[0012]圖2是一使用本實用新型電熔渣焊裝置的較佳實施例的一電熔渣焊工法的流程圖；圖3是一第一結構體與一第二結構體的剖面示意圖，說明該較佳實施例的實施方式；圖4是一該第一結構體與第二結構體的俯視圖，說明透過該較佳實施例所形成的一焊縫金屬的結構；圖5是一尺寸圖，說明二第二模具的尺寸大小；圖6是一類似圖5的視圖，說明本實用新型的另一實施態樣的第二模具的尺寸大圖7是該較佳實施例的其中一第二模具的立體圖；圖8是一類似圖7的視圖，說明該第二模具的另一實施態樣；及圖9是一類似圖8的視圖，說明該第二模具的又一實施態樣。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型進行詳細說明參閱圖2至圖4，本實用新型電熔渣焊裝置的較佳實施例用以將相間隔的一第一結構體U與一第二結構體12於水平方向上連接，第一結構體11與第二結構體12分別具有相互鄰近的一第一焊接面111及一第二焊接面121。在本實施例中，第一結構體11與第二結構體12是二呈T形間隔設置的鋼板，第一焊接面111是第一結構體11面向第二結構體12的一側板面，第二焊接面121是第二結構體12面向第一結構體11的一端面。本實用新型電熔渣焊裝置的較佳實施例可透過一使用該較佳實施例的電熔渣焊工法清楚說明，該工法步驟如下首先如步驟S01，設置一跨接於第一結構體11與第二結構體12底部的第一模具 2，並設置二水平間隔並分別連接於第二結構體12的相反兩側面與第一結構體11間的第二模具3，第一模具2、第二模具3是焊接熱源無法熔融的襯墊材料並可透過焊接連接於第一結構體11與第二結構體12。第一模具2是由下往上封閉第一結構體11與第二結構體12 之間的間隙，第一模具2具有一面向第一結構體11與第二結構體12之間的間隙的上表面 21。在本實施例中，第一模具2包括一開口朝上的鐵碗22，及一填充於鐵碗22內的溼陶土 23，溼陶土 23的上表面形成第一模具2的上表面21。第二模具2的結構並不以此為限，其結構也可以是一板體。第二模具3的水平剖切面概呈二短邊相向的梯型並以局部短邊夾設於第二結構體12的相反兩側面。第二模具3是由第二結構體12的兩相反側封閉第一結構體11與第二結構體12之間的間隙並與其下方的第一模具2連接，也就是說第二模具3是由第一模具2的上表面21向上延伸。第二模具3相互鄰近的一側分別具有一局部位於第一焊接面111與第二焊接面121之間且彼此相向的內側面31，每一內側面31鄰近第一焊接面111的區域呈一倒角斜面311，第二模具3的倒角斜面311往鄰近第一焊接面111的方向逐漸遠離，第一模具2的上表面21、第二模具3的內側面31、第一焊接面111及第二焊接面 121共同界定出一開口朝上的容置空間4，且倒角斜面311使容置空間4往鄰近第一焊接面 111的方向呈逐漸擴張的漏鬥狀。接著如步驟S02所示，於容置空間4內加入固體的焊劑並將一通電的焊絲51伸入容置空間4內，焊絲51與第一結構體11或第二結構體12之間產生用以熔化焊劑的電弧， 被熔化的焊劑產生一用以熔化焊絲51、第一結構體11及第二結構體12的渣池61。在本實施例中，焊絲51是透過一控制單元7將其傳送伸入容置空間4內並透過控制單元7單元供應焊絲51產生電弧的電力。控制單元7具有一送絲滾輪(圖未示)及一導管52，送絲滾輪藉由滾動將焊絲51朝容置空間4推送，導管52供焊絲51穿設於其中並用以對焊絲51限位以控制焊絲51運送的路徑。所添加的焊劑在初始時可先加入少量，待熔化後再持續加入使所產生的渣池61水平面持續上升至所需要的量。電弧在渣池61上升達到焊絲51時將被熄滅。由於渣池61具有較高的電阻值，能使來自焊絲51的電流通過時產生大量的電阻熱，使渣池61溫度維持在1700度至2000度之間。渣池61的溫度可熔化焊絲51、第一結構體11及第二結構體12，但不會熔化第一模具2與第二模具3。最後如步驟S03所示，持續將焊絲51送入渣池61直到被熔化的焊絲51、第一結構體11及第二結構體12所產生的一熔池62填滿容置空間4。將焊絲51送入渣池61時通過焊絲51的電壓可降低，被渣池61熔化的焊絲51會下沉穿過渣池61並與被熔化的第一結構體11及第二結構體12 —同產生熔池62。換句話說，熔池62也就是由熔化的金屬構成。 此外，將焊絲51送入渣池61時可藉由控制單元7使導管52水平震蕩，進而使焊絲51隨導管52震蕩而使焊絲51產生的熔化金屬能較均勻分布於容置空間4。冷卻後的熔池62形成一連接第一結構體11與第二結構體12的焊縫金屬63。由於第二模具3的倒角斜面311 往鄰近第一焊接面111的方向逐漸遠離，使容置於容置空間4內的焊縫金屬63依照容置空間4的形狀往鄰近第一焊接面111的方向呈逐漸擴張的漏鬥狀，使得焊縫金屬63連接於第一焊接面111的接觸面積增加，從而使焊接處的強度提升。值得一提的是，倒角斜面311與第一焊接面111所夾的角度θ介於5度至85度之間時，所產生的焊縫金屬63具有較好的接合強度。或者，定義倒角斜面311的斜角起始點與第一焊接面111的距離為a，第一焊接面 111與第二焊接面121的距離為b，距離a與b的比值介於十分之一至一之間時，所產生的焊縫金屬63具有較好的接合強度。此外，第二模具3也可以是中空且設有連通其內部的一進水孔及一出水孔(圖未示)，並能由控制單元7操作使其隨著焊接過程由下往上移動並透過流經第二模具3內部的水冷卻熔化的金屬。參閱圖5，是本較佳實施例的一尺寸圖，單位是mm，在本實施例中，倒角斜面311的斜角起始點與第一焊接面111的距離a為20mm，第一焊接面111與第二焊接面121的距離 b為25mm，距離a與b的比值為0.8，角度θ約63度，焊縫金屬63與第一焊接面111的接觸面的寬度較其與第二焊接面121的接觸面的寬度增加了 20mm。參閱圖6，是本較佳實施例的另一實施態樣的尺寸圖，在此實施態樣中倒角斜面 311的長度較短，倒角斜面311的斜角起始點與第一焊接面111的距離a為10mm，第一焊接面111與第二焊接面121的距離b為25mm，距離a與b的比值為0.4，角度θ約63度，焊縫金屬63與第一焊接面111的接觸面的寬度較其與第二焊接面121的接觸面的寬度增加了 IOmm0在本實施例中，每一內側面31鄰近第一焊接面111的區域是由其頂端312至底端 313皆呈倒角斜面311 (如圖7所示)。每一內側面31也可以僅局部呈倒角斜面，如圖8所
5示，倒角斜面314可以是形成於內側面31的頂端312與底端313之間，再參閱圖9，倒角斜面314也可以是形成於鄰近其頂端312處，使焊縫金屬63僅於最後成形的部分呈漏鬥狀， 藉此以針對焊接處的末端進行強度的改善。此外，在本實施例中，每一內側面31皆具有倒角斜面311，在另一實施態樣中，僅有其中一內側面31具有倒角斜面311 (圖未示)。綜上所述，本實用新型電熔渣焊裝置藉由第二模具3的倒角斜面311、314、315的結構設計，使所形成的焊縫金屬63與第一結構體11的接觸面積增加，從而提高焊接處的強度，使第一結構體11與第二結構體12在受力時不易於接合處斷裂，藉以提升第一結構體11 與第二結構體12接合後的可靠度，所以確實能達成本實用新型的目的。
權利要求1.一種電熔渣焊裝置，用以將相間隔的一第一結構體與一第二結構體連接，該第一結構體與第二結構體分別具有相互鄰近的一第一焊接面及一第二焊接面，該電熔渣焊裝置包括一焊絲、一第一模具、二第二模具及一控制單元；其特徵在於該第一模具跨接於該第一結構體與第二結構體底部並具有一上表面；所述第二模具水平間隔並分別連接於該第二結構體的相反兩側面與該第一結構體間，所述第二模具相互鄰近的一側分別具有一彼此相向的內側面，至少其中一內側面鄰近該第一焊接面的區域至少局部呈一倒角斜面，該倒角斜面往鄰近該第一焊接面的方向逐漸遠離另一第二模具的內側面，該第一模具的上表面、 所述第二模具的內側面、該第一焊接面及第二焊接面共同界定出一開口朝上的容置空間， 且該倒角斜面使該容置空間往鄰近該第一焊接面的方向逐漸擴張；該控制單元用以傳送該焊絲伸入該容置空間內並用以將該焊絲通電產生熔化焊劑的電弧。
2.如權利要求1所述的電熔渣焊裝置，其特徵在於每一內側面鄰近該第一焊接面的區域是由其頂端至底端皆呈倒角斜面，使該容置空間往鄰近該第一焊接面的方向呈漏鬥狀。
3.如權利要求1所述的電熔渣焊裝置，其特徵在於該倒角斜面位於鄰近該內側面的頂端處。
4.如權利要求1所述的電熔渣焊裝置，其特徵在於該倒角斜面與該第一焊接面所夾的角度介於5度至85度之間。
5.如權利要求1所述的電熔渣焊裝置，其特徵在於定義該倒角斜面的斜角起始點與該第一焊接面的距離為a，該第一焊接面與該第二焊接面的距離為b，a與b的比值介於十分之一至一之間。
專利摘要本實用新型公開了一種電熔渣焊裝置，用以將一第一結構體與一第二結構體連接並包括一焊絲、一第一模具、二第二模具及一控制單元。第一模具跨接於第一結構體與第二結構體底部。第二模具分別連接於第二結構體的相反兩側面與第一結構體間，第二模具相互鄰近的內側面鄰近第一結構體的第一焊接面的區域呈一倒角斜面，倒角斜面使第一模具的上表面、第二模具的內側面、第一焊接面及第二焊接面共同界定出的容置空間往鄰近第一焊接面的方向逐漸擴張。控制單元用以傳送焊絲伸入容置空間並將焊絲通電產生電弧。
文檔編號B23K25/00GK202123318SQ20112008161
公開日2012年1月25日 申請日期2011年3月22日 優先權日2011年3月22日
發明者莊勝智, 林克強 申請人:財團法人國家實驗研究院