板材對接焊接方法及焊接坡口的製作方法
2024-03-30 00:48:05
專利名稱：板材對接焊接方法及焊接坡口的製作方法
技術領域：
本發明屬於焊接技術領域，具體涉及板材對接焊接方法及焊接坡口。
背景技術：
在現有技術中，常用埋弧焊機用雙面焊組對焊接的方法對板材進行對接焊接。焊接時，採用如圖1、2所示的「V 「形坡口或「Y形坡口」，先在D面依次進行第1、2、3道焊接， 而後在C面進行碳弧氣刨，然後再用磨光機對氣刨部位進行打磨以去除碳弧氣刨留下的雜物，保證焊接質量，最後在C面的經氣刨和打磨部位進行第4道焊接。上述方法存在如下缺點(1)焊接時需進行氣刨和打磨，因此焊絲、焊劑、砂輪磨片、碳弧氣棒、石灰等物料消耗高，能耗、人力成本比較大；另一方面由於板材厚度一般在15-40mm，是深Y形坡口，焊後鋼板的變形量比較大，易造成鋼板或筒節焊後外觀變形，嚴重影響產品的質量；(2)用砂輪磨片進行打磨時，由於打磨是人工進行的，因此打磨後的坡口形式受人為因素的影響較大，坡口的開口大小、打磨的深淺及坡口的流線很不規整，所以在埋弧焊時很難保證焊接工藝參數的執行，因此很難保證焊縫的質量；(3)人工打磨時，加工量比較大、勞動工序繁瑣，工人勞動強度大，打磨過程中伴隨飛塵、噪音，勞動環境比較惡劣，對人體產生一定的危害且生產效率低下；(4)需採用碳棒進行碳弧氣刨，以去除鈍邊部份未融合處的金屬，此時為了防止氣刨時產生的金屬屑飛濺汙染到板材的表面，必須用粘稠的石灰水刷焊縫兩側很寬的區域，增加了勞動量；(5)碳弧氣刨很容易出現滲碳現象，去除不乾淨會嚴重影響產品質量。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術中焊接板材時，單一採用埋弧焊接需在焊接面進行氣刨和砂輪打磨，至使產品質量不穩定、工人勞動強度大，作業環境差、生產效率低的不足， 提供一種焊接後不需進行氣刨和打磨的板材對接焊接方法及焊接坡口。本發明的目的是通過下述技術方案實現的一種板材對接焊接方法，包括如下步驟A、在板材上設置坡口 在板材的上焊接面上設置上坡口，在下焊接面上設置下坡口，所述上坡口與所述下坡口相對設置，所述的上坡口與所述的下坡口間留有鈍邊D ；B、用等離子弧焊焊接方法在所述上坡口內進行焊接，使被焊接件熔接；然後用埋弧焊在所述下坡口內進行至少兩道次焊接，直到焊接蓋面完成，再在所述上坡口內進行最終道次焊接；所述的上坡口為「V」形坡口、「Y」形坡口或「U」形坡口中的一種；所述的上坡口的開口 a為65° ±5° ；所述的上坡口的開口深度A為4-8mm ; 所述的下坡口為「V」形坡口、「Y，，形坡口或「U」形坡口中的一種；所述的「U，，形坡口的圓弧半徑R為3-6. 5mm ；所述的「U」形坡口側壁的傾角@為10° -25° ；
所述的鈍邊D的長度為5_6mm ；焊接件的厚度H為15-40mm ；所述的等離子弧焊的焊接電壓為25-26V、焊接電流為270-290A、焊接速度為 135-145mm/min>離子氣流量為5_6L/min、背保護氣25L/min,託罩氣2. 5mm3/h,保護氣
0.5mm3/h ；所述的SAW焊接時，焊接電流為400-500A、焊接電壓為30-35V、焊接速度為 400-600mm/min ；在所述的步驟B中，用等離子弧焊焊接方法在所述上坡口內進行第一道焊接，使被焊接件熔接；然後用埋弧焊在所述下坡口內進行第二道及第三道次焊接，完成蓋面焊接， 再在所述上坡口內進行第四道次焊接。一種焊接坡口，包括設置在上焊接面的上坡口及設置在下焊接面的下坡口，所述上坡口及所述下坡口相對設置，在所述上坡口及所述下坡口間設置有鈍邊D所述上坡口為敞口形，所述下坡口為「U」形坡口，所述的上坡口的開口 a為65° ±5°，所述的上坡口的開口深度A為4-8mm，所述的「U」形坡口的底弧半徑R為3-6. 5mm,所述「U」形坡口側壁的傾角P為10° -25。，所述的鈍邊D的長度為5-6mm;所述的敞口坡口為「V」形坡口或「Y」形坡口 ；所述的焊接件的厚度H為15_40mm。採用本發明的方法進行焊接時，採用由上坡口與下坡口組成的組合坡口，上坡口及下坡口分別設置在上焊接面及下焊接面上，且相對設置，用等離子弧焊組合埋弧焊接代替單一的埋弧焊接，用等離子焊組對焊接時，利用等離子弧直接熔化母材上留有的長度為 D的鈍邊，達到直接焊透目的，焊縫熔接後，因為在下焊接面設置有下坡口，肉眼能夠直觀地看見等離子弧焊的質量情況，因此焊接時易進行焊接質量控制，焊接質量高，因此不需要碳弧氣刨及打磨可直接利用埋弧焊在下焊接面的下坡口內進行焊接；由於下坡口為敞口坡口，採用SAW焊接時不會或很少產生熔接死角，所以具有以下優點①省去了碳弧氣刨、 打磨等工序，提高了勞動效率；②改善了焊縫的外觀變形，提高了焊縫質量合格率；③省去了一部分焊材、碳弧氣棒、砂輪磨片、電耗等，減少了企業生產成本；④改善了工作環境，減少了勞動強度；⑤焊接時減少或避免了熔接真空，從而可減少或避免未熔合、夾層等焊接缺陷。採用本發明的焊接坡口進行焊接時，由於上坡口為V形或Y形的敞口坡口，下坡口為」 U」形坡口，在所述上坡口及所述下坡口間設置有鈍邊D，所述的上坡口的開口 a 為65° ±5°，所述的上坡口的開口深度A為4-8mm，所述的「U」形坡口的圓弧半徑R為
3-6. 5mm，所述「U」形坡口側壁的傾角P為10° -25°，所述的鈍邊D的長度為5_6mm，具有如下優點這種優化的上坡口與下坡口的形狀及尺寸組合，不僅能避免熔接真空，從而避免未熔合、夾層等焊接缺陷，還可保證等離子弧焊透鈍邊D，直接觀察等離子焊的情況，在等離子焊完成後可直接進行埋弧焊而不再需進行碳弧氣刨和修磨，這樣不僅可省去碳弧氣刨和修磨工序，而且可保證焊接的質量。
圖I為現有技術中板材對接焊接方法的結構示意圖2為現有技術中焊接流程示意圖；圖3本發明板材對接焊接方法的焊接坡口結構示意圖；圖4本發明焊接方法的焊接流程示意圖。附圖標記說明I-上焊接面2-上坡口 3-下坡口 4-下焊接面5-第一道焊接6-第二道焊接7-第三道焊接8-第四道焊接
具體實施例方式焊接時，組對鋼板或筒節時要緊密接觸，組對間隙彡1_，坡口表面無裂紋、小孔、 油汙等缺陷。採用如下工藝進行焊接如圖3-4所示，本發明的坡口採用由設置在上焊接面I上的上坡口 2和對應設置在下焊接面4上的下坡口 3的組合坡口，在上坡口 2及下坡口 3間設置鈍邊D ;首先採用等離子弧焊(以下簡稱PAW)在上坡口 2內進行第一道焊接4，對母材進行熔接，而後採用埋弧焊或半埋弧焊(以下簡稱SAW)在下坡口 3內根據板厚進行多層次焊接，最後在上坡口內用埋弧焊進行最後一次焊接，即蓋面焊接。當板材厚度為15-40mm時，根據情況宜採用四層或者更多層的焊接，如圖4所示，先採用PAW在上坡口 2內進行第一道焊接5，而後採用SAW 在下坡口 3內進行第二道6、第三道焊接7，最後在上坡口 2內用埋弧焊進行第四道焊接8， 完成對板材的焊接。上坡口和下坡口均可採用「 Y」形坡口、「U」形坡口、V形坡口等敞口形的坡口，上述坡口可任意組合形成本申請的組合坡口。採用本發明的上坡口為敞口形的坡口，下坡口為」U」形坡口，上坡口與下坡口用鈍邊D相連接的組合形坡口，在上坡口 2內用PAW進行焊接，在下坡口 3內用SAW進行焊接， 可減少或避免焊接時熔化的金屬產生焊接死角，因此，焊接時減少或避免了熔接真空，從而可減少或避免未熔合、夾層等焊接缺陷；因為下坡口 3與上坡口 2相對設置，且分別設置在上焊接面I及下焊接面4上，採用等離子弧焊接時，可直接熔穿鈍邊D，無需再對下焊接面4 進行氣刨，無需進行打磨，同時操作人員可直觀地觀察下坡口的熔透情況，提高了焊接的準確性，提高了焊接的質量，所以也無需再進行打磨，因此省去了打磨工序。優先選擇上坡口為「V」形坡口或「Y」形坡口，而下坡口為「U」形坡口的組合坡口。 採用此種組合坡口時，由於上坡口為「Y」形或「V」形，下坡口為「U」形，下坡口 3內留有R 圓弧，在下坡口內採用SAW焊接時熔化的金屬沒有死角，因此不會產生熔接真空，避免出現未熔合、夾層等焊接缺陷，提高了焊接質量。焊接時優選「V」形坡口或「Y」形坡口的開口 a為60° -90°，更優選為 65° ±5°，這樣可以保證焊接面焊接熔池的形狀，獲得好的焊接質量；」U」形弧的兩側壁最好為斜側壁，優選「U」形坡口側壁的傾角P為10° -25。，這樣可獲得適合的焊縫寬度並能減少焊接熔合比；鈍邊長度D為5-6_，這樣可節省填充金屬，減少成本投入。本發明坡口更適合焊接厚度為20-30mm厚的焊接件。焊接時，當焊接件的焊接厚度為20_30mm、「Y」形坡口的開口 a為65° ±5°，"U」 形弧的兩側壁的傾角P為10° -25°，鈍邊長度D為5-6mm時，上坡口的開口深度A為
4-8mm,「U」形坡口的圓弧半徑R為3_6. 5mm時,這種搭配不僅能避免熔接真空,從而避免未熔合、夾層等焊接缺陷，更能夠保證PAW等離子弧焊熔透的焊接質量及SAW的焊接質量。組合後的焊接坡口結構不再使用碳弧氣刨，避免了滲碳缺陷的產生。當進行PAW焊接時，優選採用如下工藝參數焊接電壓為25-26V、焊接電流為 270-290A、焊接速度為135-145mm/min ;離子氣流量為5_6L/min ;背保護氣20_30L/min，託罩氣 2. 0-3. 0mm3/h，保護氣 0. 3-0. 7mm3/h。焊接電壓25-26V ;焊接電流270-290A ;焊接速度135-145mm/min ;離子氣流量
5-6L/min ;背保護氣 25000000mm3/min ;最好託罩氣為 2. 5mm3/h ;保護氣為 0. 5mm3/h。當進行SAW焊接時，優選採用如下工藝參數焊接電流400-500A;焊接電壓 30-35V ;焊接速度400-600mm/min。下表I為坡口結構實施例。表I :
xX坡口結構 \^數坡口結Vx 實施例序號\H (mm)a (。)A (mm)D (mm)R (mm)後(° )I156046320220655. 554203257065. 552543075755. 520535807. 5561564090°856. 510實施例I :焊接厚度為15mm的板材。在上焊接面上設置「V」形上坡口，在下焊接面設置「U」形下坡口，上坡口的開口 a為60。，上坡口的開口深度A為4mm，下坡口的圓弧半徑R為3mm， 下坡口側壁的傾角P為20。，上坡口與下坡口間留有長度為6mm的鈍邊D，用等離子弧焊焊接方法在上坡口內進行第一道焊接，使被焊接件熔接；然後用埋弧焊在下坡口內進行第二道和第三道焊接，再在上坡口內進行第四道焊接，當進行PAW焊接時，焊接電壓為25V、焊接電流為270A、焊接速度為135mm/min ;離子氣流量為5L/min ;背保護氣20L/min，託罩氣
2.0mm3/h，保護氣0. 3mm3/h,當進行SAW焊接時，焊接電流為400A、焊接電壓30V、焊接速度為 400mm/mino實施例2 焊接厚度為20mm的板材。在上焊接面上設置「V」形上坡口，在下焊接面設置「U」 形下坡口，上坡口的開口 a為65°，上坡口的開口深度A為5. 5mm，下坡口的圓弧半徑R為4mm，下坡口側壁的傾角P為20°，上坡口與下坡口間留有長度為5mm的鈍邊D，用等離子弧焊焊接方法在上坡口內進行第一道焊接，使被焊接件熔接；然後用埋弧焊在下坡口內進行第二道和第三道焊接，再在上坡口內進行第四道焊接，當進行PAW焊接時，焊接電壓為 26V、焊接電流為290A、焊接速度為145mm/min ;離子氣流量為6L/min ;背保護氣30L/min， 託罩氣3. 0mm3/h，保護氣0. 7mm3/h,當進行SAW焊接時，焊接電流為500A、焊接電壓為35V、 焊接速度為600mm/min。實施例3 焊接厚度為25mm的板材。在上焊接面上設置「V」形上坡口，在下焊接面設置「U」 形下坡口，上坡口的開口 a為70°，上坡口的開口深度A為6mm，下坡口的圓弧半徑R為 5mm，下坡口側壁的傾角P為25°，上坡口與下坡口間留有長度為5. 5mm的鈍邊D，用等離子弧焊焊接方法在上坡口內進行第一道焊接，使被焊接件熔接；然後用埋弧焊在下坡口內進行第二道和第三道焊接，再在上坡口內進行第四道焊接，當進行PAW焊接時，焊接電壓為 26V、焊接電流為280A、焊接速度為140mm/min ;離子氣流量為4L/min ;背保護氣25L/min， 託罩氣2. 5mm3/h，保護氣0. 5mm3/h,當進行SAW焊接時，焊接電流為450A、焊接電壓為33V、 焊接速度為500mm/min。實施例4 上坡口採用」 U」形坡口，下坡口採用」 U」形坡口，焊接板材的厚度、坡口的結構參數見表I的坡口結構實施例4，其餘同實話例I。實施例5 上坡口採用「 Y」形坡口，下坡口採用「U」形坡口，焊接板材的厚度、坡口的結構參數見表I，其餘同實話例I。實施例5 上坡口採用「 Y」形坡口，下坡口採用「U」形坡口，焊接板材的厚度、坡口的結構參數見表I的坡口結構實施例5，用埋弧焊在下坡口內進行第二道、第三道和第四道焊接，再在上坡口內進行第五道焊接，其餘同實話例2。實施例6 上坡口採用「 Y」形坡口，下坡口採用「U」形坡口，焊接板材的厚度、坡口的結構參數見表I的坡口結構實施例5，用埋弧焊在下坡口內進行第二道、第三道、第四道和第五道焊接，再在上坡口內進行第五道焊接，其餘同實話例3。
權利要求
1.一種板材對接焊接方法，其特徵在於，包括如下步驟A、在板材上設置坡口在板材的上焊接面(I)上設置上坡口(2)，在下焊接面(4)上設置下坡口(3)，所述上坡口(2)與所述下坡口(3)相對設置，所述的上坡口與所述的下坡口間留有鈍邊D ;B、用等離子弧焊焊接方法在所述上坡口(2)內進行焊接，使被焊接件熔接；然後用埋弧焊在所述下坡口(3)內進行至少兩道次焊接，直到焊接蓋面完成，再在所述上坡口(2)內進行最終道次焊接。
2.如權利要求I所述的一種板材對接焊接方法，其特徵在於所述的上坡口為「V」形坡口、「Y」形坡口或「U」形坡口中的一種。
3.如權利要求2所述的一種板材對接焊接方法，其特徵在於所述的上坡口的開口a 為 65° ±5° o
4.如權利要求2所述的一種板材對接焊接方法，其特徵在於所述的上坡口的開口深度 A 為 4_8mm。
5.如權利要求I所述的一種板材對接焊接方法，其特徵在於所述的下坡口為「V」形坡口、「Y」形坡口或「U」形坡口中的一種。
6.如權利要求5所述的一種板材對接焊接方法，其特徵在於所述的「U」形坡口的圓弧半徑R為3_6. 5_。
7.如權利要求5所述的一種板材對接焊接方法，其特徵在於所述的「U」形坡口側壁的傾角@為10° -25°。
8.如權利要求I所述的一種板材對接焊接方法，其特徵在於所述的鈍邊D的長度為 5-6mm。
9.如權利要求I所述的一種板材對接焊接方法，其特徵在於焊接件的厚度H為 15-40mmo
10.如權利要求I所述的一種板材對接焊接方法，其特徵在於所述的等離子弧焊的焊接電壓為25-26V、焊接電流為270-290A、焊接速度為135-145mm/min ;離子氣流量為4-6L/ min ;背保護氣 20-30L/min，託罩氣 2. 0-3. 0mm3/h，保護氣 0. 3-0. 7mm3/h。
11.如權利要求I所述的一種板材對接焊接方法，其特徵在於所述的SAW焊接時，焊接電流為400-500A、焊接電壓為30-35V、焊接速度為400-600mm/min。
12.如權利要求I所述的一種板材對接焊接方法，其特徵在於在所述的步驟B中，用等離子弧焊焊接方法在所述上坡口(2)內進行第一道焊接，使被焊接件熔接；然後用埋弧焊在所述下坡口(3)內進行第二道及第三道次焊接，完成蓋面焊接，再在所述上坡口(2)內進行第四道次焊接。
13.一種焊接坡口，其特徵在於包括設置在上焊接面(I)的上坡口(2)及設置在下焊接面(4)的下坡口(3)，所述上坡口及所述下坡口相對設置，在所述上坡口及所述下坡口間設置有鈍邊D，所述上坡口為敞口形，所述下坡口為「U」形坡口，所述的上坡口的開口 a 為65° ±5°，所述的上坡口的開口深度A為4-8mm，所述的「U」形坡口的圓弧半徑R為 3-6. 5mm，所述「U」形坡口側壁的傾角P為10° -25°，所述的鈍邊D的長度為5_6mm。
14.如權利要求13所述的一種焊接坡口，其特徵在於所述的敞口坡口為「V」形坡口或「Y」形坡口。
15.如權利要求13所述的一種焊接坡口，其特徵在於所述的焊接件的厚度H為 15-40mmo
全文摘要
本發明針對現有技術中焊接板材時單一採用埋弧焊焊接，需在焊接面進行氣刨和砂輪打磨，使產品質量不穩定、工人勞動強度大的不足，提供一種板材對接焊接方法及焊接坡口，該焊接方法中其焊接坡中採用在板材的上焊接面及焊接面設置的上坡口，和下坡口，所述上坡口與所述下坡口相對設置，所述的上坡口與所述的下坡口間留有鈍邊D；用等離子弧焊焊接方法在所述上坡口內進行焊接，然後用埋弧焊在所述下坡口內進行至少兩道次焊接，直到焊接蓋面完成，再在所述上坡口內進行最終道次焊接，採用發明方法進行焊接時，省去了碳弧氣刨、打磨等工序，提高了勞動效率。
文檔編號B23K9/18GK102528304SQ20121000889
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月12日 優先權日2011年11月30日
發明者劉鷹 申請人:浙江博凡動力裝備有限公司