專利名稱：高效單絲窄間隙活性氣體保護焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種保護焊接方法，特別是一種高效單絲窄間隙活性氣體保護焊接方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
窄間隙焊接自20世紀60年代提出以來，各國的焊接工作者發(fā)明了大量的窄間隙焊接技術(shù)。在單絲窄間隙氣體保護焊接技術(shù)中以熔滴過渡的方式可以分為三類短路過渡方式、噴射過渡方式、旋轉(zhuǎn)射流過渡方式。其中存在的主要技術(shù)難點在于如何保證狹窄的坡口深處的側(cè)面能充分熔透，以及減少焊接過程中的飛濺從而降低對后續(xù)焊道焊接質(zhì)量的影響。
經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?1138322.4，專利名稱為超窄間隙超低線能量熔化極氣體保護自動弧焊方法與設(shè)備，專利公開號為CN 1367060A，該專利公開了一種短路過渡方式窄間隙焊接技術(shù)，采用≤6nm的超窄間隙，單絲居中無電弧側(cè)偏工藝結(jié)合超低飛濺率波形控制脈沖電源，以脈沖的高電壓實現(xiàn)側(cè)面熔透，減少飛濺。其缺點在于，焊絲熔化效率不高，參數(shù)調(diào)整復(fù)雜。檢索中還發(fā)現(xiàn)，白鋼、朱余榮等人在《焊接技術(shù)》1998年第一期，2～4頁上撰文《窄間隙焊采用脈沖旋轉(zhuǎn)噴射過渡MAG焊技術(shù)的開發(fā)》，該文介紹了采用脈沖的方式獲得旋轉(zhuǎn)射流過渡方式窄間隙焊接。其缺點在于調(diào)節(jié)參數(shù)多，調(diào)整過程復(fù)雜，并且受脈沖方式限制，焊接速度和焊絲熔化速度都比較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高效單絲窄間隙活性氣體保護焊接方法，通過采用了單絲居中單道單層進行連續(xù)多層焊接，使其調(diào)節(jié)簡單，操作方便，同時送絲速度快，焊接生產(chǎn)效率高。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明采用氧氣、二氧化碳、氬氣組成的三元保護氣體，焊絲居中布置，通過控制大焊絲伸出長度、送絲速度與電壓獲得穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)噴射過渡方式，實現(xiàn)一定間隙坡口內(nèi)焊道與工件側(cè)壁之間的良好熔合。
所述的坡口可以為I型或V型坡口，對于I型坡口，工件間的間隙范圍12毫米到19毫米。對于V型坡口，工件的最小間隙為大于等于3毫米，最大間隙為12毫米到19毫米，兩工件坡口面間的夾角范圍0度至20度，并最終控制最大間隙的尺寸。本發(fā)明尤其適合厚度大于等于26毫米的工件。
所述的三元保護氣體由氧氣、二氧化碳、氬氣組成，其中氧氣0.5～3％，二氧化碳1～15％，其余為氬氣；所述的大焊絲伸出長度為15～40mm，送絲速度可設(shè)定在大于12m/min；所述的電壓，它是隨送絲速度、電弧變化而變化的，以獲得穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)噴射過渡方式為準，即應(yīng)控制在使得電弧長度大于等于3mm而小于等于6mm范圍內(nèi)。若電弧電壓過分縮小導(dǎo)致弧長過短時，會在焊接過程中發(fā)生短路，從而易于在焊縫中產(chǎn)生氣孔；若電弧電壓過高而導(dǎo)致弧長過長時，將導(dǎo)致合金元素在熔滴過渡過程中燒損嚴重從而不利于焊縫的力學(xué)性能。
由于大焊絲伸出長度產(chǎn)生的電阻熱和電弧陽極斑點加熱的聯(lián)合作用，焊絲末端軟化，液態(tài)金屬在等離子流力、陽極斑點金屬蒸發(fā)的反沖力、表面張力和電磁力的作用下拉長，偏離焊絲運動軸線并繞該軸線作旋轉(zhuǎn)運動，位于熔池的電弧陰極斑點依據(jù)最小電壓原理將跟隨陽極斑點作旋轉(zhuǎn)運動，形成旋轉(zhuǎn)射流過渡，電弧的高溫區(qū)域不再局限于焊絲正下方，而是以一定的頻率旋轉(zhuǎn)加熱工件的側(cè)壁，通過電弧的高溫加熱實現(xiàn)對焊道和工件側(cè)壁的良好熔合，從而實現(xiàn)該焊縫的單道單層焊接。當完成該層焊接時，對于I形坡口只需將焊槍抬高該層焊縫的厚度，即可進行新一層的焊接；對于V形坡口可以根據(jù)需要對電壓進行微調(diào)即可進行新一層的焊接，最終完成連續(xù)單道多層窄間隙氣體保護焊接。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進步，本發(fā)明調(diào)節(jié)簡單，操作方便，同時送絲速度快，焊接生產(chǎn)效率高。由于采用了單絲居中單道單層進行連續(xù)多層焊接，需要調(diào)整的參數(shù)少并且容易調(diào)整，焊絲熔化速度高，焊接速度快，不需要復(fù)雜的焊絲彎曲機構(gòu)或?qū)щ娮煨D(zhuǎn)機構(gòu)及脈沖電源，即可實現(xiàn)單絲居中，單道多層窄間隙焊接。
具體實施例方式
結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供以下實施例下面結(jié)合實施例詳細說明一種高效單絲窄間隙活性氣體保護焊接方法的具體實施過程。
采用V型坡口，工件厚度為28毫米，最小間隙為4毫米，坡口角度為20度，最大間隙為14毫米，寬度為180毫米，長度為610毫米，試板材料為ASTM A572的對接接頭，焊接位置為平焊。焊絲材料為ER50S-G，直徑1.2毫米。采用普通的平外特性焊接電源，通過電纜、焊槍的導(dǎo)電機構(gòu)將導(dǎo)電嘴、焊絲和焊接電源的正極連接起來，通過電纜將工件和焊接電源的負極連接起來。保護氣流的流量為60L/min。通過裝于焊接小車上的焊槍調(diào)節(jié)機構(gòu)將焊絲居于坡口中間布置，通過焊槍高度調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴距離工件的高度，焊接速度通過調(diào)節(jié)焊接小車的行走速度進行調(diào)節(jié)。采用表1所示的焊接規(guī)范參數(shù)進行半自動連續(xù)焊接，其中第一層焊接時的送絲速度設(shè)定約為12m/min，后續(xù)三層焊接的送絲速度設(shè)定約為36m/min。在完成焊接24小時以后對整條焊縫分段進行X射線探傷，結(jié)果全部達到一級片要求。根據(jù)GB2649-89制備側(cè)彎試樣，根據(jù)GB2653-89進行彎曲試驗，所取側(cè)彎試樣全部合格，未發(fā)現(xiàn)側(cè)壁未熔合缺陷。由此可見本方法焊接效率高，調(diào)節(jié)簡單。
表1焊接規(guī)范參數(shù)

權(quán)利要求
1.一種高效單絲窄間隙活性氣體保護焊接方法，其特征在于，采用氧氣、二氧化碳、氬氣組成的三元保護氣體，焊絲居中布置，通過控制大焊絲伸出長度、送絲速度與電壓獲得穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)噴射過渡方式，實現(xiàn)一定間隙坡口內(nèi)焊道與工件側(cè)壁之間的良好熔合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效單絲窄間隙活性氣體保護焊接方法，其特征是，所述的三元保護氣體由氧氣、二氧化碳、氬氣組成，其中氧氣0.5～3％，二氧化碳1～15％，其余為氬氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效單絲窄間隙活性氣體保護焊接方法，其特征是，所述的大焊絲伸出長度為15～40mm，送絲速度設(shè)定在大于12m/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效單絲窄間隙活性氣體保護焊接方法，其特征是，所述的坡口為I型或V型坡口，對于I型坡口，工件間的間隙范圍12毫米到19毫米，對于V型坡口，工件的最小間隙為大于等于3毫米，最大間隙為12毫米到19毫米，兩工件坡口面間的夾角范圍0度至20度，并最終控制最大間隙的尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效單絲窄間隙活性氣體保護焊接方法，其特征是，所述的電壓，它是隨送絲速度、電弧變化而變化的，以獲得穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)噴射過渡方式為準，即應(yīng)控制在使得電弧長度大于等于3mm而小于等于6mm范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效單絲窄間隙活性氣體保護焊接方法，其特征是，尤其適合厚度大于等于26毫米的工件。
全文摘要
一種高效單絲窄間隙活性氣體保護焊接方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用氧氣、二氧化碳、氬氣組成的三元保護氣體，焊絲居中布置，通過控制大焊絲伸出長度、送絲速度與電壓獲得穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)噴射過渡方式，實現(xiàn)一定間隙坡口內(nèi)焊道與工件側(cè)壁之間的良好熔合。本發(fā)明調(diào)節(jié)簡單，操作方便，同時送絲速度快，焊接生產(chǎn)效率高。由于采用了單絲居中單道單層進行連續(xù)多層焊接，需要調(diào)整的參數(shù)少并且容易調(diào)整，焊絲熔化速度高，焊接速度快，不需要復(fù)雜的焊絲彎曲機構(gòu)或?qū)щ娮煨D(zhuǎn)機構(gòu)及脈沖電源，即可實現(xiàn)單絲居中，單道多層窄間隙焊接。
文檔編號B23K9/09GK1481961SQ03129629
公開日2004年3月17日 申請日期2003年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月3日
發(fā)明者周昀, 包曄峰, 楊海瀾, 曹平, 林觀志, 施成源, 周 昀 申請人:上海交通大學(xué), 上海冠達爾鋼結(jié)構(gòu)有限公司