專利名稱：感應(yīng)與電弧復合熱源螺柱焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在鋼基體上的焊接技術(shù)，特別是一種感應(yīng)與電弧復合熱源螺柱焊接方法。
背景技術(shù)：
在船體船艙中、兵器裝甲車輛車體內(nèi)部、各種壓力容器內(nèi)外壁、橋梁及其它領(lǐng)域均 廣泛應(yīng)用鋼基體與鋼、鋁、銅螺柱的焊接，螺柱焊接涉及的領(lǐng)域日益廣泛。所謂螺柱焊 是指通過在螺柱與工件間通過電流或形成電弧的方法使金屬熔化將螺柱焊接在板上的 技術(shù)。目前對于螺柱的焊接通常采用單純電容儲能、電弧螺柱焊接技術(shù)、手工電弧焊、 桿板埋弧壓力焊、電渣壓力焊等技術(shù)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，螺柱的使用率越來越 高，需要焊接的螺柱數(shù)量也隨之增加。現(xiàn)代機械制造技術(shù)要求螺柱焊接應(yīng)具有快速、可 靠、簡化、操作簡便、降低成本等特點。
螺柱的焊接采用電弧螺柱焊方法無疑是目前采用的最廣泛的技術(shù)，有多種實現(xiàn)方 法，按照電弧螺柱焊接過程中焊接能量的提供方式的不同來分類，可以分為普通電弧螺 柱焊和電容儲能電弧螺柱焊兩種基本方法。螺柱焊接技術(shù)可以在保護方式以及電弧放電 周期來進一步細分為短周期拉弧式、氣體保護式、瓷環(huán)保護式幾種焊接方式。
桿板埋弧壓力焊與電弧螺柱焊過程相似，只是將瓷環(huán)換成較大尺寸的、可開合的焊 劑擋圈，在焊劑下引弧及焊接，形成熔池后加壓完成焊接。焊接時無弧光外露，防止空 氣進入熔池。電渣壓力焊焊接過程也與電弧螺柱焊過程類似，不同的是引弧后要用一定 時間熔化焊劑形成渣池，再送工件入渣池，使電流通過渣池電阻產(chǎn)生熱量熔化工件和母
體，并不斷送進以保持恒定電壓。經(jīng)過一定時間，將工件壓入母體后斷電冷卻形成焊接 接頭。
在很多特定環(huán)境下，采用單純螺柱焊機進行螺柱焊接則不能適用，表現(xiàn)為目前 螺柱焊都是手工進行操作，生產(chǎn)效率受到嚴重影響；對于電弧弧式螺柱焊機往往受到板 厚及螺柱尺寸的限制。對于大厚度板，如厚度30mm以上，以及螺柱直徑22mm以上，由于散熱快，在進行單純螺柱焊時易造成未熔合、成型不良等缺陷；而對于某些如兵器 裝甲車輛用特種鋼材料碳當量較高，拘束度極大，螺柱焊接條件下，極易出現(xiàn)脆性組織， 產(chǎn)生焊接冷裂紋缺陷。
而對于桿板埋弧壓力焊及電渣壓力焊也有其適應(yīng)性較差的缺點，目前均須采用手工 操作，效率受到影響。桿板埋弧壓力焊焊接時間較長，要增加未熔熔劑和渣殼的清除工 序，應(yīng)用范圍受到限制，只是應(yīng)用于某些厚大平板構(gòu)件，設(shè)備也較復雜。電渣壓力焊方 法缺點是工件不能直徑過小，否則無法形成穩(wěn)定的熔池及保持穩(wěn)定的電壓，而且悍接時 間較長，晶粒粗大。主要用于建筑結(jié)構(gòu)總鋼筋的垂直對焊、大型刀具和工具的異種金屬 焊接等特定場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可實現(xiàn)厚大鋼板與中大直徑的鋼螺柱的焊接及厚大鋁 板與中大直徑的鋁螺柱的焊接，對螺柱尺寸及板厚適用范圍廣，螺柱與鋼基體熔合率及 結(jié)合強度高的感應(yīng)與電弧復合熱源自動螺柱焊接方法。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為 一種感應(yīng)與電弧復合熱源螺柱焊接方法，采用 感應(yīng)加熱電源對待焊位置進行加熱，達到預(yù)定時間及溫度時，感應(yīng)電源停止工作，電弧 螺柱焊機開始工作，螺柱端頭在待焊位置引弧，燃弧，形成熔池后螺柱送入熔池，冷卻 凝固，隨后感應(yīng)線圈對接頭進行焊后熱處理。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是1、可以實現(xiàn)螺柱與鋼板基體的冶金結(jié)合
能夠焊接厚大尺寸的板材，板厚范圍一般3-80mm，最大可達120mm以上；2、所焊螺 柱尺寸跨度大，范圍一般6-30mm，最大可達40mm以上；3、焊接過程可實現(xiàn)自動化 操作，效率明顯提高；4、焊接質(zhì)量較手工電弧焊明顯提高，接頭強度可達螺柱強度的 100%以上，接頭內(nèi)熔合率100%; 5、不需要采用特殊保護方式，僅采用瓷套保護即可 獲得無夾雜、無氧化的焊接接頭；6、可方便的實現(xiàn)接頭悍前預(yù)熱、焊接、焊后退火一 體化協(xié)調(diào)處理，焊后對螺柱焊接頭熱處理，在進行高碳當量鋼板與螺柱的焊接時尤其表 現(xiàn)出很大的優(yōu)勢。本發(fā)明可用于焊接鋼板與鋼螺柱，或鋁合金板與鋁合金螺柱，銅合金與銅合金螺柱等。


圖1是本發(fā)明的感應(yīng)與電弧復合熱源螺柱焊接方法的流程圖。 圖2是本發(fā)明的感應(yīng)與電弧復合熱源螺柱焊接方法分步驟示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
結(jié)合圖1和圖2， 一種感應(yīng)與電弧復合熱源螺柱焊接方法，在初始狀態(tài)，焊槍上設(shè) 置的螺柱1和感應(yīng)加熱裝置的感應(yīng)線圈3均處于提升狀態(tài)，此時已經(jīng)將陶瓷環(huán)安裝于螺 柱焊槍螺柱1前端，焊接開始時感應(yīng)線圈3下降至指定焊接位置，此時螺柱焊槍仍處于 提升狀態(tài)，隨后感應(yīng)線圈對工件4實施加熱，此時螺柱焊槍仍處于提升狀態(tài)，感應(yīng)加熱 結(jié)束后，移開感應(yīng)線圈3，螺柱焊槍下降到指定位置，在陶瓷環(huán)的作用下進行螺柱的預(yù) 壓縮，控制系統(tǒng)給螺柱焊槍焊接信號，螺柱焊槍提升進行引弧進行焊接，電弧產(chǎn)生于螺 柱1和鋼板工件4之間使界面部位發(fā)生局部熔化，即處于焊接狀態(tài)保持中，隨后圖7中 螺柱焊槍將螺柱向下送進，螺柱焊接過程結(jié)束，螺柱1和工件4基體進行局部擠壓，電 弧電壓下降，電弧熄滅，接頭實現(xiàn)冶金結(jié)合，同時擠出部分液態(tài)金屬。隨后螺柱焊槍上 升到指定的位置，感應(yīng)線圈3下降到焊接接頭位置對已經(jīng)焊接的螺柱接頭區(qū)域進行后熱 處理，保證獲得優(yōu)良的焊接接頭。完畢后感應(yīng)線圈3再次上升到指定位置，焊接過程完 畢。在該技術(shù)方案中，電弧熱源仍是主要的加熱熱源，感應(yīng)熱源起到保證質(zhì)量的重要作 用，有改善溫度場、降低應(yīng)力、預(yù)熱、后熱和緩冷的功能。另外，螺柱焊過程由位于螺 柱1前端的陶瓷環(huán)2進行保護，保護熔池過程免受氧化。螺柱焊槍的升降、感應(yīng)線圈的 升降、感應(yīng)焊前加熱時間及焊后熱處理時間均由可編程控制器控制，以利于安全、精確 進行過程控制。
下面以實施例來詳細描述本發(fā)明的感應(yīng)與電弧復合熱源螺柱焊接方法及其裝置。 實施例，結(jié)合圖1和圖2，以直徑22mm的螺柱及板厚20mm的鋼板進行復合熱源 螺柱焊為例。將直徑為20mm，長度為60mm的鋼螺柱預(yù)先裝夾在螺柱焊槍上，在螺柱前端裝夾有陶瓷環(huán)2，此時螺柱焊槍及感應(yīng)線圈3應(yīng)均處于提升狀態(tài)。啟動控制系統(tǒng)的 啟動按鈕，感應(yīng)線圈3下降到距離3mm,感應(yīng)加熱電源通過感應(yīng)線圈3對工件4焊接區(qū) 域進行加熱，加熱時間由系統(tǒng)控制為10s，加熱功率為600，工件4表面加熱溫度為200 'C-30(TC，加熱完畢后感應(yīng)線圈3提升，隨后螺柱焊槍下降直到螺柱及陶瓷環(huán)2與工件 4保持預(yù)壓緊，控制系統(tǒng)給螺柱焊槍l焊接信號，螺柱被螺柱焊機提起拉弧，進行焊接， 焊接電流為2100A，焊接時間為1100ms。焊接完成后，螺柱焊槍上升，隨后感應(yīng)線圈3 下降對焊接接頭進行退火處理，采用功率600，加熱時間20s。退火完畢后，感應(yīng)線圈3 上升，整個焊接過程完畢。
權(quán)利要求
1、一種感應(yīng)與電弧復合熱源螺柱焊接方法，其特征在于采用感應(yīng)加熱電源對待焊位置進行加熱，達到預(yù)定時間及溫度時，感應(yīng)電源停止工作，電弧螺柱焊機開始工作，螺柱端頭在待焊位置引弧，燃弧，形成熔池后螺柱送入熔池，冷卻凝固，隨后感應(yīng)線圈對接頭進行焊后熱處理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的感應(yīng)與電弧復合熱源螺柱焊接工藝方法，其特征在于 2.1焊接初始狀態(tài)時，工件上方設(shè)置的螺柱焊槍及感應(yīng)加熱線圈均處于提升狀態(tài)； 2.2焊接開始后高頻感應(yīng)加熱電源的感應(yīng)線圈下降到指定位置對工件焊接區(qū)域快速加熱；2.3感應(yīng)線圈提升到指定位置，工件加熱部位溫度保持在200。C-300'C;2.4螺柱焊槍下降到工件上的焊接區(qū)域，并引燃電弧，電弧產(chǎn)生于螺柱和鋼板工件 之間使界面部位發(fā)生局部熔化，進行焊接；2.5螺柱焊接過程結(jié)束，螺柱和工件基體進行局部擠壓，電弧電壓下降，電弧熄滅， 接頭實現(xiàn)冶金結(jié)合，同時擠出部分液態(tài)金屬；2.6螺柱焊槍上升到指定的位置，待螺柱焊槍上升停止，感應(yīng)線圈下降對己經(jīng)焊接 的螺柱接頭區(qū)域進行后熱處理，保證獲得優(yōu)良的焊接接頭；2.7感應(yīng)線圈上升到指定位置，焊接過程完畢。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)與電弧復合熱源螺柱焊接工藝方法，其特征在 于采用陶瓷環(huán)[2]對焊接的螺柱接頭進行保護。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)與電弧復合熱源螺柱焊接工藝方法，其特征在 于采用惰性氣體與陶瓷環(huán)結(jié)合對焊接過程進行保護。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的感應(yīng)與電弧復合熱源螺柱焊接工藝方法，其特征在于 螺柱焊槍由螺柱焊機提供焊接能量，感應(yīng)線圈由感應(yīng)加熱電源提供能量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種感應(yīng)與電弧復合熱源螺柱焊接方法。采用感應(yīng)加熱電源對待焊位置進行加熱，達到預(yù)定時間及溫度時，感應(yīng)電源停止工作，電弧螺柱焊機開始工作，螺柱端頭在待焊位置引弧，燃弧，形成熔池后螺柱送入熔池，冷卻凝固，隨后感應(yīng)線圈對接頭進行焊后熱處理。本發(fā)明能夠焊接厚大尺寸的板材，實現(xiàn)螺柱與鋼板基體的冶金結(jié)合，焊接過程可實現(xiàn)自動化操作，效率高；接頭強度可達螺柱強度的100％以上，接頭內(nèi)熔合率100％；采用瓷套保護即可獲得無夾雜、無氧化的焊接接頭。本發(fā)明可用于焊接鋼板與鋼螺柱，或鋁合金板與鋁合金螺柱，銅合金與銅合金螺柱等。
文檔編號B23K9/20GK101468419SQ200710191990
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者馮曰海, 張德庫, 王克鴻, 顧民樂, 俊 黃 申請人:南京理工大學