一種基于藥皮自保護(hù)的螺柱焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在中碳調(diào)質(zhì)鋼特殊結(jié)構(gòu)螺柱焊的焊接技術(shù)，特別是針對一般螺柱焊焊接時電弧不穩(wěn)定，熔深淺，以及焊接有缺陷。
【背景技術(shù)】
[0002]電弧螺柱焊是一種將螺狀或者柱狀的金屬焊接在金屬板材表的焊接方法。其本質(zhì)是熔焊原理相同的焊接方法。螺柱焊作為一種熔焊方法相比較于傳統(tǒng)的螺柱加工，具有節(jié)省時間和材料的特點(diǎn)、并且由于螺柱焊不用在板件表面開孔，對于一些對于要求密封性要求比較高的設(shè)備當(dāng)中螺柱焊焊接可有效避免泄露事故的發(fā)生。由于螺柱焊以上特性，所以螺柱焊在重型機(jī)械加工行業(yè)和大型的壓力容器當(dāng)中具有巨大的發(fā)展前景。
[0003]對于大直徑螺柱和中厚中高碳板材的異種鋼螺柱焊，由于螺柱焊本質(zhì)是熔焊一種焊接方法，所以對于傳統(tǒng)中高碳鋼板的焊接難題也出現(xiàn)在電弧螺柱焊當(dāng)中。而且在實(shí)際的大直徑螺柱和中厚中高碳板材的螺柱焊接當(dāng)中也出現(xiàn)了在傳統(tǒng)熔焊中所沒有出現(xiàn)的焊接問題。所以螺柱焊只適用于螺柱直徑較小和薄板的焊接。現(xiàn)在在實(shí)際使用螺柱焊過程當(dāng)中主要出現(xiàn)了以下焊接問題:1、對于大直徑的螺柱，其在拉弧過程當(dāng)中具有明顯的偏弧現(xiàn)象并且電弧燃燒不穩(wěn)定，不能夠完全的燃燒螺柱端面，造成螺柱熔化不均勻，焊接熔池形成不均勻，熔池凝固以后嚴(yán)重影響焊接接頭的靜態(tài)力學(xué)性能同時造成焊接接頭不能達(dá)到預(yù)期的外觀效果(螺柱歪斜)。2、由于板材是中厚的中碳高碳鋼，所以在焊接過程當(dāng)中焊接接頭容易產(chǎn)生氣孔和熱裂紋，焊接結(jié)束以后焊接應(yīng)力集中，極易產(chǎn)生硬脆相，焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋，嚴(yán)重影響焊接接頭的沖擊韌性和動態(tài)力學(xué)性能。目前還未能有行之有效的方法可以解決在螺柱焊接中出現(xiàn)的這些問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于藥皮自保護(hù)的螺柱焊方法，實(shí)現(xiàn)在一種適應(yīng)與8_以上的不同尺寸直徑螺柱和不同板厚的電弧螺柱焊焊接過程當(dāng)中穩(wěn)定高效的螺柱焊過程，可以獲得力學(xué)性能良好的螺柱焊焊接接頭。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種基于藥皮自保護(hù)的螺柱焊方法，包括如下步驟:
[0006]步驟1、配制焊接自保護(hù)藥皮成分，采用粘結(jié)劑將自保護(hù)藥皮成分制成自保護(hù)藥皮；
[0007]步驟2、加工錐角為150°的鋼制螺柱；
[0008]步驟3、對鋼制螺柱及母材待焊區(qū)進(jìn)行打磨清洗去除表面污潰；
[0009]步驟4、將自保護(hù)藥皮添入到與鋼制螺柱形狀相同的陶瓷模具中，將鋼制螺柱緩緩套入陶瓷模具中，固定鋼制螺柱，以轉(zhuǎn)速為60r/min旋轉(zhuǎn)陶瓷模具，保持2分鐘后烘干鋼制螺柱；
[0010]步驟5、將母材水平放置，將套有匹配陶瓷圈的鋼制螺柱的錐形端向下，垂直母材，施以壓力；
[0011]步驟6、提升鋼制螺柱，拉弧，完成焊接。
[0012]步驟1中所述的自保護(hù)藥皮成分按質(zhì)量百分比計，包括如下組分:20% -30% CaO,10% -15%的Ti02，3% -8%的螢石，3% -8%的冰晶石，1% -3%的中碳錳鐵粉，10% -18%的Ni粉，0.6 % -1 %的V粉，1 % -2 %的Mo粉，2 % -5 %的Cr粉，其余為Cr203粉；所述的粘結(jié)劑和自保護(hù)藥皮成分的重量比為15-11:100 ;所述的粘結(jié)劑為模數(shù)不小于2.5，波美度為45度的鈉水玻璃。
[0013]步驟3中所述的母材為中碳調(diào)質(zhì)鋼。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):1)能夠獲得良好的焊縫金相組織，有效提高焊縫質(zhì)量；2)操作簡單，效率明顯提高；3)可實(shí)現(xiàn)減少焊接電弧偏弧，減少焊接過程中飛濺；4)可實(shí)現(xiàn)鋼制螺柱與母材間無氧化夾雜、未焊透、未熔合等缺陷的優(yōu)質(zhì)焊接接頭；5)提升鋼制螺柱焊焊接熔深；6)可適應(yīng)與8_以上的不同直徑的鋼制螺柱及不同板厚的母材。
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明基于藥皮自保護(hù)的螺柱焊方法工藝流程示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明基于藥皮自保護(hù)的螺柱焊方法裝配示意圖。
[0018]1一鋼制螺柱；2—母材；3—保護(hù)藥皮；4一陶瓷保護(hù)環(huán)
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例一
[0020]結(jié)合圖1和圖2，以直徑為8mm的Q235鋼制螺柱1為例。首先在焊前配制保護(hù)藥皮3 (保護(hù)藥皮3成分為；20% CaO, 10%的Ti02，3%的螢石，8%的冰晶石，3%的中碳錳鐵粉，10%的Ni粉，1 %的V粉，2%的Mo粉，2%的Cr粉，其余為Cr203粉。粘結(jié)材料才用模數(shù)不小于2.5，波美度為45度的鈉水玻璃)，將鋼制螺柱1焊焊接螺柱進(jìn)行打磨去除銹點(diǎn)，并使用丙酮溶液對鋼制螺柱1進(jìn)行清洗，將藥皮成分和粘結(jié)劑相混合，粘結(jié)劑和藥皮的重量比為15-11:100，然后將和粘結(jié)劑混合好的藥皮料泥添入到陶瓷模具中，模具形狀和鋼制螺柱1形狀一致，模具直徑為10mm ;然后將清洗過的鋼制螺柱1，緩緩壓入模具當(dāng)中。固定鋼制螺柱1，慢速旋轉(zhuǎn)模具，模具轉(zhuǎn)速為60r/min ;旋轉(zhuǎn)2分鐘后將模具同鋼制螺柱1 一同進(jìn)行烘干處理(企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))得到保護(hù)藥皮3。烘干工藝為先進(jìn)行低溫烘干保溫溫度80度到100度之間，保溫時間為8h以上，取下陶瓷模具、待指甲壓保護(hù)藥皮3，以無指甲壓痕為低溫烘干合格；后將鋼制螺，1置于烘干箱當(dāng)中進(jìn)行烘干處理，隨爐升溫，烘干溫度300度以上，保溫2h，然后隨爐降溫至100度出爐備用。焊接前將母材2 (30MnCrNiMo)表面打磨去除銹點(diǎn)后用丙酮清洗，快速吹干，用焊槍將鋼制螺柱1固定在母材2(30MnCrNiMo)的表面并且在鋼制螺柱1的焊接端套上一個和鋼制螺柱1配套的陶瓷保護(hù)環(huán)4，提升鋼制螺柱1，引燃電弧，完成焊接后保持焊槍與母材2 (30MnCrNiMo)的垂直位置關(guān)系3_5s，使熔池冷卻凝固。進(jìn)行出密操作。
[0021]實(shí)施例二
[0022]結(jié)合圖1和圖2，以直徑為16mm的Q235鋼制螺柱1為例。首先在焊前配制保護(hù)藥皮3 (保護(hù)藥皮3成分為；含量22% CaO, 13%的Ti02，6%的螢石，6%的冰晶石，1 %的中碳錳鐵粉，13%的Ni粉，0.6%的V粉，1 %的Mo粉，2%的Cr粉，其余為Cr203粉。粘結(jié)材料才用模數(shù)不小于2.5，波美度為45度的鈉水玻璃)，將鋼制螺柱1焊焊接螺柱進(jìn)行打磨去除銹點(diǎn)，并使用丙酮溶液對鋼制螺柱1進(jìn)行清洗，將藥皮成分和粘結(jié)劑相混合，粘結(jié)劑和藥皮的重量比為15-11:100，然后將和粘結(jié)劑混合好的藥皮料泥添入到陶瓷模具中，模具形狀和鋼制螺柱1形狀一致，模具直徑為18mm ;然后將清洗過的鋼制螺柱1，緩緩壓入模具當(dāng)中。固定鋼制螺柱1，慢速旋轉(zhuǎn)模具，模具轉(zhuǎn)速為60r/min ;旋轉(zhuǎn)2分鐘后將模具同鋼制螺柱1 一同進(jìn)行烘干處理(企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))，烘干工藝為先進(jìn)行低溫烘干保溫溫度80度到100度之間，保溫時間為8h以上，取下陶瓷模具、待指甲壓保護(hù)藥皮3，以無指甲壓痕為低溫烘干合格；后將鋼制螺柱1置于烘干箱當(dāng)中進(jìn)行烘干處理，隨爐升溫，烘干溫度350度以上，保溫2h，然后隨爐降溫至100度出爐備用。焊接前將母材2表面打磨去除銹點(diǎn)后用丙酮清洗，快速吹干，用焊槍將鋼制螺柱1固定在母材2的表面并且在鋼制螺柱1的焊接端套上一個和鋼制螺柱配套的陶瓷保護(hù)環(huán)4，提升鋼制螺柱1，引燃電弧，完成焊接后保持焊槍與母材2的垂直位置關(guān)系3-5s，使熔池冷卻凝固。進(jìn)行出渣操作。
[0023]實(shí)施例三
[0024]結(jié)合圖1和圖2，以直徑為27mm的Q235鋼制螺柱1為例。首先在焊前配制保護(hù)藥皮3 (保護(hù)藥皮3成分為；含量25% CaO, 15%的Ti02，8%的螢石，8%的冰晶石，1 %的中碳錳鐵粉，18 %的Ni粉，0.6 %的V粉，1 %的Mo粉，5 %的Cr粉，其余為Cr203粉。粘結(jié)材料才用模數(shù)不小于2.5，波美度為45度的鈉水玻璃)，將鋼制螺柱1焊焊接螺柱進(jìn)行打磨去除銹點(diǎn)，并使用丙酮溶液對鋼制螺柱1進(jìn)行清洗，將藥皮成分和粘結(jié)劑相混合，粘結(jié)劑和藥皮的重量比為15-11:100，然后將和粘結(jié)劑混合好的藥皮料泥添入到陶瓷模具中，模具形狀和鋼制螺柱1形狀一致，模具直徑為30mm ;然后將清洗過的鋼制螺柱1，緩緩壓入模具當(dāng)中。固定鋼制螺柱1，慢速旋轉(zhuǎn)模具，模具轉(zhuǎn)速為60r/min ;旋轉(zhuǎn)2分鐘后將模具同鋼制螺柱1 一同進(jìn)行烘干處理(企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))，烘干工藝為先進(jìn)行低溫烘干(保溫溫度80度到100度之間，保溫時間為8h以上，取下陶瓷模具、待指甲壓保護(hù)藥皮3，以無指甲壓痕為低溫烘干合格；后將鋼制螺柱1置于烘干箱當(dāng)中進(jìn)行烘干處理，隨爐升溫，烘干溫度350度以上，保溫3h，然后隨爐降溫至100度出爐備用)。焊接前將母材2表面打磨去除銹點(diǎn)后用丙酮清洗，快速吹干，用焊槍將鋼制螺柱1固定在母材2的表面并且在鋼制螺柱1的焊接端套上一個和鋼制螺柱1配套的陶瓷保護(hù)環(huán)4，提升鋼制螺柱1，引燃電弧，完成焊接后保持焊槍與母材2的垂直位置關(guān)系3-5s，使熔池冷卻凝固。進(jìn)行出渣操作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于藥皮自保護(hù)的螺柱焊方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1、配制焊接自保護(hù)藥皮成分，采用粘結(jié)劑將自保護(hù)藥皮成分制成自保護(hù)藥皮； 步驟2、加工錐角為150°的鋼制螺柱； 步驟3、對鋼制螺柱及母材待焊區(qū)進(jìn)行打磨清洗去除表面污潰； 步驟4、將自保護(hù)藥皮添入到陶瓷模具中，將鋼制螺柱緩緩套入陶瓷模具中，固定鋼制螺柱，以轉(zhuǎn)速為60r/min旋轉(zhuǎn)陶瓷模具，保持2分鐘后烘干鋼制螺柱； 步驟5、將母材水平放置，將套有匹配陶瓷圈的鋼制螺柱的錐形端向下，垂直母材，施以壓力； 步驟6、提升鋼制螺柱，拉弧，完成焊接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于藥皮自保護(hù)的螺柱焊方法，其特征在于，步驟1中所述的自保護(hù)藥皮成分按質(zhì)量百分比計，包括如下組分:20% -30% CaO, 10%-15% Ti02,3% -8%螢石，3% _8%冰晶石，1% -3% 中碳錳鐵粉，10% -18% Ni 粉，(λ 6% -1% V 粉，1% -2% Mo粉，2% -5% Cr粉，其余為Cr203粉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于藥皮自保護(hù)的螺柱焊方法，其特征在于，步驟1中所述的粘結(jié)劑和自保護(hù)藥皮成分的重量比為(15-11):100。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于藥皮自保護(hù)的螺柱焊方法，其特征在于，所述的粘結(jié)劑為模數(shù)不小于2.5，波美度為45度的鈉水玻璃。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于藥皮自保護(hù)的螺柱焊方法，其特征在于，步驟3中所述的母材為中碳調(diào)質(zhì)鋼。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于藥皮自保護(hù)的螺柱焊方法。配制焊接自保護(hù)藥皮成分；將鋼制螺柱加工成錐角為150°的鋼制螺柱；對鋼制螺柱及母材待焊區(qū)進(jìn)行打磨清洗去除表面污漬；將調(diào)配好的自保護(hù)藥皮材料敷制于鋼制螺柱表面焊接位置并烘干；將母材水平放置，將套有匹配陶瓷圈的鋼制螺柱的錐形端向下，垂直母材，施以一定的壓力；提升鋼制螺柱，拉弧，完成焊接。本發(fā)明能夠獲得良好的焊縫金相組織，有效提高焊縫質(zhì)量；操作簡單，效率明顯提高；可實(shí)現(xiàn)減少焊接電弧偏弧，減少焊接過程中飛濺；可實(shí)現(xiàn)鋼制螺柱與母材間無氧化夾雜、未焊透、未熔合等缺陷的優(yōu)質(zhì)焊接接頭；提升鋼制螺柱焊焊接熔深；可適應(yīng)與8mm以上的不同直徑的鋼制螺柱及不同板厚的母材。
【IPC分類】B23K9/235, B23K9/20
【公開號】CN105478972
【申請?zhí)枴緾N201410472910
【發(fā)明人】張德庫, 薛守立, 王克鴻, 王建, 嚴(yán)澤鋼
【申請人】南京理工大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2014年9月16日