本發(fā)明涉及一種中碳調(diào)質(zhì)鋼及難焊結(jié)構(gòu)基體上焊接鋼螺柱的焊接技術(shù)，具體為中大直徑螺柱焊專用穩(wěn)弧劑及焊接方法。

背景技術(shù)：

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面的焊接方法。其基本原理是在待焊螺柱與工件間引弧，在工件上形成熔池，當(dāng)螺柱與工件被加熱到合適溫度時，將螺柱送入熔池形成焊接接頭，其本質(zhì)是與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，具有效率高和節(jié)約材料的特點(diǎn)、并且由于不需要在板件表面開孔，可用于對密封性要求比較高的設(shè)備當(dāng)中?；谝陨咸匦?，螺柱焊在橋梁建筑，重型機(jī)械加工和大型壓力容器行業(yè)具有巨大的發(fā)展前景。

對于大直徑螺柱螺柱焊，由于螺柱焊本質(zhì)是熔焊一種焊接方法，所以對于傳統(tǒng)螺柱焊接難題也出現(xiàn)在大直徑螺柱螺柱焊當(dāng)中。由于螺柱焊采用的放電方式為電容儲能式放電，且中大直徑螺柱的焊接面積較大，電弧很難同時燃燒、融化整個螺柱底面，所以實(shí)際的大直徑螺柱焊接當(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。現(xiàn)在在實(shí)際使用螺柱焊過程當(dāng)中主要出現(xiàn)的焊接問題為：1、對于中大直徑的螺柱，焊接過程當(dāng)中會出現(xiàn)明顯的電弧燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象，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，熔池凝固以后形成焊縫未焊合、未焊透等現(xiàn)象，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、由于中大直徑焊接時使用的板材為中厚板，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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為一種中大直徑螺柱焊過程的專用穩(wěn)弧劑及焊接方法，達(dá)到穩(wěn)定焊接電弧，消除焊接缺陷，提高焊接質(zhì)量的目的。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種中大直徑螺柱焊專用穩(wěn)弧劑，該穩(wěn)弧劑包括：含量為70％-75％的Fe₂O₃，11.8％-12.7％的Al粉，1％-3％的K₂CO₃粉，2％-3％Na₂CO₃粉，2％-3％的鈉水玻璃，1％-3％金紅石型鈦白粉，0.6％-2％的長石粉，其余為FeTiO₃粉。

進(jìn)一步的，穩(wěn)弧劑含量為75％的Fe₂O₃，12.7％的Al粉，2％的K₂CO₃粉，2％Na₂CO₃粉，3％的鈉水玻璃，2％金紅石型鈦白粉，1.5％的長石粉，1.8％FeTiO₃粉。

進(jìn)一步的，中大直徑螺柱的直徑范圍為12mm—27mm。

進(jìn)一步的，專用穩(wěn)弧劑各成分顆粒度為600—800目。

一種使用中大直徑螺柱焊專用穩(wěn)弧劑的焊接方法。包括以下步驟：

步驟1、配制專用穩(wěn)弧劑,配方為含量70％-75％的Fe₂O₃,11.8％-12.7％的Al粉，1％-3％的K₂CO₃粉，2％-3％Na₂CO₃粉，2％-3％的鈉水玻璃，1％-3％金紅石型鈦白粉，0.6％-2％的長石粉，其余為FeTiO₃粉；

步驟2、將配好的專用穩(wěn)弧劑包裹在鋁箔內(nèi)，并制成環(huán)狀；

步驟3、加工螺柱，螺柱錐角為150°；

步驟4、機(jī)械打磨螺柱及母材表面；

步驟5、用丙酮清洗母材及螺柱表面，快速吹干；

步驟6、將做好的專用穩(wěn)弧劑環(huán)置于與螺柱匹配的陶瓷環(huán)底部，并將陶瓷環(huán)套在螺柱上；

步驟7、夾取螺柱，將母材水平放置，將套有陶瓷圈的螺柱的錐形端向下，垂直母材，使螺柱對母材施以一定的壓力；

步驟8、提升螺柱，拉弧，完成焊接。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：1)可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電弧、減少焊接過程中的飛濺現(xiàn)象；2)操作簡單，效率明顯提高；3)可實(shí)現(xiàn)消除和減少焊接缺陷，得到優(yōu)質(zhì)焊接接頭；4)可以焊接結(jié)構(gòu)復(fù)雜且結(jié)構(gòu)拘束度高的大型構(gòu)件；

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

圖1是本發(fā)明使用中大直徑螺柱焊專用穩(wěn)弧劑的焊接方法的流程圖。

圖2是本發(fā)明使用中大直徑螺柱焊專用穩(wěn)弧劑的焊接方法的示意圖。

圖3是實(shí)施例一中大直徑螺柱焊的焊接效果圖。

圖4是實(shí)施例二中大直徑螺柱焊的焊接效果圖。

圖5是實(shí)施例三中大直徑螺柱焊的焊接效果圖。

圖6是實(shí)施例四中大直徑螺柱焊的焊接效果圖。

圖7是實(shí)施例五中大直徑螺柱焊的焊接效果圖。

其中，1—螺柱；2—陶瓷環(huán)；3—陶瓷環(huán)；4—母材；5—專用穩(wěn)弧劑。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1、圖2，本發(fā)明的中大直徑螺柱焊專用穩(wěn)弧劑及焊接方法，包括以下步驟：

步驟1、配制專用穩(wěn)弧劑；步驟2、將配好的專用穩(wěn)弧劑包裹在鋁箔內(nèi)，并制成環(huán)狀；步驟3、加工螺柱，螺柱錐角為150°；步驟4、機(jī)械打磨螺柱及母材表面；步驟5、用丙酮清洗母材及螺柱表面，快速吹干；步驟6、將做好的專用穩(wěn)弧劑環(huán)置于與螺柱匹配的陶瓷環(huán)底部，并將陶瓷環(huán)套在螺柱上；步驟7、夾取螺柱，將母材水平放置，將套有陶瓷圈的螺柱的錐形端向下，垂直母材，使螺柱對母材施以一定的壓力；步驟8、提升螺柱，拉弧，完成焊接。

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

實(shí)施例一

結(jié)合圖1和圖2，以直徑為16mm，高為55mm的Q235鋼螺柱式樣為例。首先在焊前配制焊接專用穩(wěn)弧劑穩(wěn)弧劑成分為：75％的Fe₂O₃，12.7％的Al粉，2％的K₂CO₃粉，2％Na₂CO₃粉，3％的鈉水玻璃，2％金紅石型鈦白粉，1.5％的長石粉，1.8％FeTiO₃粉；接下來將配好的專用穩(wěn)弧劑包裹在鋁箔內(nèi)，并制成環(huán)狀；對螺柱及母材表面進(jìn)行機(jī)械打磨，去除銹跡及油污，用丙酮溶液清洗工件及螺柱表面，快速吹干。之后將做好的專用穩(wěn)弧劑環(huán)置于與螺柱匹配的陶瓷環(huán)底部，并將陶瓷環(huán)套在螺柱上；夾取螺柱，將母材水平放置，將套有陶瓷圈的螺柱的錐形端向下，垂直母材，使螺柱對母材施以一定的壓力；提升螺柱，拉弧，完成焊接預(yù)壓深度為1mm，提升高度為3mm。焊接效果如圖3，焊縫完整飽滿，沒有出現(xiàn)氣孔，未焊合等缺陷，有效地消除了螺柱焊的偏弧問題。

實(shí)施例二

結(jié)合圖1和圖2，以直徑為22mm，高為55mm的Q235鋼螺柱式樣為例。首先在焊前配制焊接穩(wěn)弧劑穩(wěn)弧劑成分為：71％的Fe₂O₃，12％的Al粉，3.1％的K₂CO₃粉，2.8％Na₂CO₃粉，3.5％的鈉水玻璃，3％金紅石型鈦白粉，2.3％的長石粉，2.3％FeTiO₃粉；接下來將配好的專用穩(wěn)弧劑包裹在鋁箔內(nèi)，并制成環(huán)狀；對螺柱及母材表面進(jìn)行機(jī)械打磨，去除銹跡及油污，用丙酮溶液清洗工件及螺柱表面，快速吹干。之后將做好的專用穩(wěn)弧劑環(huán)置于與螺柱匹配的陶瓷環(huán)底部，并將陶瓷環(huán)套在螺柱上；夾取螺柱，將母材水平放置，將套有陶瓷圈的螺柱的錐形端向下，垂直母材，使螺柱對母材施以一定的壓力；提升螺柱，拉弧，完成焊接預(yù)壓深度為1mm，提升高度為3mm。焊接效果如圖4，焊縫完整飽滿，沒有出現(xiàn)氣孔，未焊合等缺陷，有效地消除了螺柱焊的偏弧問題。

實(shí)施例三

結(jié)合圖1和圖2，以直徑為22mm，高為55mm的Q235鋼螺柱式樣為例。首先在焊前配制焊接穩(wěn)弧劑穩(wěn)弧劑成分為：72.5％的Fe₂O₃，12.25％的Al粉，2％的K₂CO₃粉，2.5％Na₂CO₃粉，2.5％的鈉水玻璃，2％金紅石型鈦白粉，1.3％的長石粉，4.95％FeTiO₃粉；接下來將配好的專用穩(wěn)弧劑包裹在鋁箔內(nèi)，并制成環(huán)狀；對螺柱及母材表面進(jìn)行機(jī)械打磨，去除銹跡及油污，用丙酮溶液清洗工件及螺柱表面，快速吹干。之后將做好的專用穩(wěn)弧劑環(huán)置于與螺柱匹配的陶瓷環(huán)底部，并將陶瓷環(huán)套在螺柱上；夾取螺柱，將母材水平放置，將套有陶瓷圈的螺柱的錐形端向下，垂直母材，使螺柱對母材施以一定的壓力；提升螺柱，拉弧，完成焊接預(yù)壓深度為1mm，提升高度為3mm。焊接效果如圖5，焊縫完整飽滿，沒有出現(xiàn)氣孔，未焊合等缺陷，有效地消除了螺柱焊的偏弧問題。

實(shí)施例四

結(jié)合圖1和圖2，以直徑為22mm，高為55mm的Q235鋼螺柱式樣為例。首先在焊前配制焊接穩(wěn)弧劑穩(wěn)弧劑成分為：73％的Fe₂O₃，12.5％的Al粉，2.7％的K₂CO₃粉，2.6％Na₂CO₃粉，3.7％的鈉水玻璃，2.2％金紅石型鈦白粉，1.5％的長石粉，1.8％FeTiO₃粉；接下來將配好的專用穩(wěn)弧劑包裹在鋁箔內(nèi)，并制成環(huán)狀；對螺柱及母材表面進(jìn)行機(jī)械打磨，去除銹跡及油污，用丙酮溶液清洗工件及螺柱表面，快速吹干。之后將做好的專用穩(wěn)弧劑環(huán)置于與螺柱匹配的陶瓷環(huán)底部，并將陶瓷環(huán)套在螺柱上；夾取螺柱，將母材水平放置，將套有陶瓷圈的螺柱的錐形端向下，垂直母材，使螺柱對母材施以一定的壓力；提升螺柱，拉弧，完成焊接預(yù)壓深度為1mm，提升高度為3mm。焊接效果如圖6，焊縫完整飽滿，沒有出現(xiàn)氣孔，未焊合等缺陷，有效地消除了螺柱焊的偏弧問題。

實(shí)施例五

結(jié)合圖1和圖2，以直徑為22mm，高為55mm的Q235鋼螺柱式樣為例。首先在焊前配制焊接穩(wěn)弧劑穩(wěn)弧劑成分為：68％的Fe₂O₃，8.7％的Al粉，4％的K₂CO₃粉，5％Na₂CO₃粉，5％的鈉水玻璃，3％金紅石型鈦白粉，2.5％的長石粉，3.8％FeTiO₃粉；接下來將配好的專用穩(wěn)弧劑包裹在鋁箔內(nèi)，并制成環(huán)狀；對螺柱及母材表面進(jìn)行機(jī)械打磨，去除銹跡及油污，用丙酮溶液清洗工件及螺柱表面，快速吹干。之后將做好的專用穩(wěn)弧劑環(huán)置于與螺柱匹配的陶瓷環(huán)底部，并將陶瓷環(huán)套在螺柱上；夾取螺柱，將母材水平放置，將套有陶瓷圈的螺柱的錐形端向下，垂直母材，使螺柱對母材施以一定的壓力；提升螺柱，拉弧，完成焊接預(yù)壓深度為1mm，提升高度為3mm。焊接效果如圖7，焊縫成形不佳，偏弧現(xiàn)象嚴(yán)重，出現(xiàn)未焊合，氣孔等缺陷。