一種5%Ni鋼中薄板立對接自動(dòng)焊接工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及焊接工藝的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種5% Ni鋼中薄板立對接自動(dòng)焊 接工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 國內(nèi)有關(guān)5% Ni等低溫鋼的焊接大多以手工電弧焊為主，焊接電源為交流電源， 施焊時(shí)根據(jù)板厚及接頭形式，采用多道焊、窄焊道、小規(guī)范焊接。受焊接材料和焊接線能量 的限制，未曾見過有過5 % Ni鋼在立對接位置下采用國產(chǎn)藥芯焊絲進(jìn)行自動(dòng)焊接的相關(guān)研 究報(bào)道。而傳統(tǒng)的手工焊接，不僅操作繁瑣，同時(shí)由于人工操作，產(chǎn)品質(zhì)量上存在參差不齊、 穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，而且還存在一些安全隱患。
[0003] 通常情況下，直流焊模式下的Ni基型藥芯焊絲的熔滴過渡形式多為噴射過渡，在 立對接位置下焊接時(shí)焊縫金屬粘度大、不易向坡口兩側(cè)鋪展而焊縫中部堆高的情況甚為突 出，究其原因是因?yàn)橹绷骱改Ｊ较碌膰娚溥^渡臨界電流值偏大，致使熱輸入量過大；再加上 Ni基型藥芯焊絲本身所形成的焊縫金屬粘度大，立對接位置下的熔滴金屬克服不了重力作 用而下趟或中部堆高，最終使得熔池不可控，即使擺動(dòng)施焊也無法顯著改善。同時(shí)還存在焊 接無法熔透，焊縫成型不佳，焊接過程中易產(chǎn)生飛濺的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的5% Ni鋼中薄板立對接自動(dòng)焊接工藝方法，它 可克服現(xiàn)有技術(shù)中無法自動(dòng)焊接、效率低下，同時(shí)焊接無法熔透，焊縫成型不佳的一些不 足。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種5% Ni鋼中薄板立對接自動(dòng)焊接 工藝方法，其特征在于：所述的工藝方法包括如下步驟：a、兩塊需要焊接的5% Ni鋼中薄板 單邊開對應(yīng)坡口，并留有鈍邊厚度；b、兩塊需要立對接焊接的5% Ni鋼中薄板組對點(diǎn)焊裝 配時(shí)保留間隙，形成Y型坡口，并對應(yīng)根部間隙，在5% Ni鋼中薄板的反面附加反變形碼板； c、采用焊接機(jī)器人，使用藥芯焊絲氣體保護(hù)焊，在Y型坡口焊道內(nèi)進(jìn)行"矩形"軌跡擺動(dòng)施 焊，且在各焊道中部不做停留，焊接方式為直流脈沖焊、雙面焊接成型，正面施焊完畢后需 進(jìn)行反面清根處理，然后再進(jìn)行反面焊接；d、5% Ni鋼中薄板焊前不預(yù)熱，各焊道層間溫度 控制在150°C以下。
[0006] 使用時(shí)，本發(fā)明坡口采用Y型坡口，在留有適當(dāng)間隙與鈍邊、反面附加反變形碼板 的坡口焊道內(nèi)，使得焊槍在正反面各焊道施焊過程中進(jìn)行"矩形"軌跡擺動(dòng)施焊，而在各焊 道中部不做停留，能確保立對接位置下的5% Ni鋼中薄板正反面各焊縫在全自動(dòng)焊接下全 熔透、各焊道厚度適宜、正反面焊縫成型良好、焊接過程飛濺極少，無損及力學(xué)性能檢測均 符合相關(guān)要求；同時(shí)又能有效提尚焊接效率，進(jìn)而達(dá)到尚效焊接目的。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施例中坡口型式示意圖。
[0008] 圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中焊道布置及背面清根示意圖。
[0009] 圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中焊槍擺動(dòng)軌跡示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0011] 各附圖中各標(biāo)號(hào)表示如下：1正面打底焊道、2正面填充焊道、3正面蓋面焊道、4 反面焊道、5反變形碼板、65% Ni鋼中薄板。
[0012] 本發(fā)明所述的一種5% Ni鋼中薄板立對接自動(dòng)焊接工藝方法，其與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū) 別在于：所述的工藝方法包括如下步驟：a、兩塊需要焊接的5% Ni鋼中薄板單邊開對應(yīng)坡 口，并留有鈍邊厚度；b、兩塊需要立對接焊接的5% Ni鋼中薄板組對點(diǎn)焊裝配時(shí)保留間隙， 形成Y型坡口，并對應(yīng)根部間隙，在5% Ni鋼中薄板的反面附加反變形碼板；c、采用焊接機(jī) 器人，使用藥芯焊絲氣體保護(hù)焊，在Y型坡口焊道內(nèi)進(jìn)行"矩形"軌跡擺動(dòng)施焊，且在各焊道 中部不做停留，焊接方式為直流脈沖焊、雙面焊接成型，鋼中薄板正面施焊完畢后需進(jìn)行反 面清根處理，然后再進(jìn)行反面焊接；d、5% Ni鋼中薄板焊前不預(yù)熱，各焊道層間溫度控制在 150°C以下。
[0013] a步驟中，所述的5% Ni鋼中薄板指厚度在10_20mm范圍的鋼板，鋼板單邊加工留 有1.5-2. 5mm的鈍邊厚度；單邊開對應(yīng)坡口的角度范圍為25-35°。更優(yōu)化的方式中，鋼中 薄板單邊加工留有1.8-2. 2mm的鈍邊厚度，單邊開對應(yīng)坡口的角度范圍為28-32°。b步驟 中，Y型坡口角度范圍為50-70°，其中10-15mm板厚范圍內(nèi)的5% Ni鋼板所適宜的坡口范 圍為50-60°，而16-20mm板厚范圍內(nèi)的5% Ni鋼板所適宜的坡口范圍為60-70°，焊前點(diǎn) 焊裝配時(shí)保持2-3. 5_的間隙大??；c步驟中，焊接時(shí)，焊絲干伸長保持在13-15_之間，焊 絲處于各焊道中心位置并確保對準(zhǔn)，焊絲端頭距離引弧點(diǎn)2-3mm。所述的Y型坡口焊道內(nèi) "矩形"軌跡擺動(dòng)施焊是指從打底焊道至蓋面焊道，在保證各焊道內(nèi)焊槍擺動(dòng)長度不變的情 況下，相應(yīng)調(diào)整擺動(dòng)幅度和兩側(cè)停留時(shí)間的矩形軌跡焊接方法。
[0014] c步驟中，正面各焊道施焊完畢之后，卸下反變形碼板并進(jìn)行反面清根處理，反面 清根處理成型寬度為ll_12mm、深度為3-4mm圓弧形凹槽，所述圓弧形凹槽位置與間隙相 對應(yīng)，反面清根處理完成后隨即焊槍繼續(xù)在圓弧形凹槽形成的反面焊道內(nèi)進(jìn)行"矩形"軌跡 擺動(dòng)施焊，反面焊道焊接完成后焊縫寬度為17-18mm，余高為3-4mm。
[0015] c步驟中，焊接時(shí)，焊道逐層疊加，底部為打底焊道，中部為填充焊道，頂部為蓋面 焊道，焊道之間需進(jìn)行清渣處理；反面焊道施焊完畢后亦進(jìn)行表面清理。
[0016] 打底焊道擺動(dòng)長度為I. 5mm、擺幅大小為2. 5mm、兩側(cè)停留時(shí)間均為0. 25s，焊接電 流為115-125A、焊接電壓為16. 2-17. 5V、焊接速度為0. 32m/min ;
[0017] 填充焊道擺動(dòng)長度為I. 5mm、擺幅大小為4. 5mm、兩側(cè)停留時(shí)間均為0. 25s，焊接電 流為125-140A、焊接電壓為16. 2-17. 5V、焊接速度為0. 35m/min ;
[0018] 蓋面焊道擺動(dòng)長度為2mm、擺幅大小為5. 5mm、兩側(cè)停留時(shí)間均為0. 2s，焊接電流 為130-140A、焊接電壓為16. 2-17. 5V、焊接速度為0. 5m/min ;
[0019] 反面焊道擺動(dòng)長度I. 5mm、擺幅大小為5mm、兩側(cè)停留時(shí)間為0· 25s，焊接電流為 130-140A、焊接電壓為16. 2-17. 5V、焊接速度為0. 45m/min ;
[0020] 以上各焊道施焊選用Φ I. 2mm藥芯焊絲，并配98% Ar+2 % (V混合氣為保護(hù)氣體、 氣流量為18_19L/min。
[0021] 焊接時(shí)，采用直流脈沖焊和現(xiàn)有的Ni基型（Ni-Cr-Mo系合金）藥芯焊絲、型號(hào) TMS-5T為焊接材料，98% Ar+2% (V混合氣為保護(hù)氣體。直流脈沖焊即在原有直流模式基 礎(chǔ)上，利用脈沖形成的不同熱量輸入率使得深熔與凝固交互進(jìn)行，最終以總平均電流低于 臨界電流值（由滴狀過渡變?yōu)閲娚溥^渡的電流值）情況下，獲得熔池可控的噴射過渡。脈 沖控制過渡技術(shù)具有改善焊接熱輸入和噴射過渡的優(yōu)點(diǎn)，可確保立對接情況下的Ni基型 藥芯焊絲熔滴金屬能有效克服重力、向坡口兩側(cè)及縱深鋪展的同時(shí)，又可提高熔敷效率。另 外與脈沖控制過渡技術(shù)相匹配的98% Ar+2% (V混合氣保護(hù)優(yōu)勢在于，在氬氣中加入少量 氧氣，由于〇2是表面活性元素，能降低液態(tài)金屬的表面張力，使產(chǎn)生射流過渡的臨界電流減 小，細(xì)化熔滴尺寸，改善了熔滴過渡特性。另外，因混合氣具有一定的氧化性，故能穩(wěn)定和控 制電弧陰極斑點(diǎn)的位置，這樣可避免由于陰極斑點(diǎn)游動(dòng)而使電弧產(chǎn)生飄動(dòng)、熔滴過渡不穩(wěn)、 氣體保護(hù)作用被破壞以及焊縫成型不規(guī)則和生成咬邊、未熔合等問題。
[0022] 相應(yīng)對焊縫作滲透檢測與射線檢測均未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷，分別滿足 CB3958/-2004/ II級與CB/T3558-2011B II級的評定要求；焊接接頭抗拉強(qiáng)度為576MPa，試 驗(yàn)溫度_115°C時(shí)，焊縫沖擊功為117J，熔合線沖擊功為311J，熔合線外2mm沖擊功為292J， 熔合線外5mm沖擊功為301J，焊接接頭彎曲性能良好，面彎、背彎D = 4t，180°未出現(xiàn)任何 缺陷。腐蝕試驗(yàn)后放大800倍觀察宏觀腐蝕試樣的接頭焊縫及熱影響區(qū)表面均未發(fā)現(xiàn)肉眼 可見的裂紋、未熔合等缺陷。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 如圖1所示，一種5% Ni鋼中薄板立對接自動(dòng)焊接工藝方法，所述的5% Ni鋼中 薄板厚度為15mm :
[0025] 1)試板單邊開坡口 30°，留有L 5-2. 5mm的鈍邊厚度；
[0026] 2)試板組對點(diǎn)焊裝配時(shí)留有2-3. 5mm的間隙大?。?br>[0027] 3)反面附加反變形碼板，以保證間隙大小。
[0028] 試板加工鈍邊厚度加工誤差不超過1_、焊前點(diǎn)焊裝配時(shí)保持2-3_的間隙大小 并依靠在試板反面附加反變形碼板進(jìn)行維持。試板組對點(diǎn)焊裝配亦用Ni基型焊絲完成， 焊前點(diǎn)焊裝配時(shí)保持2-3_的間隙大小并依靠在試板反面附加反變形碼板進(jìn)行維持。
[0029] 圖2和圖3所示，包括所述試板具體的焊接步驟：
[0030] 1)焊接時(shí)，焊絲干伸長保持在13-15mm之間，焊絲處于各焊道中心位置并確保對 準(zhǔn)，焊絲端頭距離引弧點(diǎn)2-3mm ;
[0031] 2)使得焊槍在各焊道施焊過程中沿焊道進(jìn)行"矩形"軌跡擺動(dòng)施焊，且在各焊道中 部不做停留；