专利名称：一种针对立焊的三丝焊接系统及其焊接工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及焊接技术，具体的说，是涉及一种针对于立焊的三丝焊接技术。
技术背景
立焊技术，尤其是厚板立焊操作广泛用于集装箱船设计与建造、大型储油罐、高炉炉壳等装配领域。然而立焊时焊条熔化形成的熔滴及熔池中熔化金属受到重力极易下坠溢流，这就使焊缝成形困难，焊缝成形也不如平焊美观。
多丝共熔池焊接技术由于其高的焊接速度、高的熔敷速度得到了广泛的应用。试验研究表明双丝焊的速度和熔敷率是单丝焊的3 4倍，三丝焊又是单丝焊的4 5倍以上，尤其是对于中厚板焊接，可较大程度提到焊接效率。同时，多丝共熔池的焊接技术还具有对熔池，即熔池空间尺寸、组织成分等可控性的功能。发明内容
本发明要解决的是立焊时由于焊条熔化使焊缝成形困难，焊缝成形质量偏低的技术问题，利用多丝共熔池焊接技术高效和对熔池可控的特点，提供一种针对立焊的三丝焊接系统及其焊接工艺。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现
一种针对立焊的三丝焊接系统，包括焊机，所述焊机上安装有设置第一焊丝的第一焊枪、设置第二焊丝的第二焊枪和设置第三焊丝的第三焊枪，所述第二焊枪和所述第三焊枪对称地设置在所述第一焊枪正下方的两侧，所述第一焊枪、所述第二焊枪和所述第三焊枪上分别设置有焊枪姿态调整装置，所述第一焊丝、所述第二焊丝和所述第三焊丝上分别配有送丝机构、焊接电源和保护气体装置。
其中，所述焊枪姿态调整装置包括横向调整装置、竖向调整装置、纵向调整装置和角度调整装置。
一种基于针对立焊的三丝焊接系统的焊接工艺，包括以下步骤
(1)沿焊接方向使所述第一焊枪位于前端，使所述第二焊枪和所述第三焊枪位于后端，利用所述焊枪姿态调整装置分别调整所述第一焊枪、所述第二焊枪和所述第三焊枪， 使得第一焊丝、所述第二焊丝和所述第三焊丝两两之间的尖端距离为10 20mm ；
(2)利用所述焊枪姿态调整装置分别调整所述第一焊枪、所述第二焊枪和所述第三焊枪的焊枪姿态，使第一焊丝与待焊平面的垂直线之间的夹角为0° 15°之间，所述第二焊丝和第三焊丝与待焊平面的夹角为45° 75°之间，所述第二焊丝和第三焊丝分别与待焊平面的垂直线之间的夹角为15° 25°之间；
(3)开始施焊，采用熔化极气体保护法进行第一层焊接，其中所述第一焊丝的焊接电流为130 160A，焊接电压为20 MV，焊接速度为6 12cm/min，气体流量为40 45L/min，焊接电源为直流正接；所述第二焊丝和所述第三焊丝的焊接电流为140 160A， 焊接电压为20 24V，焊接速度为6 12cm/min，气体流量为45 50L/min，焊接电源为直流正接；
(4)第一层焊接完成之后，利用所述焊枪姿态调整装置分别调整所述第二焊丝和第三焊丝分别与待焊平面的垂直线之间的夹角为25° 45°之间；
(5)采用熔化极气体保护法进行第二层焊接，其中所述第一焊丝的焊接电流为 180 220A，焊接电压为M ^V，焊接速度为16 22cm/min，气体流量为55 65L/min， 焊接电源为直流正接；所述第二焊丝和所述第三焊丝的焊接电流为200 Μ0Α，焊接电压为24 28V，焊接速度为16 22cm/min，气体流量为60 75L/min，焊接电源为直流正接。
本发明的有益效果是
本发明通过三个焊枪的空间排布，以及三个焊丝的焊接参数匹配，使得第二焊丝和第三焊丝产生的电弧气体吹力及保护气体吹力产生向上和向内的分力，托住流淌的熔化金属，从而实现对熔池几何尺寸的控制，保证了焊接质量。
图1是本发明所提供的针对立焊的三丝焊接系统的结构示意图2是本发明所提供的针对立焊的三丝焊接工艺示意图3是图2的侧视图4是图2的正视图。
图中11、第一焊丝，12、第一焊枪，21、第二焊丝，22、第二焊枪，31、第三焊丝，32、第三焊枪，4 焊枪姿态调整装置，5 送丝机构，6 焊接电源，7、待焊工件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述
如图1所示，本实施例披露了一种针对立焊的三丝焊接系统，在焊机上安装有三个焊枪，分别称之为第一焊枪12、第二焊枪22和第三焊枪32，其上分别设置第一焊丝11、第二焊丝21和第三焊丝31。第二焊枪22和第三焊枪32分别位于第一焊枪12正下方的两侧，并且第二焊枪22和第三焊枪32相对于第一焊枪12的安装位置对称。
第一焊枪12、第二焊枪22和第三焊枪32上分别设置有焊枪姿态调整装置4。其中，焊枪姿态调整装置4具体包括横向调整装置、竖向调整装置、纵向调整装置和角度调整装置。横向调整装置、竖向调整装置、纵向调整装置和角度调整装置都是现有焊接设备上通用的调整装置。
第一焊丝11、第二焊丝21和第三焊丝31上分别配有送丝机构、焊接电源和保护气体装置。
如图2至图4所示，本实施例同时披露了一种针对立焊的三丝焊接工艺，该焊接工艺采用三丝熔化极气体保护焊接方法，焊接顺序为两层两道焊，焊接材料采用与焊接工件屈服强度同等级的焊丝或者焊条。
焊接前认真熟悉施工图纸及工艺，检测坡口尺寸及装配精度是否符合相应质量标准要求，对待焊区域进行除油、除渣、杂物清理，避免杂质对焊接质量的影响。
实施例1
本焊接工艺特别针对于厚度25mm的焊接工件，并采用单面V型坡口焊接，对接坡口角度为60° 士5°。
沿焊接方向使第一焊枪12位于前端，使第二焊枪22和第三焊枪32位于后端，即焊接方向为向上立焊时，第一焊枪12的位置在上，第二焊枪22和第三焊枪32的位置在下。 立焊时，第一焊丝11在熔化工件形成焊接熔池的过程中起到主要作用，第二焊丝21和第三焊丝31起到调节熔池几何尺寸、托住受到重力作用而向下流淌的熔融金属的作用。
焊接之前分别调整三个焊枪的焊接姿态，利用横向调节装置、竖向调节装置和纵向调节装置分别调整第一焊丝11、第二焊丝21和第三焊丝31两两之间的尖端距离为 10mm，以使第一焊丝11、第二焊丝21和第三焊丝31之间的间距控制在产生一个焊接熔池的范围内。
利用焊枪姿态调整装置分别调整第一焊枪12、第二焊枪22和第三焊枪32的焊枪姿态，第一焊丝11与待焊平面的垂直线之间的夹角为Y，第二焊丝21和第三焊丝31与待焊平面的夹角为β，第二焊丝21和第三焊丝31分别与待焊平面的垂直线之间的夹角α。 使夹角Y为0°，使夹角α为45°，保证第二焊丝21和第三焊丝31产生的电弧气体吹力及各电弧的保护气体吹力对熔池产生向上的分力，托住流淌的金属；使夹角β为15°之间，保证第二焊丝21和第三焊丝31产生的电弧气体吹力对熔池产生向内的分力，控制熔池几何尺寸。
进行第一层施焊，其中第一焊丝11的焊接电流为130 135Α，焊接电压为20 21V，焊接速度为6 Scm/min，气体流量为40 45L/min，焊接电源为直流正接；第二焊丝 21和第三焊丝31的焊接电流为140 145A，焊接电压为20 21V，焊接速度为6 8cm/ min，气体流量为45 50L/min，焊接电源为直流正接。
第一层焊接完成之后，利用角度调整装置分别调整第二焊丝21和第三焊丝31分别与待焊平面的垂直线之间的夹角为25° ；
进行第二层焊接，其中第一焊丝11的焊接电流为180 185A，焊接电压为M 25V，焊接速度为16 18cm/min，为气体流量55 60L/min，焊接电源为直流正接；第二焊丝21和第三焊丝31的焊接电流为200 210A，焊接电压为24 25V，焊接速度为16 18cm/min，气体流量为60 65L/min，焊接电源为直流正接。
实施例2
本焊接工艺特别针对于厚度30mm的焊接工件，并采用单面V型坡口焊接，对接坡口角度为60° 士5°。
沿焊接方向使第一焊枪12位于前端，使第二焊枪22和第三焊枪32位于后端，即焊接方向为向上立焊时，第一焊枪12的位置在上，第二焊枪22和第三焊枪32的位置在下。 立焊时，第一焊丝11在熔化工件形成焊接熔池的过程中起到主要作用，第二焊丝21和第三焊丝31起到调节熔池几何尺寸、托住受到重力作用而向下流淌的熔融金属的作用。
焊接之前分别调整三个焊枪的焊接姿态，利用横向调节装置、竖向调节装置和纵向调节装置分别调整第一焊丝11、第二焊丝21和第三焊丝31两两之间的尖端距离为 15mm，以使第一焊丝11、第二焊丝21和第三焊丝31之间的间距控制在产生一个焊接熔池的范围内。
利用焊枪姿态调整装置分别调整第一焊枪12、第二焊枪22和第三焊枪32的焊枪姿态，第一焊丝11与待焊平面的垂直线之间的夹角为Y，第二焊丝21和第三焊丝31与待焊平面的夹角为β，第二焊丝21和第三焊丝31分别与待焊平面的垂直线之间的夹角α。 使夹角Y为8°，使夹角α为60°，保证第二焊丝21和第三焊丝31产生的电弧气体吹力及各电弧的保护气体吹力对熔池产生向上的分力，托住流淌的金属；使夹角β为20°之间，保证第二焊丝21和第三焊丝31产生的电弧气体吹力对熔池产生向内的分力，控制熔池几何尺寸。
进行第一层施焊，其中第一焊丝11的焊接电流为140 145Α，焊接电压为21 22V,焊接速度为8 lOcm/min，气体流量为40 45L/min，焊接电源为直流正接；第二焊丝 21和第三焊丝31的焊接电流为145 150A，焊接电压为21 22V，焊接速度为8 IOcm/ min，气体流量为45 50L/min，焊接电源为直流正接。
第一层焊接完成之后，利用角度调整装置分别调整第二焊丝21和第三焊丝31分别与待焊平面的垂直线之间的夹角为40° ；
进行第二层焊接，其中第一焊丝11的焊接电流为190 200A，焊接电压为25 26V，焊接速度为18 20cm/min，为气体流量55 60L/min，焊接电源为直流正接；第二焊丝21和第三焊丝31的焊接电流为210 220A，焊接电压为25 ^V，焊接速度为18 20cm/min，气体流量为65 70L/min，焊接电源为直流正接。
实施例3
本焊接工艺特别针对于厚度40mm的焊接工件，并采用单面V型坡口焊接，对接坡口角度为60° 士5°。
沿焊接方向使第一焊枪12位于前端，使第二焊枪22和第三焊枪32位于后端，即焊接方向为向上立焊时，第一焊枪12的位置在上，第二焊枪22和第三焊枪32的位置在下。 立焊时，第一焊丝11在熔化工件形成焊接熔池的过程中起到主要作用，第二焊丝21和第三焊丝31起到调节熔池几何尺寸、托住受到重力作用而向下流淌的熔融金属的作用。
焊接之前分别调整三个焊枪的焊接姿态，利用横向调节装置、竖向调节装置和纵向调节装置分别调整第一焊丝11、第二焊丝21和第三焊丝31两两之间的尖端距离为 20mm，以使第一焊丝11、第二焊丝21和第三焊丝31之间的间距控制在产生一个焊接熔池的范围内。
利用焊枪姿态调整装置分别调整第一焊枪12、第二焊枪22和第三焊枪32的焊枪姿态，第一焊丝11与待焊平面的垂直线之间的夹角为Y，第二焊丝21和第三焊丝31与待焊平面的夹角为β，第二焊丝21和第三焊丝31分别与待焊平面的垂直线之间的夹角a。 使夹角Y为15°，使夹角α为75°，保证第二焊丝21和第三焊丝31产生的电弧气体吹力及各电弧的保护气体吹力对熔池产生向上的分力，托住流淌的金属；使夹角β为25°， 保证第二焊丝21和第三焊丝31产生的电弧气体吹力对熔池产生向内的分力，控制熔池几何尺寸。
进行第一层施焊，其中第一焊丝11的焊接电流为150 160Α，焊接电压为22 MV，焊接速度为10 12cm/min，气体流量为40 45L/min，焊接电源为直流正接；第二焊丝21和第三焊丝31的焊接电流为155 160A，焊接电压为22 MV，焊接速度为10 12cm/min，气体流量为45 50L/min，焊接电源为直流正接。
第一层焊接完成之后，利用角度调整装置分别调整第二焊丝21和第三焊丝31分别与待焊平面的垂直线之间的夹角为45° ；
进行第二层焊接，其中第一焊丝11的焊接电流为210 220A，焊接电压为沈 ^V，焊接速度为20 22cm/min，为气体流量60 65L/min，焊接电源为直流正接；第二焊丝21和第三焊丝31的焊接电流为220 Μ0Α，焊接电压为26 ^V，焊接速度为20 22cm/min，气体流量为65 75L/min，焊接电源为直流正接。
焊接完成之后进行清理及检测，具体包括1.焊后仔细清除焊缝焊渣及飞溅物； 2.焊后按照相关标准对焊缝进行无损检测；3.对于有缺陷需返修的焊缝，根据实际情况进行修复，修复后再进行无损检测；4.焊缝质量应符合相关验收标准的要求。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种针对立焊的三丝焊接系统，包括焊机，其特征在于，所述焊机上安装有设置第一焊丝的第一焊枪、设置第二焊丝的第二焊枪和设置第三焊丝的第三焊枪，所述第二焊枪和所述第三焊枪对称地设置在所述第一焊枪正下方的两侧，所述第一焊枪、所述第二焊枪和所述第三焊枪上分别设置有焊枪姿态调整装置，所述第一焊丝、所述第二焊丝和所述第三焊丝上分别配有送丝机构、焊接电源和保护气体装置。
2.根据权利要求1所述的一种针对立焊的三丝焊接系统，其特征在于，所述焊枪姿态调整装置包括横向调整装置、竖向调整装置、纵向调整装置和角度调整装置。
3.一种基于如权利要求1所述针对立焊的三丝焊接系统的焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤(1)沿焊接方向使所述第一焊枪位于前端，使所述第二焊枪和所述第三焊枪位于后端， 利用所述焊枪姿态调整装置分别调整所述第一焊枪、所述第二焊枪和所述第三焊枪，使得第一焊丝、所述第二焊丝和所述第三焊丝两两之间的尖端距离为10 20mm ；(2)利用所述焊枪姿态调整装置分别调整所述第一焊枪、所述第二焊枪和所述第三焊枪的焊枪姿态，使第一焊丝与待焊平面的垂直线之间的夹角为0° 15°之间，所述第二焊丝和第三焊丝与待焊平面的夹角为45° 75°之间，所述第二焊丝和第三焊丝分别与待焊平面的垂直线之间的夹角为15° 25°之间；(3)开始施焊，采用熔化极气体保护法进行第一层焊接，其中所述第一焊丝的焊接电流为130 160A，焊接电压为20 MV，焊接速度为6 12cm/min，气体流量为40 45L/ min，焊接电源为直流正接；所述第二焊丝和所述第三焊丝的焊接电流为140 160A，焊接电压为20 MV，焊接速度为6 12cm/min，气体流量为45 50L/min，焊接电源为直流正接；(4)第一层焊接完成之后，利用所述焊枪姿态调整装置分别调整所述第二焊丝和第三焊丝分别与待焊平面的垂直线之间的夹角为25° 45°之间；(5)采用熔化极气体保护法进行第二层焊接，其中所述第一焊丝的焊接电流为180 220A，焊接电压为M ^V，焊接速度为16 22cm/min，气体流量为55 65L/min，焊接电源为直流正接；所述第二焊丝和所述第三焊丝的焊接电流为200 Μ0Α，焊接电压为M ^V，焊接速度为16 22cm/min，气体流量为60 75L/min，焊接电源为直流正接。
全文摘要
本发明公开了一种针对立焊的三丝焊接系统及其焊接工艺，在焊机上安装有设置第一焊丝的第一焊枪、设置第二焊丝的第二焊枪和设置第三焊丝的第三焊枪，第二焊枪和第三焊枪对称地设置在第一焊枪正下方的两侧，每个焊枪上分别设置有焊枪姿态调整装置，每个焊丝分别配有送丝机构、焊接电源和保护气体装置。本发明通过三个焊枪的空间排布，以及三个焊丝的焊接参数匹配，使得第二焊丝和第三焊丝产生的电弧气体吹力及保护气体吹力产生向上和向内的分力，托住流淌的熔化金属，从而实现对熔池几何尺寸的控制，保证了焊接质量。
文档编号B23K9/173GK102528246SQ20121005675
公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者冯梦楠, 李洋, 罗震, 袁涛 申请人:天津大学