专利名称：高效单丝窄间隙活性气体保护焊接方法
技术领域：
本发明涉及的是一种保护焊接方法，特别是一种高效单丝窄间隙活性气体保护焊接方法，属于焊接技术领域。
背景技术：
窄间隙焊接自20世纪60年代提出以来，各国的焊接工作者发明了大量的窄间隙焊接技术。在单丝窄间隙气体保护焊接技术中以熔滴过渡的方式可以分为三类短路过渡方式、喷射过渡方式、旋转射流过渡方式。其中存在的主要技术难点在于如何保证狭窄的坡口深处的侧面能充分熔透，以及减少焊接过程中的飞溅从而降低对后续焊道焊接质量的影响。
经文献检索发现，中国专利申请号为01138322.4，专利名称为超窄间隙超低线能量熔化极气体保护自动弧焊方法与设备，专利公开号为CN 1367060A，该专利公开了一种短路过渡方式窄间隙焊接技术，采用≤6nm的超窄间隙，单丝居中无电弧侧偏工艺结合超低飞溅率波形控制脉冲电源，以脉冲的高电压实现侧面熔透，减少飞溅。其缺点在于，焊丝熔化效率不高，参数调整复杂。检索中还发现，白钢、朱余荣等人在《焊接技术》1998年第一期，2～4页上撰文《窄间隙焊采用脉冲旋转喷射过渡MAG焊技术的开发》，该文介绍了采用脉冲的方式获得旋转射流过渡方式窄间隙焊接。其缺点在于调节参数多，调整过程复杂，并且受脉冲方式限制，焊接速度和焊丝熔化速度都比较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高效单丝窄间隙活性气体保护焊接方法，通过采用了单丝居中单道单层进行连续多层焊接，使其调节简单，操作方便，同时送丝速度快，焊接生产效率高。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用氧气、二氧化碳、氩气组成的三元保护气体，焊丝居中布置，通过控制大焊丝伸出长度、送丝速度与电压获得稳定的旋转喷射过渡方式，实现一定间隙坡口内焊道与工件侧壁之间的良好熔合。
所述的坡口可以为I型或V型坡口，对于I型坡口，工件间的间隙范围12毫米到19毫米。对于V型坡口，工件的最小间隙为大于等于3毫米，最大间隙为12毫米到19毫米，两工件坡口面间的夹角范围0度至20度，并最终控制最大间隙的尺寸。本发明尤其适合厚度大于等于26毫米的工件。
所述的三元保护气体由氧气、二氧化碳、氩气组成，其中氧气0.5～3％，二氧化碳1～15％，其余为氩气；所述的大焊丝伸出长度为15～40mm，送丝速度可设定在大于12m/min；所述的电压，它是随送丝速度、电弧变化而变化的，以获得稳定的旋转喷射过渡方式为准，即应控制在使得电弧长度大于等于3mm而小于等于6mm范围内。若电弧电压过分缩小导致弧长过短时，会在焊接过程中发生短路，从而易于在焊缝中产生气孔；若电弧电压过高而导致弧长过长时，将导致合金元素在熔滴过渡过程中烧损严重从而不利于焊缝的力学性能。
由于大焊丝伸出长度产生的电阻热和电弧阳极斑点加热的联合作用，焊丝末端软化，液态金属在等离子流力、阳极斑点金属蒸发的反冲力、表面张力和电磁力的作用下拉长，偏离焊丝运动轴线并绕该轴线作旋转运动，位于熔池的电弧阴极斑点依据最小电压原理将跟随阳极斑点作旋转运动，形成旋转射流过渡，电弧的高温区域不再局限于焊丝正下方，而是以一定的频率旋转加热工件的侧壁，通过电弧的高温加热实现对焊道和工件侧壁的良好熔合，从而实现该焊缝的单道单层焊接。当完成该层焊接时，对于I形坡口只需将焊枪抬高该层焊缝的厚度，即可进行新一层的焊接；对于V形坡口可以根据需要对电压进行微调即可进行新一层的焊接，最终完成连续单道多层窄间隙气体保护焊接。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明调节简单，操作方便，同时送丝速度快，焊接生产效率高。由于采用了单丝居中单道单层进行连续多层焊接，需要调整的参数少并且容易调整，焊丝熔化速度高，焊接速度快，不需要复杂的焊丝弯曲机构或导电嘴旋转机构及脉冲电源，即可实现单丝居中，单道多层窄间隙焊接。
具体实施例方式
结合本发明的内容提供以下实施例下面结合实施例详细说明一种高效单丝窄间隙活性气体保护焊接方法的具体实施过程。
采用V型坡口，工件厚度为28毫米，最小间隙为4毫米，坡口角度为20度，最大间隙为14毫米，宽度为180毫米，长度为610毫米，试板材料为ASTM A572的对接接头，焊接位置为平焊。焊丝材料为ER50S-G，直径1.2毫米。采用普通的平外特性焊接电源，通过电缆、焊枪的导电机构将导电嘴、焊丝和焊接电源的正极连接起来，通过电缆将工件和焊接电源的负极连接起来。保护气流的流量为60L/min。通过装于焊接小车上的焊枪调节机构将焊丝居于坡口中间布置，通过焊枪高度调节机构调节导电嘴距离工件的高度，焊接速度通过调节焊接小车的行走速度进行调节。采用表1所示的焊接规范参数进行半自动连续焊接，其中第一层焊接时的送丝速度设定约为12m/min，后续三层焊接的送丝速度设定约为36m/min。在完成焊接24小时以后对整条焊缝分段进行X射线探伤，结果全部达到一级片要求。根据GB2649-89制备侧弯试样，根据GB2653-89进行弯曲试验，所取侧弯试样全部合格，未发现侧壁未熔合缺陷。由此可见本方法焊接效率高，调节简单。
表1焊接规范参数
权利要求
1.一种高效单丝窄间隙活性气体保护焊接方法，其特征在于，采用氧气、二氧化碳、氩气组成的三元保护气体，焊丝居中布置，通过控制大焊丝伸出长度、送丝速度与电压获得稳定的旋转喷射过渡方式，实现一定间隙坡口内焊道与工件侧壁之间的良好熔合。
2.根据权利要求1所述的高效单丝窄间隙活性气体保护焊接方法，其特征是，所述的三元保护气体由氧气、二氧化碳、氩气组成，其中氧气0.5～3％，二氧化碳1～15％，其余为氩气。
3.根据权利要求1所述的高效单丝窄间隙活性气体保护焊接方法，其特征是，所述的大焊丝伸出长度为15～40mm，送丝速度设定在大于12m/min。
4.根据权利要求1所述的高效单丝窄间隙活性气体保护焊接方法，其特征是，所述的坡口为I型或V型坡口，对于I型坡口，工件间的间隙范围12毫米到19毫米，对于V型坡口，工件的最小间隙为大于等于3毫米，最大间隙为12毫米到19毫米，两工件坡口面间的夹角范围0度至20度，并最终控制最大间隙的尺寸。
5.根据权利要求1所述的高效单丝窄间隙活性气体保护焊接方法，其特征是，所述的电压，它是随送丝速度、电弧变化而变化的，以获得稳定的旋转喷射过渡方式为准，即应控制在使得电弧长度大于等于3mm而小于等于6mm范围内。
6.根据权利要求1所述的高效单丝窄间隙活性气体保护焊接方法，其特征是，尤其适合厚度大于等于26毫米的工件。
全文摘要
一种高效单丝窄间隙活性气体保护焊接方法，属于焊接技术领域。本发明采用氧气、二氧化碳、氩气组成的三元保护气体，焊丝居中布置，通过控制大焊丝伸出长度、送丝速度与电压获得稳定的旋转喷射过渡方式，实现一定间隙坡口内焊道与工件侧壁之间的良好熔合。本发明调节简单，操作方便，同时送丝速度快，焊接生产效率高。由于采用了单丝居中单道单层进行连续多层焊接，需要调整的参数少并且容易调整，焊丝熔化速度高，焊接速度快，不需要复杂的焊丝弯曲机构或导电嘴旋转机构及脉冲电源，即可实现单丝居中，单道多层窄间隙焊接。
文档编号B23K9/09GK1481961SQ03129629
公开日2004年3月17日 申请日期2003年7月3日 优先权日2003年7月3日
发明者周昀, 包晔峰, 杨海澜, 曹平, 林观志, 施成源, 周 昀 申请人:上海交通大学, 上海冠达尔钢结构有限公司