小焊脚单道角焊缝焊接方法与流程

本发明属于手工气体保护焊技术领域，具体涉及一种小焊脚单道角焊缝焊接方法。

背景技术：

轨道客车的车体部件尺寸大，车厢大部分焊缝是由4-6毫米的板材拼成的线型角焊缝或者管件与板材拼成的环型角焊缝，焊角尺寸要求3-5mm居多，对于这些小焊脚单道角焊缝，在焊接时若焊接参数(电流、电压)大，则焊丝熔化速度快，熔覆金属容易下坠，焊缝无法形成，若焊接参数小，则焊缝根部熔深不足，焊接强度无法满足要求。

目前，对于这类焊缝采取的焊接方法为，采用焊接参数为电流150-180a，电压20-21v的气体保护焊，请参见图2(标号33为焊料与待焊件10的熔合区域)，通过焊丝端部引燃电弧进行连续焊接(电弧连续燃烧形成移动的熔池，熔料冷却后形成连续焊缝)，焊接过程尽量不做摆动或仅做小幅度的横向摆动，最终会形成凸型焊缝，然后用角磨机或直磨机打磨掉大部分无效的焊接金属(即凸起部分32)，只保留要求的有效焊脚区域31，这种方式不仅会浪费大量焊料，而且焊后打磨工作量大，影响效率；或者在焊丝端部引燃电弧做相对较大的横向摆动幅度，从而使焊接熔池的熔化金属摊开，从而能够避免焊缝成形凸起，但是，由于电弧在摆动过程中心点会偏离焊缝根部，从而会造成焊缝根部熔深不足，影响焊接强度，且最终成型的焊角尺寸由于电弧的摆动会超出小焊脚尺寸要求，从而使焊件产生较大的焊接变形，影响焊接质量。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种小焊脚单道角焊缝焊接方法，旨在提高小焊脚单道角焊缝的焊接质量和效率，减少焊料浪费。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种小焊脚单道角焊缝焊接方法，包括以下步骤：

步骤s101，固定摆放两个待焊件，使两个待焊件的焊接位置形成夹角结构；

步骤s102，进行焊前试电，选取焊接参数，其中，电流选取范围为240～260a，电压选取范围为24～27v；

步骤s103，调整焊枪的位置，使焊枪的起弧、灭弧位置始终处于夹角结构的根部，采用单点灭弧焊接方式由夹角结构的一端向另一端进行焊接，形成a2～a4的角焊缝；

其中，在步骤s103中，焊枪每次的起弧位置均相对于上一次的起弧位置向前进给1～2mm，从而使每次电弧燃烧形成的熔池均与上一次电弧燃烧形成的熔池重叠。

在一种可能的实现方式中，每次电弧燃烧形成的熔池均与上一次电弧燃烧形成的熔池重叠三分之二。

在一种可能的实现方式中，焊枪每次起弧的时机为上一次电弧燃烧形成的熔池颜色由白向红转变的节点。

在一种可能的实现方式中，在步骤s103中还包括：在每次电弧燃烧过程进行电弧抖动，从而获得所需的焊脚尺寸，电弧抖动的幅度≤1mm。

在一种可能的实现方式中，焊接过程采用无收弧模式的mag焊。

一些实施例中，mag焊采用直径0.9～1.2mm的实心焊丝，且实心焊丝的干伸长度为12～15mm。

在一种可能的实现方式中，在步骤s103之后还包括：

步骤s104，以步骤s103形成的a2～a4的角焊缝为打底层，采用连续焊接方式在打底层上继续焊接填充层和/或盖面层，形成a4及以上的角焊缝。

在一种可能的实现方式中，在步骤s101之前还包括：

步骤s100，将两个待焊件进行打磨，清除锈蚀及氧化层杂质。

在一种可能的实现方式中，夹角结构沿竖向或横向或环向延伸。

在一种可能的实现方式中，夹角结构为t型或k型或y型或v型。

本发明提供的小焊脚单道角焊缝焊接方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明小焊脚单道角焊缝焊接方法，将两个待焊件的焊接位置按照焊缝要求摆放为相应的夹角结构后，通过试电在电流240～260a、电压24～27v范围内选取合理的大焊接参数，然后将焊枪的焊丝端靠近夹角结构的根部开始进行单点灭弧焊接，通过使焊枪在每次灭弧后向焊接前进给，确保每次电弧燃烧形成的熔池均与上一次电弧燃烧形成的熔池重叠，从而形成连续焊缝；由于采用了远大于常规焊接规范的参数，焊丝在夹角结构根部的瞬间熔化量大，因此能够提高根部熔深，确保焊接强度，且由于焊丝瞬间熔化量大，因此能够减少燃弧时间，从而提高焊接效率，通过采用单点灭弧焊接的方式，能够在每次燃弧形成熔池后通过灭弧操作使熔池边缘凝固，从而避免熔料下坠，并通过使每次燃弧形成的熔池与上一个熔池重叠，从而形成连续无凸起的焊缝，降低了无效焊接金属量，无需进行焊后打磨修复，不仅能够提高工作效率，还能够降低焊料用量，减少浪费，从而降低焊接成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的小焊脚单道角焊缝焊接方法的工艺框图；

图2为采用现有技术的方法焊接的小焊脚单道角焊缝的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的小焊脚单道角焊缝焊接方法获得的焊缝结构示意图；

图4为本发明实施例提供的小焊脚单道角焊缝焊接方法所采用的起弧点的位置示意图；

图5为本发明实施例提供的小焊脚单道角焊缝焊接方法所采用的焊枪的操作位置示意图；

图6为本发明实施例提供的小焊脚单道角焊缝焊接方法适用的竖向(单v)焊缝的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的小焊脚单道角焊缝焊接方法适用的横向(单v)焊缝的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的小焊脚单道角焊缝焊接方法适用的y型焊缝的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的小焊脚单道角焊缝焊接方法适用的k型焊缝的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的小焊脚单道角焊缝焊接方法适用的环向焊缝的结构示意图。

图中：10、待焊件；20、夹角结构；30、焊脚；31、有效焊脚区域；32、凸起部分；33、熔合区域；40、焊枪；41、导电嘴；42、焊丝；50、角焊缝；51、熔池；52、起弧点；a、焊缝厚度；z、焊缝高度；l、干伸长度。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明，请参阅图2，待焊件10为板材或管材时，焊接形成的焊脚尺寸应当不超过待焊件10的厚度，而小焊脚30特指焊脚尺寸在a2mm～a4mm(国际标准通常用a值，即焊缝厚度表示焊脚尺寸，国内通常采用z值，即焊缝宽度/高度表示焊脚尺寸)的焊缝，在iso15085的国际焊接标准规定a4mm以下的焊缝可以直接采用单层焊接，而a4mm以上的焊缝需要采用多层焊接方式；单点灭弧焊接是指通过均匀启闭焊枪的开关进行起弧、灭弧完成焊接的操作方式，应当注意的是，单点灭弧焊接方式有别于常规的脉冲焊接方式，脉冲焊接没有灭弧的过程，只是按照设定的频率变换焊接电流，因此熔池金属无法瞬间冷却，其流动性仍然很好，在重力(立焊、仰焊作业时)作用下会产生下淌，焊缝成型后下坠严重。

请一并参阅图1、图3至图5，现对本发明提供的小焊脚单道角焊缝焊接方法进行说明。所述小焊脚单道角焊缝焊接方法，包括以下步骤：

步骤s101，固定摆放两个待焊件10，使两个待焊件10的焊接位置形成夹角结构20；

步骤s102，进行焊前试电，选取焊接参数，其中，电流选取范围为240～260a，电压选取范围为24～27v；

步骤s103，调整焊枪40的位置，使焊枪40的起弧、灭弧位置始终处于夹角结构20的根部，采用单点灭弧焊接方式由夹角结构20的一端向另一端进行焊接，形成a2～a4的角焊缝50；

其中，在步骤s103中，焊枪40每次的起弧点52均相对于上一次的起弧位置向前进给1～2mm，从而使每次电弧燃烧形成的熔池51均与上一次电弧燃烧形成的熔池51重叠。

本发明提供的小焊脚单道角焊缝焊接方法的原理为：

每次燃弧形成的熔池51的大小直接决定了最终成型的焊脚30的尺寸，在同样的燃弧时长下，熔池51的大小能够通过调整焊接参数进行调节，焊接电流决定熔深，焊接电压决定熔宽，因此无需通过摆动电弧控制熔池的大小，如作为最优选择，对于最小焊脚尺寸a2mm的焊缝50，可采用焊接电流240a、焊接电压24v；对于焊脚尺寸为a4mm的焊缝50，可采用焊接电流260a、焊接电压27v，当然，应当理解，在选定焊接电流后，焊接电压在24～27v的范围内均可进行正常焊接作业。

在焊接时通过均匀搂动焊枪开关实现单点灭弧操作，每次起弧后电弧燃烧时间与所需的熔池51的大小(即焊脚尺寸a值或z值)匹配，所需熔池51越大，相应的燃弧时间越长，具体判断方式为在焊接过程中通过护目镜进行目测；另外，前一次灭弧与下一次起弧之间的时间间隔以熔池51的凝固状态而定，具体为在前次形成的熔池51边缘熔料凝固、中间熔料未凝前进行下一次起弧，从而能够避免焊料下淌形成凸起，同时避免熔池中间的熔料形成缩孔，影响焊接质量，在此应当注意的是，下一次起弧点52的位置需要与前次形成的熔池51区域重叠，以起弧位置向焊接前方移动1～2mm为宜，如此能够保证下一次燃弧形成的熔池与上一个熔池连为一体，从而形成连续焊缝50，当然，应当理解，为了确保最终成型的焊缝50宽窄一致，应当使焊枪40每次移动的距离，以及每次起弧、灭弧的频率趋于一致。

本实施例提供的小焊脚单道角焊缝焊接方法，与现有技术相比，将两个待焊件10的焊接位置按照焊缝要求摆放为相应的夹角结构20后，通过试电在电流240～260a、电压24～27v范围内选取合理的大焊接参数，然后将焊枪40的焊丝42端靠近夹角结构20的根部开始进行单点灭弧焊接，通过使焊枪40在每次灭弧后向焊接前方进给，确保每次电弧燃烧形成的熔池51均与上一次电弧燃烧形成的熔池51重叠，从而形成连续焊缝50，确保外观质量和焊接强度；由于采用了远大于常规焊接规范的参数，焊丝42在夹角结构20根部的瞬间熔化量大，因此能够提高根部熔深(参见图3所示的熔合区域33)，确保焊接强度，且由于焊丝42瞬间熔化量大，因此能够减少燃弧时间，从而提高焊接效率，通过采用单点灭弧焊接的方式，能够在每次燃弧形成熔池后通过灭弧操作使熔池51边缘凝固，从而避免熔料下坠，并通过使每次燃弧形成的熔池51与上一个熔池51重叠，从而形成连续无凸起的焊缝50，降低了无效焊接金属量(参见图3中的凸起部分32)，无需进行焊后打磨修复，不仅能够提高工作效率，还能够降低焊料用量，减少浪费，从而降低焊接成本。

在一种可能的实现方式中，参见图4，每次电弧燃烧形成的熔池51均与上一次电弧燃烧形成的熔池51重叠三分之二。也就是说，每次起弧点52应当位于压过上个熔池51区域的三分之二处，若距离过大会引起每次燃弧形成的熔池51深度一致性差的问题，从而产生较大的焊接应力，若距离过小会导致相邻熔池51间的焊料堆积，从而造成焊缝凸起，影响外观且浪费焊料的问题，在此以相邻熔池重叠三分之二区域的进给量进行焊接，既能够保证最终成型的焊缝根部熔深一致，提高焊接强度，还能够避免焊料堆积，提高焊缝外观质量，避免或减少焊料浪费。

在一种可能的实现方式中，焊枪40每次起弧的时机为上一次电弧燃烧形成的熔池51颜色由白向红转变的节点。在实际焊接过程中，在前次引燃电弧形成熔池51时并灭弧后，熔池51边缘瞬间冷却凝固，在这一过程中，熔池51颜色会由白色转变为红色，此时熔池51中心的熔料还处于熔化状态，当熔池51由红色转变为暗红色(趋近于灰黑色)时，熔池51中心会形成缩孔，为了避免形成缩孔影响焊接质量，在熔池51颜色由白色变为红色的节点应当立即进行下一次起弧，直至整条焊缝完成后再进行收弧，如此通过目测熔池颜色的变化节点作为每次起弧的时机，方便操作人员对起弧时机进行直观的判断和把握，从而降低操作难度，提高焊接质量。

一些实施例中，为了获得较大的焊脚尺寸，适应相对较大的焊脚要求，如a4焊脚，在步骤s103中还包括：在每次电弧燃烧过程进行电弧抖动，从而获得所需的焊脚尺寸，电弧抖动的幅度≤1mm。由于采用的焊接参数(电流和电压)较高，燃弧时间过长会导致熔深过大甚至熔透待焊件，因此在焊脚尺寸较大时，采用电弧抖动的方式实现熔池的扩大，从而满足焊脚尺寸要求，当然，应当理解，电弧抖动的幅度在1mm之内即可实现最大为a4的焊脚要求(a2～a3的焊脚无需抖动即可形成，在a3的基础上进行1mm以内的抖动必然能够形成a4的焊脚)，超过a4的焊脚在国际焊接标准中要求采用多层焊接方式，另外应当注意的是，在电弧抖动过程中，应当使焊丝始终处于夹角结构的根部，且尽量将电弧压至最低位置，从而确保根部熔深，提高焊接强度。

具体的，参见图5，焊接过程采用无收弧模式的mag(metalactivegasarcwelding，熔化极活性气体保护电弧焊)焊，且mag焊采用直径0.9～1.2mm的实心焊丝42，且实心焊丝42的干伸长度l(焊丝42端头至焊枪40的导电嘴41端头之间的距离)为12～15mm。mag焊是在氩气中加入少量的氧化性气体如氧气、二氧化碳或其混合气体混合而成的一种混合气体保护焊，收弧是指焊接停止后电弧灭掉的过程，常用的收弧方法有反复断弧收尾法、画圈收尾法、回焊收尾法和转移收尾法，也就是说，在焊接完成后通过反复、回旋或停留等动作方式将电弧灭掉，从而避免在焊缝终点产生弧坑，而在本实施例的焊接过程中，优选采用1.2mm的实心焊丝42，干伸长度l选取12～15mm(根据夹角结构20，以焊丝42端头靠近夹角结构20的根部为宜)，每次灭弧时无需施加收弧动作，也就是说，每次灭弧只需松开焊枪开关(焊枪通常采用按压按钮或搂动引信的方式通电开启，松开即关闭)即可，一方面能够减少灭弧时间，提高焊接效率，另一方面能够提高焊枪40的枪头位置的稳定性，有利于降低操作难度，提高焊接稳定性和焊接质量。

对于焊脚尺寸要求a4及以上的焊缝，请参见图1，在步骤s103之后还包括：步骤s104，以步骤s103形成的a2～a4的角焊缝为打底层，采用连续焊接方式在打底层上继续焊接填充层和/或盖面层，形成a4及以上的角焊缝。由于焊脚尺寸在a4以上的焊缝，国际焊接标准中要求采用多层焊接方式，在此通过步骤s101至步骤s103形成的小焊脚焊缝作为打底层，然后在打底层上采用常规的连续焊接方式焊接填充层和盖面层，最终形成的a4以上的焊缝能够确保焊缝根部的熔深满足要求，从而提高焊接强度，另外由于打底层的成型质量好、无凸起，因此无需对打底层进行打磨清除无效金属焊肉，因此能够减少焊料浪费，提高焊接效率。

另外，在本发明提供的实施例中，参见图1，在步骤s101之前还包括：步骤s100，将两个待焊件进行打磨，清除锈蚀及氧化层杂质。在打磨时应重点打磨待焊接位置(焊缝)两侧20mm的区域，确保焊接区域无锈蚀和氧化皮，从而能够避免杂质进入熔池影响最终焊缝成型强度或引发焊接空洞，从而提高焊接质量。

在一些实施例中，请参阅图6至图10，夹角结构20沿竖向或横向或环向延伸。对于竖向焊缝(见图6)，即立焊，在步骤s103中焊枪采用自下向上移动的方式，能够确保焊缝根部熔深，避免焊缝凸起；对于横向焊缝(见图7至图9)，涉及到俯焊和仰焊两种，在焊接时焊枪采取平动的方式，俯焊时在确保小焊脚尺寸的基础上必然能够避免焊缝凸起的问题，而仰焊时通过步骤s103的焊接方式能够避免熔料下坠而导致的焊缝凸起；而对于环向焊缝(见图10)，通常为沿管材周壁的一圈焊缝，同样也涉及俯焊和仰焊两种方式，与横向焊缝不同之处在于焊枪移动过程需要保证焊枪的轴线始终垂直于焊脚的切线方向，从而确保焊缝根部的熔深一致性。

其中，参见图5至图10，夹角结构可以为t型(图5所示)或k型(图9所示)或y(图8所示)型或v型(图6或图7所述)。也就是说，对于直接垂直搭接的板材型待焊件10、单向开坡口对接的板材型或管材型待焊接10(见图10)、双向开坡口对接的板材型待焊件10，均能够采用本实施例提供的方法进行焊接，因此本方法的适用范围广，能够满足轨道车辆内部各个位置、各种类型的小焊脚角焊缝的焊接需要，提高轨道车辆的装配质量和效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。