一種免清根的對接板埋弧焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼板平對接焊領(lǐng)域，特指一種14-35mm的中厚板的免清根的對接板埋弧焊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在船舶、鋼結(jié)構(gòu)焊接中，對中板的拼板焊接中，一般均采用下面工藝:開無鈍邊或較小鈍邊的V形坡口，或小鈍邊的不對稱雙V形坡口，正面用氣體保護焊打底后，用埋弧焊填充蓋面，然后反面氣刨清根，氣體保護焊封底，埋弧焊填充和蓋面，該工藝缺點在于，V形坡口填充金屬較多；工序繁瑣，多層多道焊增加缺陷的產(chǎn)生；反面清根工藝，使焊接工段增加氣刨，焊接工序見附圖1.
[0003]在大型船廠中，也經(jīng)常采用背面加襯墊的埋弧焊工藝，反面采用陶瓷襯墊，從而單面焊，并且無需清根。不過該種工藝對設備要求高，反面加陶瓷襯墊，必然需要專用工裝放置待焊鋼板，方能貼上陶瓷襯墊，該種工藝鋼板變形較大。
[0004]當前的對接板的埋弧焊免打底免清根，少焊道的工藝，采用懸空雙面焊，留4 一5_間隙，反面加焊劑墊的工藝，采用該工藝也能擴大對接板免清根免打底埋弧焊工藝的板厚范圍，但是該種工藝不可避免的有以下缺點，首先是這樣的4 - 5mm間隙難以控制，點焊后，鋼板無法翻身，從而在焊接過程中，點焊位置質(zhì)量不穩(wěn)定，反面加焊劑墊需要專用工裝，且對焊劑消耗很大；由于反面間隙較大，焊接過程中熔池由焊劑托住，從而在正面焊縫的根部形成了不易清除的熔渣，增加了反面焊道清熔化正面焊道根部的難度，同時也增加了未熔合缺陷產(chǎn)生的可能。
[0005]埋弧焊是一種焊接效率較高的焊接方法，早在上世紀60年代，國外就有學者在脈沖TIG焊的啟發(fā)下，研宄了脈沖埋弧焊的工藝冶金特點，提出了脈沖埋弧焊的冶金模型，近年來，天津大學李桓教授團隊研宄了脈沖埋弧焊的焊接裝備、冶金特點、焊縫成形特點等，同時應用脈沖埋弧焊熔池振蕩原理提高焊接管道質(zhì)量的專利在國內(nèi)出現(xiàn)，但是深入研宄脈沖埋弧焊增加熔深的工藝及原理并應用于工程的案例及文獻未見，本發(fā)明即是在天津大學李桓教授團隊研宄基礎上，深入研宄利用脈沖埋弧焊增加熔深的機理與工藝，并將其應用于平板對焊，得到了良好的效果。
[0006]待焊鋼板厚度20mm，傳統(tǒng)工藝，坡口角度45-55度，鈍邊5mm，拼焊工序如圖1。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在提供一種工藝簡單、質(zhì)量穩(wěn)定、高效率、低成本的免清根少焊道的對接板埋弧焊焊接方法，針對常見的低碳結(jié)構(gòu)鋼材料(根據(jù)NB/T 47014分類，為Fe-1類別，F(xiàn)-1-1組別鋼材)，焊接工序見附圖2。
[0008]本發(fā)明所述的一種免清根的對接板埋弧焊方法，包含以下步驟:
[0009](I)坡口準備:將兩塊需焊接的鋼板進行加工，形成設計的坡口 ；
[0010](2)裝配準備:將兩板進行組對，調(diào)整坡口間隙，要求達到所規(guī)定的裝配間隙；
[0011](3)裝配工序:點焊，固定兩板；
[0012](4)正面焊前準備:坡口及坡口附近鋼板表面清理，埋弧焊小車軌道的調(diào)整，保證焊絲中心對準坡口中心；
[0013](5)正面焊接:進行正面的焊接施工；
[0014](6)反面焊接準備:正面焊接完成后，鋼板翻身，清理坡口及坡口附近鋼板表面，埋弧焊小車軌道的調(diào)整，保證焊絲中心對準坡口中心；
[0015](7)反面焊接工序:進行反面的焊接施工，同正面焊接工序一致；
[0016]如上述工序，焊接完成后，該對鋼板的拼焊工作即完成。
[0017]進一步地，本發(fā)明一種免清根的對接板埋弧焊方法，所述坡口準備，將兩塊需焊接的板加工，形成坡口，其坡口加工方法可為熱加工或機械加工的方法，但要求坡口為I形坡口、γ形坡口或?qū)ΨQX坡口，在板厚為14 - 25mm時，為I形坡口 ；板厚大于25mm時，為Y形坡口或留鈍邊的X坡口，無論Y形坡口或留鈍邊的X坡口，坡口角度為90 — 110度，鈍邊為15 — 18mm，本發(fā)明所設計坡口，為一種突破設計規(guī)范的坡口設計，在14_35mm厚度范圍內(nèi)，I形坡口的使用上限提升到了 25臟，同時厚度大于25mm的鋼板，所留鈍邊15 — 18臟，也是現(xiàn)有技術(shù)達不到的，正由于此，本發(fā)明可以實現(xiàn)在14-35mm厚度范圍內(nèi)，正反各一道的免清根埋弧焊工藝。
[0018]進一步地，本發(fā)明一種免清根的對接板埋弧焊方法，所述裝配準備，將兩塊需焊接的鋼板組對，調(diào)整坡口間隙，要求達到所規(guī)定的間隙，在本發(fā)明中，要求裝配間隙不大于2mm，理論裝配間隙為0mm，本發(fā)明的間隙設計具有以下優(yōu)點:理論間隙為0mm，在組裝的時候，無需調(diào)整間隙，可將兩鋼板直接緊靠即可；同時裝配間隙上限可以為2mm，使本工藝對坡口的加工要求寬松；0-2mm的坡口間隙，使本發(fā)明還具有首道焊縫與點焊焊縫同側(cè)的優(yōu)點，從而在點焊后無需翻轉(zhuǎn)鋼板，減少焊接工序。
[0019]進一步地，本發(fā)明一種免清根的對接板埋弧焊方法，所述裝配工序，將兩塊鋼板分段點焊即可，由于要求間隙0mm，所以在點焊過程中，無需考慮點焊的間隙收縮問題。
[0020]進一步地，本發(fā)明一種免清根的對接板埋弧焊工藝，所述正面焊前準備，在點焊完成后，施焊之前，對焊縫及坡口進行清理，主要為焊縫除銹、除油、除氧化皮和除點焊飛濺，坡口附近20mm內(nèi)打磨除油漆，本工序為一般焊接都必不可少的工序，在本發(fā)明中，對焊接準備的工序也有嚴格要求，以保證焊接質(zhì)量。
[0021]進一步地，本發(fā)明一種免清根的對接板埋弧焊方法，所述正面焊接工序，為進行正面的焊接施工，在焊接過程中，焊接小車沿焊縫作勾速運動，焊接速度350-450mm/min ;焊接電流和焊接電壓在控制器的控制下，形成一定頻率和占空比的脈沖電流和電壓；焊接送絲電機同時配合電流電壓進行脈動送絲，在電弧引燃，進入正常焊接后，焊接電流、電弧電壓、送絲速度三者之間均進行有規(guī)律的變化，三者的頻率相同。
[0022]進一步地，本發(fā)明一種免清根的對接板埋弧焊方法，所述正面焊接工序，采用超低頻率脈沖埋弧焊的工藝方法，但是本發(fā)明并非僅限于此，本發(fā)明采用電流、電壓雙脈沖的焊接方法，由于本發(fā)明采用焊絲直徑為4-5mm，故采用變速送絲，從而在電流電壓脈沖的同時，送絲電機也配合進行脈動。
[0023]進一步地，本發(fā)明一種免清根的對接板埋弧焊方法，所述正面焊接工序，采用的脈沖頻率為0.8 — 1.5HZ，脈寬比為50% — 65% ;采用電流峰值范圍為600 — 1500A，基值電流為350 - 650A ;基值電壓26-31V ;峰值電壓33-38V。
[0024]進一步地，本發(fā)明一種免清根的對接板埋弧焊方法，所述正面焊接工序，脈沖頻率為0.8 — 1.5HZ，超低頻率的脈沖具有較好的電弧挖掘作用，促進熔深形成；脈沖電壓同脈沖電流配合，峰值電流配合峰值電壓，基值電流配合基值電壓，使在焊接電壓、焊接電流脈沖的同時，電弧穩(wěn)定；所述電流、電壓脈沖參數(shù)范圍，為焊接14_35mm鋼板時，焊接參數(shù)的變化范圍，具體選擇在實施案例中舉例說明；所述接送絲電機同時配合電流電壓進行脈動送絲，電壓峰值時，電流為峰值，此時給定送絲速度為電流給定，反饋送絲速度由電壓給定，當峰值向基值切換時，此時送絲速度較大，而給定速度較峰值時小，此時電壓較大，故送絲機加速送絲，隨即基值參數(shù)向峰值參數(shù)切換，電流電壓切換為峰值參數(shù)，電弧能量加大，而此時電弧長度卻依然為基值參數(shù)時的電弧長度，從而在峰值參數(shù)的前半段對熔池根部產(chǎn)生挖掘，如此峰值基循環(huán)焊接，產(chǎn)生了強烈的持續(xù)的對熔池根部的挖掘作用，具有增加熔深，防止根部未熔透等缺陷的效果。
[0025]進一步地，本發(fā)明一種免清根的對接板埋弧焊方法，所述正面焊接工序，采用超低頻率脈沖埋弧焊的工藝方法，在增大熔深的同時，也有利于減小熱輸入量，從而有利于減小焊接變形和提尚接頭性能。
[0026]進一步地，本發(fā)明一種免清根的對接板埋弧焊方法，所述反面焊前準備，在鋼板翻身完成后，施焊之前，對焊縫及坡口進行清理，主要為焊縫除銹、除油、除氧化皮、除點焊飛濺，坡口附近20mm內(nèi)打磨除油漆，本工序為一般焊接都必不可少的工序，在本發(fā)明中，對焊接準備的工序也有嚴格要求，可以保證焊接質(zhì)量。
[0027]進一步地，本發(fā)明一種免清根的對接板埋弧焊方法，所述反面焊接工