专利名称：单面焊陶质焊接衬垫的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及辅助焊缝良好成型的焊接衬垫，具体地指一种单面焊陶质焊接衬垫。
背景技术：
陶质衬垫焊接是一种以特殊陶质材料为依托、使焊缝强制成型的高效、优质、低成本焊接方法。这种焊接方法避免了清根、仰焊、以及狭窄封闭环境内的作业，减轻了焊接工人的劳动强度，使焊接生产效率成倍提高，焊接质量得到有效保障。保证焊缝背面成型质量的重要因素之一是陶质焊接衬垫的成型槽。在已有的陶质焊接衬垫中，其成型槽大多设计呈凹圆弧面形，人们普遍认为只有采用这种圆弧面成型槽，才能形成圆弧面形状的焊缝。但是，在实际焊接过程中科研人员发现这种圆弧面成型槽容易产生以下问题其一，圆弧面成型槽与焊接构件坡口尖端之间的空间较为狭小，贮渣能力非常有限，熔渣很容易挤入焊缝边缘而引起咬边现象；其二，圆弧面成型槽底部最低处与电弧能量密度高斯分布尖端相对应，使得圆弧面最深处产生的热冲击最大，产生的熔深最大，形成指状熔深，背面焊缝容易形成脊背；其三，圆弧面成型槽对装配间隙、对中位置和焊接规范比较敏感，稍有偏离就会导致焊缝成型质量缺陷。如果加大圆弧面成型槽的深度，焊缝余高也会相应增高，焊缝虽然饱满了，也无咬边现象了，但余高太大，也不符合焊接要求。为了得到余高小的焊缝效果，人们往往采取较小的圆弧面成型槽，但成型槽越小所导致的焊缝质量问题也越严重。
发明内容
本实用新型的目的在于从根本上解决现有圆弧面成型槽陶质焊接衬垫所存在的各种问题，提供一种适应性广、可确保焊缝成型质量的单面焊陶质焊接衬垫。
为实现此目的，本实用新型所提出的单面焊陶质焊接衬垫，包括陶质衬垫块，所述陶质衬垫块的顶面上设计有底部为平面状的焊缝成型槽。所述焊缝成型槽的截面形状可以是倒梯形、矩形或椭圆过渡角形中的一种，这几种截面形状的平底成型槽结构简单实用、制作方便。
所述焊缝成型槽是影响焊缝背面成型尺寸及质量的重要因素，它有两个关键特征参数槽宽a和槽深b。一般而言，槽宽a根据焊接构件的装配间隙确定，槽深b则根据焊缝的余高要求确定。当槽宽a＝5mm～30mm、槽深b＝0.1mm～3.5mm时，基本上可以含概所有尺寸参数的焊接构件。通常情况下都不希望焊缝余高过大，因此在焊接构件的装配间隙不是特别大的情况下，例如装配间隙≤12mm的情况下，此时槽宽a＝6mm～15mm、槽深b＝0.4mm～1.5mm即可满足绝大部分焊缝的成型要求。在焊接工艺要求的装配间隙为5mm～8mm的情况下，若槽宽a＝9mm～14mm、槽深b＝0.5mm～1.3mm，将会获得焊缝余高适中、焊趾过渡圆滑，焊缝饱满均匀的理想焊缝成型。
本实用新型的优点在于所设计呈平底形状的焊缝成型槽，一方面加大了焊缝边缘的贮渣空间，有效避免了咬边缺陷的产生；另一方面抵挡了电弧能量密度高斯分布尖端的热冲击，使热量分散，背面焊缝成型饱满均匀，不会形成脊背。同时，平底形状的焊缝成型槽对焊接构件坡口的装配间隙和对中位置均不敏感，可以使衬垫的焊接规范适应性更广，这些都是传统圆弧面成型槽所达不到的。
图1为一种单面焊陶质焊接衬垫的剖视结构示意图；图2为另一种单面焊陶质焊接衬垫的剖视结构示意图；图3为第三种单面焊陶质焊接衬垫的剖视结构示意图；图4为传统的单面焊陶质焊接衬垫的剖视结构示意图；图5为各种单面焊陶质焊接衬垫的使用装配状态示意图；图6为使用本实用新型衬垫所形成的饱满焊缝状态示意图；图7为使用传统衬垫所产生的咬边成型焊缝状态示意图；图8为使用传统衬垫所产生的不饱满成型焊缝状态示意图；图9为使用传统衬垫所产生的脊背成型焊缝状态示意图；
图10为使用传统衬垫所产生的大余高成型焊缝状态示意图；具体实施例以下结合实施例、比较例和附图对本实用新型作进一步的详细描述实施例1如图1所示的本实用新型陶质焊接衬垫，包括陶质衬垫块1，陶质衬垫块1的底面设置有两道平行对中槽3，可以方便快捷地使陶质衬垫块1对准焊接构件的装配间隙中心。陶质衬垫块1的项面设置有平面底形焊缝成型槽2，焊缝成型槽2的截面呈倒梯形，其槽宽a＝13mm、槽深b＝1.3mm。
实施例2如图2所示的本实用新型陶质焊接衬垫，包括陶质衬垫块1，陶质衬垫块1的底面设置有两道平行对中槽3。陶质衬垫块1的顶面设置有平面底形焊缝成型槽2，焊缝成型槽2的截面呈矩形，其槽宽a＝12mm、槽深b＝0.5mm。
实施例3如图3所示的本实用新型陶质焊接衬垫，包括陶质衬垫块1，陶质衬垫块1的底面设置有两道平行对中槽3。陶质衬垫块1的顶面设置有平面底形焊缝成型槽2，焊缝成型槽2的截面呈椭圆过渡角形，即成型槽的两个边角为椭圆形过渡角，其槽宽a＝15mm、槽深b＝1.0mm。
比较例1如图4所示的传统陶质焊接衬垫，包括陶质衬垫块1，陶质衬垫块1的底面设置有一条对中槽3。陶质衬垫块1的顶面设置有呈圆弧面形的焊缝成型槽2，其槽宽a＝12mm、槽深b＝1.2mm。
比较例2如图4所示的传统陶质焊接衬垫，包括陶质衬垫块1，陶质衬垫块1的底面设置有一条对中槽3。陶质衬垫块1的顶面设置有呈圆弧面形的焊缝成型槽2，其槽宽a＝8mm、槽深b＝0.5mm。
比较例3如图4所示的传统陶质焊接衬垫，包括陶质衬垫块1，陶质衬垫块1的底面设置有一条对中槽3。陶质衬垫块1的顶面设置有呈圆弧面形的焊缝成型槽2，其槽宽a＝15mm、槽深b＝1.6mm。
分别将上述实施例和比较例中的陶质衬垫块1与铝箔压敏胶5粘贴在一起，再将铝箔压敏胶5连同陶质衬垫块1粘贴到焊接构件4上进行焊接试验，装配状态如图5所示，实验条件如下试验钢板板厚12mm，低碳钢；坡口形状V形坡口，角度50°～60°；焊接方法半自动CO2气体保护焊；焊接材料Ф1.2mm药芯焊丝；焊接规范170A×24V；210A×27V；250A×29V；装配间隙4mm；8mm；12mm。
焊接试验结果如下表一所示表一
表一中各符号的意义⊙表示焊缝成形饱满均匀；○表示焊缝成形不饱满；+表示脊背成形；×表示有咬边；●表示焊缝余高偏大。
由表一可以看出本实用新型实施例1～3，无论在大中小规格、规范及不同焊缝间隙的情况下，均能获得良好的焊缝成型。如图6所示，焊缝6的余高受到焊缝成型槽2的槽深b的理想控制，成型饱满均匀，不会产生咬边的现象。
而比较例1～3采用的是传统的圆弧面成型槽，对间隙及焊接规范的适应范围很窄，焊缝6的成型容易出现如图8所示的不饱满问题，严重时会产生如图9所示的脊背、以及如图7所示的咬边等缺陷。对于深度较大的大圆弧面成型槽，其焊缝6的余高如图10所示也相应增大，更不能满足规范焊接的要求。
综上所述，本实用新型所提出的平底成型槽是一种十分理想的设计方案，与传统的圆弧面成型槽相比具有明显的优越性，完全可以取而代之，以实现完美的焊缝成型。另外需要特别指出的是人们往往认为倒梯形、矩形及椭圆过渡角形成型槽会产生与其相应形状的焊缝，这是想当然的，事实上这三种成型槽均能实现如图6所示的理想圆弧过渡焊缝。试验中还注意到，在焊接规范很小的情况下，如电流150安培、电压23伏，本实用新型实施例1～3仍然能获得良好的焊缝成型质量；而传统的圆弧面成型槽，只在槽深尺寸控制合适的情况下，焊缝成型质量才较理想。因此，传统的圆弧面成型槽适应的焊接规范范围小，而本实用新型提出的平底成型槽可以满足各种规范的焊接要求。
权利要求1.一种单面焊陶质焊接衬垫，包括陶质衬垫块(1)，其特征在于所述陶质衬垫块(1)的顶面上设置有底部为平面状的焊缝成型槽(2)，所述焊缝成型槽(2)的槽宽a＝5mm～30mm、槽深b＝0.1mm～3.5mm。
2.根据权利要求1所述的单面焊陶质焊接衬垫，其特征在于所说的焊缝成型槽(2)的槽宽 a＝6mm～15mm、槽深b＝0.4mm～1.5mm。
3.根据权利要求1所述的单面焊陶质焊接衬垫，其特征在于所说的焊缝成型槽(2)的槽宽a＝9mm～14mm、槽深b＝0.5mm～1.3mm。
4.根据权利要求1或2或3所述的单面焊陶质焊接衬垫，其特征在于所说的焊缝成型槽(2)的截面形状为倒梯形、矩形或椭圆过渡角形中的一种。
5.根据权利要求1或2或3所述的单面焊陶质焊接衬垫，其特征在于所说的陶质衬垫块(1)的底面上设置有两道平行对中槽(3)。
6.根据权利要求4所述的单面焊陶质焊接衬垫，其特征在于所说的陶质衬垫块(1)的底面上设置有两道平行对中槽(3)。
专利摘要本实用新型公开了一种单面焊陶质焊接衬垫，它包括陶质衬垫块，所述陶质衬垫块的顶面上设计有底部为平面状的焊缝成型槽。所述焊缝成型槽的截面形状可以是倒梯形、矩形或椭圆过渡角形中的一种。该衬垫从根本上解决了现有圆弧面成型槽陶质焊接衬垫所存在的各种问题，一方面加大了焊缝边缘的贮渣空间，有效避免了咬边缺陷的产生；另一方面抵挡了电弧能量密度高斯分布尖端的热冲击，使热量分散，背面焊缝成型饱满均匀，不会形成脊背。同时，平底焊缝成型槽对焊接构件坡口的装配间隙和对中位置均不敏感，具有适应性广、可确保焊缝成型质量等诸多优点。
文档编号B23K9/02GK2912893SQ20062009626
公开日2007年6月20日 申请日期2006年4月20日 优先权日2006年4月20日
发明者汪小根, 肖诗祥 申请人:武汉天高熔接材料有限公司