专利名称：电熔渣焊工法的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种电熔洛焊(Electro-slag Welding)工法,特别是涉及ー种提升接合強度的电熔渣焊工法。
背景技术：
电熔渣焊工法广泛地运用于钢骨建材的接合，如图I所示，是ニ彼此呈T形摆放的钢件91、92借由电熔渣焊工法于所述钢件91、92相互邻近的表面911、921间产生焊缝金属(Solidified Weld Metal) 93连接所述钢件91、92。然而一般的电熔渣焊工法在焊接的接合处的强度受限于接合处的范围，在钢件受カ时容易因瑕疵而造成应カ集中而发生断裂，特别是于焊缝金属93最后成形的部分容易发生断裂。本案发明人遂思及，若能发展出ー种 提高接合处强度的焊接工法，使钢件在受カ时提供足够强度，将能够进ー步提升钢件接合后的可靠度。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种可以提高接合强度的电熔渣焊工法。本发明电熔渣焊工法用以将相间隔的一第一结构体与一第二结构体连接，该第一结构体与第二结构体分别具有相互邻近的一第一焊接面及一第二焊接面，其步骤包括(A)设置ー跨接于该第一结构体与第二结构体底部的第一模具，并设置ニ水平间隔并分别连接于该第二结构体的相反两侧面与该第一结构体间的第二模具，该第一模具具有一上表面，所述第二模具相互邻近的一侧分别具有一彼此相向的内侧面，至少其中一内侧面邻近该第一焊接面的区域局部呈一倒角斜面，该倒角斜面往邻近该第一焊接面的方向逐渐远离另ー第二模具的内侧面，该第一模具的上表面、所述第二模具的内侧面、该第一焊接面及第ニ焊接面共同界定出ー开ロ朝上的容置空间，且该倒角斜面使该容置空间往邻近该第一焊接面的方向逐渐扩张；(B)于容置空间内加入焊剂并将一通电的焊丝伸入该容置空间内，该焊丝与该第一结构体或第ニ结构体间产生用以熔化该焊剂的电弧，被熔化的焊剂产生一用以熔化该焊丝、第一结构体及第ニ结构体的渣池；及(C)持续将该焊丝送入渣池直到被熔化的焊丝、第一结构体及第二结构体所产生的一熔池填满该容置空间，冷却后的熔池形成一连接该第一结构体与第ニ结构体的焊缝金属。较佳地，该倒角斜面位于邻近该内侧面的顶端处。较佳地，每ー内侧面邻近该第一焊接面的区域是由其顶端至底端皆呈倒角斜面，使该容置空间往邻近该第一焊接面的方向呈漏斗状。较佳地，该倒角斜面与该第一焊接面所夹的角度介于5度至85度间。较佳地，定义该倒角斜面的斜角起始点与该第一焊接面的距离为a，该第一焊接面与该第二焊接面的距离为b，a与b的比值介于十分之一至ー间。本发明的有益效果在于借由所述第二模具的倒角斜面的结构设计，使容置于容置空间内的焊缝金属往邻近该第一焊接面的方向呈逐渐扩张的漏斗状，从而增加焊缝金属与第二模具的接触面积以增加焊接处的强度。
图I是ニ经焊接连接的钢件的俯视图，说明一般电熔渣焊工法所形成的一焊缝金属的结构；图2是一本发明电熔渣焊工法的较佳实施例的流程图；图3是ー第一结构体与一第二结构体的剖面示意图，说明该较佳实施例的实施方式；图4是ー该第一结构体与第二结构体的俯视图，说明透过该较佳实施例所形成的ー焊缝金属的结构； 图5是一尺寸图，说明ニ第二模具的尺寸大小；图6是ー类似图5的视图，说明本发明的另ー实施态样的第二模具的尺寸大小；图7是该较佳实施例的其中一第二模具的立体图；图8是ー类似图7的视图，说明该第二模具的另ー实施态样；及图9是ー类似图8的视图，说明该第二模具的又ー实施态样。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明參阅图2至图4，本发明电熔渣焊工法的较佳实施例用以将相间隔的一第一结构体11与一第二结构体12于水平方向上连接，第一结构体11与第二结构体12分别具有相互邻近的一第一焊接面111及一第二焊接面121。在本实施例中，第一结构体11与第二结构体12是ニ呈T形间隔设置的钢板，第一焊接面111是第一结构体11面向第二结构体12的ー侧板面，第二焊接面121是第二结构体12面向第一结构体11的一端面。首先如步骤S01，设置ー跨接于第一结构体11与第二结构体12底部的第一模具2，并设置ニ水平间隔并分别连接于第二结构体12的相反两侧面与第一结构体11间的第二模具3，第一模具2、第二模具3是焊接热源无法熔融的衬垫材料并可透过焊接连接于第一结构体11与第二结构体12。第一模具2是由下往上封闭第一结构体11与第二结构体12间的间隙，第一模具2具有一面向第一结构体11与第二结构体12间的间隙的上表面21。在本实施例中，第一模具2包括一开ロ朝上的铁碗22，及一填充于铁碗22内的湿陶土 23，湿陶土 23的上表面形成第一模具2的上表面21。第二模具2的结构并不以此为限，其结构也可以是ー板体。第二模具3的水平剖切面概呈ニ短边相向的梯型并以局部短边夹设于第ニ结构体12的相反两侧面。第二模具3是由第二结构体12的两相反侧封闭第一结构体11与第二结构体12间的间隙并与其下方的第一模具2连接，也就是说第二模具3是由第一模具2的上表面21向上延伸。第二模具3相互邻近的一侧分别具有一局部位于第一焊接面111与第二焊接面121间且彼此相向的内侧面31，每ー内侧面31邻近第一焊接面111的区域呈ー倒角斜面311，第二模具3的倒角斜面311往邻近第一焊接面111的方向逐渐远离，第一模具2的上表面21、第二模具3的内侧面31、第一焊接面111及第ニ焊接面121共同界定出一开ロ朝上的容置空间4，且倒角斜面311使容置空间4往邻近第一焊接面111的方向呈逐渐扩张的漏斗状。
接着如步骤S02所示，于容置空间4内加入固体的焊剂并将一通电的焊丝51伸入容置空间4内，焊丝51与第一结构体11或第二结构体12间产生用以熔化焊剂的电弧，被熔化的焊剂产生一用以熔化焊丝51、第一结构体11及第ニ结构体12的渣池61。在本实施例中，焊丝51是透过一控制单元7将其传送伸入容置空间4内并透过控制单元7単元供应焊丝51产生电弧的电力。控制单元7具有一送丝滚轮(图未示)及ー导管52，送丝滚轮借由滚动将焊丝51朝容置空间4推送，导管52供焊丝51穿设于其中并用以对焊丝51限位以控制焊丝51运送的路径。所添加的焊剂在初始时可先加入少量，待熔化后再持续加入使所产生的渣池61水平面持续上升至所需要的量。电弧在渣池61上升达到焊丝51时将被熄灭。由于渣池61具有较高的电阻值，能使来自焊丝51的电流通过时产生大量的电阻热，使渣池61温度维持在1700度至2000度间。渣池61的温度可熔化焊丝51、第一结构体11及第ニ结构体12，但不会熔化第一模具2与第二模具3。最后如步骤S03所示，持续将焊丝51送入渣池61直到被熔化的焊丝51、第一结构体11及第ニ结构体12所产生的ー熔池62填满容置空间4。将焊丝51送入渣池61时通过 焊丝51的电压可降低，被渣池61熔化的焊丝51会下沉穿过渣池61并与被熔化的第一结构体11及第ニ结构体12 —同产生熔池62。换句话说，熔池62也就是由熔化的金属构成。此外，将焊丝51送入渣池61时可借由控制单元7使导管52水平震荡，进而使焊丝51随导管52震荡而使焊丝51产生的熔化金属能较均匀分布于容置空间4。冷却后的熔池62形成ー连接第一结构体11与第二结构体12的焊缝金属63。由于第二模具3的倒角斜面311往邻近第一焊接面111的方向逐渐远离，使容置于容置空间4内的焊缝金属63依照容置空间4的形状往邻近第一焊接面111的方向呈逐渐扩张的漏斗状，使得焊缝金属63连接于第一焊接面111的接触面积增加，从而使焊接处的强度提升。值得ー提的是，倒角斜面311与第一焊接面111所夹的角度Θ介于5度至85度间时，所产生的焊缝金属63具有较好的接合強度。或者，定义倒角斜面311的斜角起始点与第一焊接面111的距离为a，第一焊接面111与第二焊接面121的距离为b，距离a与b的比值介于十分之一至ー间时，所产生的焊缝金属63具有较好的接合強度。此外，第二模具3也可以是中空且设有连通其内部的一进水孔及一出水孔(图未示)，井能由控制单元7操作使其随着焊接过程由下往上移动并透过流经第二模具3内部的水冷却熔化的金属。參阅图5，是本较佳实施例的一尺寸图，单位是mm，在本实施例中，倒角斜面311的斜角起始点与第一焊接面111的距离a为20mm，第一焊接面111与第二焊接面121的距离b为25mm，距离a与b的比值为O. 8，角度Θ约63度，焊缝金属63与第一焊接面111的接触面的宽度较其与第二焊接面121的接触面的宽度增加了 20mm。參阅图6，是本较佳实施例的另ー实施态样的尺寸图，在此实施态样中倒角斜面311的长度较短，倒角斜面311的斜角起始点与第一焊接面111的距离a为10mm，第一焊接面111与第二焊接面121的距离b为25mm，距离a与b的比值为O. 4，角度Θ约63度，焊缝金属63与第一焊接面111的接触面的宽度较其与第二焊接面121的接触面的宽度增加/ 10mnin在本实施例中，每ー内侧面31邻近第一焊接面111的区域是由其顶端312至底端313皆呈倒角斜面311 (如图7所示)。每ー内侧面31也可以仅局部呈倒角斜面，如图8所示，倒角斜面314可以是形成于内侧面31的顶端312与底端313间，再參阅图9，倒角斜面314也可以是形成于邻近其顶端312处，使焊缝金属63仅于最后成形的部分呈漏斗状，借此以针对焊接处的末端进行强度的改善。此外，在本实施例中，每ー内侧面31皆具有倒角斜面311，在另ー实施态样中，仅有其中一内侧面31具有倒角斜面311 (图未示)。
综上所述，本发明电熔渣焊工法借由第二模具3的倒角斜面311、314、315的结构设计，使所形成的焊缝金属63与第一结构体11的接触面积增加，从而提高焊接处的強度，使第一结构体11与第二结构体12在受カ时不易于接合处断裂，借以提升第一结构体11与第二结构体12接合后的可靠度，所以确实能达成本发明的目的。
权利要求
1.ー种电熔渣焊工法，用以将相间隔的一第一结构体与一第二结构体连接，该第一结构体与第二结构体分别具有相互邻近的一第一焊接面及一第二焊接面；其特征在于该电熔渣焊工法包括 (A)设置ー跨接于该第一结构体与第二结构体底部的第一模具，并设置ニ水平间隔并分别连接于该第二结构体的相反两侧面与该第一结构体间的第二模具，该第一模具具有一上表面，所述第二模具相互邻近的一侧分别具有一彼此相向的内侧面，至少其中一内侧面邻近该第一焊接面的区域至少局部呈ー倒角斜面，该倒角斜面往邻近该第一焊接面的方向逐渐远离另ー第二模具的内侧面，该第一模具的上表面、所述第二模具的内侧面、该第一焊接面及第ニ焊接面共同界定出一开ロ朝上的容置空间，且该倒角斜面使该容置空间往邻近该第一焊接面的方向逐渐扩张； (B)于容置空间内加入焊剂并将一通电的焊丝伸入该容置空间内，该焊丝与该第一结构体或第二结构体间产生用以熔化该焊剂的电弧，被熔化的焊剂产生一用以熔化该焊丝、第一结构体及第ニ结构体的渣池；及 (C)持续将该焊丝送入渣池直到被熔化的焊丝、第一结构体及第ニ结构体所产生的一熔池填满该容置空间，冷却后的熔池形成一连接该第一结构体与第二结构体的焊缝金属。
2.如权利要求I所述的电熔渣焊工法，其特征在于每ー内侧面邻近该第一焊接面的区域是由其顶端至底端皆呈倒角斜面，使该容置空间往邻近该第一焊接面的方向呈漏斗状。
3.如权利要求I所述的电熔渣焊工法，其特征在于该倒角斜面位于邻近该内侧面的顶端处。
4.如权利要求I所述的电熔渣焊工法，其特征在于该倒角斜面与该第一焊接面所夹的角度介于5度至85度间。
5.如权利要求I所述的电熔渣焊工法，其特征在于定义该倒角斜面的斜角起始点与该第一焊接面的距离为a，该第一焊接面与该第二焊接面的距离为b，a与b的比值介于十分之一至ー间。
全文摘要
本发明公开了一种电熔渣焊工法，用以将一第一结构体与一第二结构体连接，该方法设置一跨接于第一结构体与第二结构体底部的第一模具，及二分别连接于第二结构体的相反两侧面与第一结构体间的第二模具，第二模具相互邻近的内侧面邻近第一结构体的第一焊接面的区域呈一倒角斜面，第二模具的倒角斜面往邻近第一焊接面的方向逐渐远离；并于第一结构体的第一焊接面、第二结构体的第二焊接面、第一模具的上表面及第二模具的内侧面所界定出的一容置空间内加入焊剂并以一通电焊丝熔化焊剂产生渣池；再持续将焊丝送入渣池直到所产生的一熔池填满容置空间。
文档编号B23K31/00GK102689101SQ201110073199
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月22日 优先权日2011年3月22日
发明者庄胜智, 林克强 申请人:财团法人国家实验研究院