一种防止fcb焊接产生终端裂纹的终端加热方法
【专利摘要】本发明公开了一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，涉及材料成型与控制领域，该方法为：在焊接终端区域预设呈等腰三角形的温控区，等腰三角形的顶点位于纵焊缝上，底边与纵焊缝垂直，等腰三角形的高的长度为a，底边长度为2b；定义待焊接钢板的三个屈服强度区间和四个厚度区间；根据待焊接钢板1的屈服强度p所在的屈服强度区间和d所在的厚度区间，预设a、b和温控区的温度范围T；加热温控区，焊接纵焊缝，从纵焊缝的焊接始端焊至等腰三角形的顶点时，温控区的温度达到T；停止加热，焊至纵焊缝的焊接终端，停止焊接；冷却，形成焊接钢板样品。本发明能降低焊缝终端出现裂纹的几率，控制板面起拱现象，减少变形，简化工艺。
【专利说明】一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料成型与控制领域，具体涉及一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法。
【背景技术】
[0002]FCB (Flux Cuprum Behind,反面焊剂和铜垫)焊接法广泛应用于各大船舶重工企业，它是构成平面分段流水线的必要环节，FCB焊接法焊接效能的发挥程度对平面分段的生产及制造能力构成直接影响，目前FCB焊接法进行终端焊接时，使用较多的是终端拘束法。终端拘束法主要包括终端打底焊法、终端油压约束法、熄弧板终端拘束法三种方法。
[0003]终端打底焊法、终端油压约束法、熄弧板终端拘束法分别存在以下缺点:
[0004]终端打底焊法是先焊接母材之间焊缝终端部分的打底焊，然后进行母材的焊接，最后，清除打底焊，重新对打底焊部位进行焊接。在进行终端打底焊接时，首先使用CO2气体保护，同时采用半自动焊焊接终端部分的打底焊，焊缝长度不低于300mm，打底焊厚度为板厚的一半以上。在进行母材焊接时，焊到终端打底焊处，切断先行电极，用后随电极进行焊接。终端打底焊法需先进行打底焊，焊后打底焊缝部分要清除重焊。终端打底焊法工序繁多，焊接过程复杂，若打底焊缝部分清除不干净，影响焊接质量。
[0005]终端油压约束法是在焊接端部熄弧板处放置油压装置，以紧固焊件，在焊接完后，再取下油压装置。采用终端油压约束法进行焊接的过程中，焊缝终端受到油压约束，极易在焊接过程中产生很大的应力，而且，终端油压约束法对设备要求较高。
[0006]熄弧板终端拘束法是在焊接前，在焊缝终端设置具有足够的刚度的熄弧板以拘束焊缝终端，然后再进行焊接。熄弧板终端拘束法对熄弧板尺寸有特定要求，在焊接过程中，熄弧板终端拘束法还需要随焊件尺寸变化对熄弧板的宽度进行相应调整。熄弧板终端拘束法使焊缝终端受到熄弧板的约束，不仅在焊接过程中产生的应力会非常集中，易产生裂纹，而且，熄弧板终端拘束法需不断随焊件尺寸变化调整熄弧板的宽度，工序繁多，焊接效率低。
[0007]综上所述，终端打底焊法、终端油压约束法、熄弧板终端拘束法或者工艺复杂或者需具有较高要求的配套设备，焊接生产作业复杂，焊接效率较低，而且焊缝终端受到约束，不利于焊缝处的应力释放，导致焊件产生较大应变，焊件板面起拱现象较为严重。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，不仅能够显著降低焊缝终端裂纹的出现几率，控制板面起拱现象，有效提高焊接质量，减少焊接变形，而且该方法能够简化焊接生产工艺。
[0009]为达到以上目的，本发明采取的技术方案是:一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，包括以下步聚:
[0010]A、将熄弧板安装在待焊接钢板形成的纵焊缝的焊接终端底部，将引弧板安装在纵焊缝的焊接始端底部，在焊接终端区域预设呈等腰三角形的温控区，所述等腰三角形的顶点位于纵焊缝上，且远离熄弧板，等腰三角形的底边与纵焊缝垂直，等腰三角形的高为a，底边长度为2b ；
[0011]定义待焊接钢板的三个屈服强度区间:第一屈服强度区间Pl:[235MPa,275MPa]；第二屈服强度区间P2:(275MPa，345MPa】；第三屈服强度区间P3: (345MPa，390MPa】；定义待焊接钢板的四个厚度区间:第一厚度区间Dl:[ 10mm, 16mm】；第二厚度区间D2: (16mm,22mm】；第三厚度区间D3: (22mm, 30mm】；第四厚度区间D4: (30mm, 35mm】；
[0012]B、根据待焊接钢板的屈服强度p所在的屈服强度区间和待焊接钢板的厚度d所在的厚度区间，预设a、b和温控区的温度范围T:
[0013]P e PI, d e Dl 时，预设 a=500mm, b=150mm, T=400 ~45CTC ；
[0014]P e PI, d e D2 时，预设 a=500mm，b=200mm，T=550 ~60(TC ；
[0015]p e PI, d e D3 时，预设 a=600mm，b=200mm，T=600 ~65CTC ；
[0016]p e PI, d e D4 时，预设 a=650mm, b=200mm, T=600 ~65CTC ；
[0017]p e P2, d e Dl 时，预设 a=500mm, b=150mm, T=450 ~50CTC ；
[0018]P e P2, d e D2 时，预设 a=550mm，b=200mm，T=580 ~630°C ；
[0019]P e P2, d e D3 时，预设 a=650mm，b=200mm，T=600 ~650°C ；
[0020]p e P2, d e D4 时，预设 a=650mm, b=200mm, T=630 ~680°C ；
`[0021]P e P3, d e Dl 时，预设 a=550mm，b=200mm，T=550 ~60(TC ；
[0022]p e P3，d e D2 时，预设 a=600mm，b=200mm，T=600 ~650°C ；
[0023]P e P3，d e D3 时，预设 a=650mm，b=200mm，T=650 ~700°C ；
[0024]p e P3, d e D4 时，预设 a=700mm, b=200mm, T=650 ~70CTC ；
[0025]根据a、b标记温控区；
[0026]C、加热温控区，通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝，从纵焊缝的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区的温度达到T ；
[0027]D、停止加热，通过FCB焊接电弧从等腰三角形的顶点焊接至纵焊缝的焊接终端，形成焊接钢板粗品；将焊接钢板粗品冷却至与周围环境相同的温度，形成焊接钢板样品。
[0028]在上述技术方案的基础上，步骤B与步骤C之间还包括以下步骤:预测FCB焊接电弧从纵焊缝的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点所需的时间ml，预测从开始加热温控区到温控区的温度达到T所需的加热时间m2，判断m2是否小于ml，若是，则先开始焊接纵焊缝，后开始加热温控区；否则，先开始加热温控区，后开始焊接纵焊缝。
[0029]在上述技术方案的基础上，所述预测FCB焊接电弧从纵焊缝的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点所需的时间ml包括以下步骤:根据纵焊缝的宽度预设焊接速度，测量纵焊缝的焊接始端与等腰三角形的顶点之间的焊接距离，将所述焊接距离除以焊接速度，得到ml。
[0030]在上述技术方案的基础上，所述预测从开始加热温控区到温控区的温度达到T所需的加热时间m2包括以下步骤:选取加热工具，根据加热工具的参数得出温控区的升温速度，根据T的最小值和温控区的升温速度进行计算，得到m2。
[0031 ] 在上述技术方案的基础上，所述加热工具为火焰烤把或者热电偶。
[0032]在上述技术方案的基础上，步骤C还包括以下步骤:通过温度测量工具监测温控区的温度，如果温控区的温度达到T的最大值，则停止加热；如果温控区的温度低于T的最小值，则继续加热。
[0033]在上述技术方案的基础上，所述温度测量工具为点温计或者红外线测温仪。
[0034]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0035](I)在焊接过程中，对待焊接钢板焊接终端区域的温控区加热，通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝，从纵焊缝的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区的温度达到T ;停止加热，通过FCB焊接电弧从等腰三角形的顶点焊接至纵焊缝的焊接终端。对焊件终端区域进行加热，减少了在焊接过程中，焊件终端因温差造成的热应力，从而有效防止了在FCB焊接法焊接中，焊缝终端附近终端裂纹的产生，提高了 FCB焊接法的焊接质量。
[0036](2)不需用外力对待焊接钢板进行刚性固定约束，焊缝处于自由状态，焊接中产生的应力在焊接终端得到有效释放，能够有效降低应力集中的程度，从而减少热应力无法释放产生的焊接变形，显著降低焊接成品的板面起拱现象。
[0037](3)为减少终端裂纹的产生，仅需要在焊接过程中对在终端区域设置的温控区的进行加热，对温控区的加热情况时行监测。因此，工艺简单，易于操作，避免了繁复的焊前准备及焊后处理工作；采用火焰烤把或者热电偶进行加热，采用点温计或者红外线测温仪对加热情况进行监测，所用的加热工具为简单的火焰或电阻加热设备，温度测量工具为手持式测温仪器，因此，对配套设备要求较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1为本发明实施例中FCB焊接时的装配示意图。
[0039]图中:1-待焊接钢板，2-熄弧板，3-引弧板，4-温控区，5-纵焊缝。
【具体实施方式】
[0040]以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0041]本发明实施例提供一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，包括以下步骤:
[0042]S1、将熄弧板2安装在待焊接钢板I形成的纵焊缝5的焊接终端底部，将引弧板3安装在纵焊缝5的焊接始端底部，在焊接终端区域预设呈等腰三角形的温控区4，等腰三角形的顶点位于纵焊缝5上，且远离熄弧板2，等腰三角形的底边与纵焊缝5垂直，等腰三角形的高为a，底边长度为2b ;定义待焊接钢板I的三个屈服强度区间:第一屈服强度区间Pl:[235MPa,275MPa];第二屈服强度区间P2: (275MPa, 345MPa];第三屈服强度区间P3:(345MPa，390MPa】；定义待焊接钢板I的四个厚度区间:第一厚度区间Dl:【10mm，16mm】;第二屈厚度区间D2: (16mm，22mm】;第三厚度区间D3: (22mm，30mm】;第四厚度区间D4:(30_，35mm];
[0043]S2、参见表1所示，根据待焊接钢板I的的屈服强度P所在的屈服强度区间和待焊接钢板I的厚度d所在的厚度区间，预设a、b和温控区4的温度范围T:
[0044]P e PI, d e Dl 时，预设 a=500mm, b=150mm, T=400 ~45CTC ；
[0045]p e PI, d e D2 时，预设 a=500mm, b=200mm, T=550 ~60CTC ；
[0046]ρ e PI, d e D3 时，预设 a=600mm, b=200mm, T=600 ~65CTC ；[0047]P e Pl，d e D4 时，预设 a=650mm，b=200mm，T=600 ~650°C ；
[0048]P e P2，d e Dl 时，预设 a=500mm，b=150mm，T=450 ~50(TC ；
[0049]P e P2，d e D2 时，预设 a=550mm，b=200mm，T=580 ~630°C ；
[0050]P e P2，d e D3 时，预设 a=650mm，b=200mm，T=600 ~650°C ；
[0051]p e P2, d e D4 时，预设 a=650mm, b=200mm, T=630 ~680°C ；
[0052]p e P3, d e Dl 时，预设 a=550mm, b=200mm, T=550 ~60CTC ；
[0053]p e P3, d e D2 时，预设 a=600mm, b=200mm, T=600 ~650°C ；
[0054]p e P3, d e D3 时，预设 a=650mm, b=200mm, T=650 ~70CTC ；
[0055]p e P3, d e D4 时，预设 a=700mm, b=200mm, T=650 ~70CTC ；
[0056]根据a、b标记温控区4 ；
[0057]表1、温控区和加热温度范围选择参照表
[0058]
【权利要求】
1.一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，其特征在于，包括以下步聚: A、将熄弧板(2)安装在待焊接钢板(I)形成的纵焊缝(5)的焊接终端底部，将引弧板(3)安装在纵焊缝(5)的焊接始端底部，在焊接终端区域预设呈等腰三角形的温控区(4)，所述等腰三角形的顶点位于纵焊缝(5)上，且远离熄弧板(2)，等腰三角形的底边与纵焊缝(5)垂直，等腰三角形的高为a，底边长度为2b ； 定义待焊接钢板(I)的三个屈服强度区间: 第一屈服强度区间Pl:[235MPa,275MPa]； 第二屈服强度区间P2:(275MPa，345MPa】； 第三屈服强度区间P3:(345MPa,390MPa]； 定义待焊接钢板( I)的四个厚度区间: 第一厚度区间Dl:[ 10mm, 16mm】； 第二厚度区间D2: (I6臟,22臟】； 第三厚度区间D3:(22謹，30謹】； 第四厚度区间D4: (30mm, 35mm】； B、根据待焊接钢板(I)的屈服强度P所在的屈服强度区间和待焊接钢板(I)的厚度d所在的厚度区间，预设a、b和温控区(4)的温度范围T:
P e PI, d e Dl 时，预设 a=500mm, b=150mm, T=400 ~450°C ；
p e PI, d e D2 时，预设 a=500mm，b=200mm，T=550 ~600°C ；
P e PI, d e D3 时，预设 a=600mm, b=200mm, T=600 ~650°C ；
P e PI, d e D4 时，预设 a=650mm, b=200mm, T=600 ~650°C ；
P e P2, d e Dl 时，预设 a=500mm, b=150mm, T=450 ~500°C ；
p e P2, d e D2 时，预设 a=550mm，b=200mm，T=580 ~630°C ；
p e P2, d e D3 时，预设 a=650mm，b=200mm，T=600 ~650°C ；
p e P2, d e D4 时，预设 a=650mm，b=200mm，T=630 ~680°C ；
p e P3, d e Dl 时，预设 a=550mm，b=200mm，T=550 ~60(TC ；
p e P3, d e D2 时，预设 a=600mm，b=200mm，T=600 ~650°C ；
p e P3, d e D3 时，预设 a=650mm，b=200mm，T=650 ~700°C ；
p e P3, d e D4 时，预设 a=700mm，b=200mm，T=650 ~700°C ； 根据a、b标记温控区(4); C、加热温控区(4)，通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝(5)，从纵焊缝(5 )的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区(4)的温度达到T ； D、停止加热，通过FCB焊接电弧从等腰三角形的顶点焊接至纵焊缝(5)的焊接终端，形成焊接钢板粗品；将焊接钢板粗品冷却至与周围环境相同的温度，形成焊接钢板样品。
2.如权利要求1所述的防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，其特征在于:步骤B与步骤C之间还包括以下步骤:预测FCB焊接电弧从纵焊缝(5)的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点所需的时间ml，预测从开始加热温控区(4)到温控区(4)的温度达到T所需的加热时间m2，判断m2是否小于ml，若是，则先开始焊接纵焊缝(5)，后开始加热温控区(4);否则，先开始加热温控区(4)，后开始焊接纵焊缝(5)。
3.如权利要求2所述的防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，其特征在于:所述预测FCB焊接电弧从纵焊缝(5)的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点所需的时间ml包括以下步骤:根据纵焊缝(5)的宽度预设焊接速度，测量纵焊缝(5)的焊接始端与等腰三角形的顶点之间的焊接距离，将所述焊接距离除以焊接速度，得到ml。
4.如权利要求2所述的防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，其特征在于:所述预测从开始加热温控区(4)到温控区(4)的温度达到T所需的加热时间m2包括以下步骤:选取加热工具，根据加热工具的参数得出温控区(4)的升温速度，根据T的最小值和温控区(4)的升温速度进行计算，得到m2。
5.如权利要求4所述的防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，其特征在于:所述加热工具为火焰烤把或者热电偶。
6.如权利要求1至5中任一项所述的防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，其特征在于:步骤C还包括以下步骤:通过温度测量工具监测温控区(4)的温度，如果温控区(4)的温度达到T的最大值，则停止加热；如果温控区(4)的温度低于T的最小值，则继续加热。
7.如权利要求6所述的防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，其特征在于:所述温度测量工具为点温计 或者红外线测温仪。
【文档编号】B23K9/32GK103706917SQ201310728858
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】徐雁飞, 刘海清 申请人:青岛武船重工有限公司