横焊缝一次焊接成形水冷强制成形模块的制作方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，涉及一种横焊缝一次焊接成形水冷强制成形模块。

背景技术：

大型钢结构横焊缝的焊接，长期以来一直采用手工电弧焊、二氧化碳气体保护焊或埋弧自动焊；这三种焊接方法都是靠多层多道焊接来完成横焊缝的焊接，费工费时效率低，焊接质量难以掌控，工人劳动强度也大。

由于自然条件和工作环境的限制，横焊缝在水平方向上实现一次成形焊接是极其艰难的。因此，到目前为止，世界上还没有开发出横焊缝一次焊接成形的焊接技术和设备。大型钢结构施工企业急切盼望气电横焊技术和设备早日问世。要实现横焊缝一次焊接成形的焊接技术，除了与横焊缝坡口形式和尺寸相关之外，关键技术如何实现形成焊接熔池，如何限制焊接熔池铁水的流淌和在焊接过程中如何使熔池铁水冷凝成形，而要突破此项技术，一次成形焊接模块就是关键部件。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种横焊缝一次焊接成形水冷强制成形模块。

本发明采取的技术方案为：一种横焊缝一次焊接成形水冷强制成形模块，包括熔池区和成型区；

所述的熔池区包括块体、保护气管、焊接缺口、第二上接触面、坡口楔块、熔池侧壁和熔池凹槽；块体正面一侧由上至下为第二上接触面和坡口楔块，二者侧面共同构成熔池侧壁；第二上接触面旁设有焊接缺口，圆形进气口置于焊接缺口内侧面与块体背面的保护气管相接；焊接缺口下侧为熔池凹槽；

所述的成型区包括下接触面、第一上接触面、成型凹槽、入水管和出水管；第一上接触面与第二上接触面水平设置，与下接触面平行设置；第一上接触面和下接触面之间设置为成型凹槽；成型区背面设有入水管和出水管。

作为一种优选的技术方案：块体背面靠下方内部设置有冷却水通道，该通道与外部入水管和出水口相连，模块依靠冷却水通道对模块和焊缝进行冷却；块体背面还设有“工”字型沟槽，外部装置通过此沟槽向模块施加压力使之工作面紧贴钢板坡口，同时也使模块沿着焊缝向焊接方向作水平移动。

作为一种优选的技术方案：模块整体采用纯紫铜材质，模块主体呈长方体；坡口楔块呈三角形。

作为一种优选的技术方案：本发明配备有焊枪，枪口距离待焊钢板上表面30毫米，使焊丝从焊枪的枪口伸出25毫米长，焊丝的前端头抵近待焊钢板上表面的中间部位。

作为一种优选的技术方案：实际操作时保证送丝速度、熔池液位升降速度和模块右向移动速度处于一种动态平衡，使焊接过程连续稳定进行。

作为一种优选的技术方案：保护气管中通入的为CO₂气体以保护焊接熔池。

作为一种优选的技术方案：上下待焊钢板所形成的成型焊缝处呈60⁰角，设有起弧楔块，配合使用有铜挡排；成形焊缝是焊接过后自然形成的焊缝。

本发明的有益效果：在大兴钢结构焊接中实现横焊缝一次焊接成型，省工省时，效率高，提高焊接质量，人工劳动强度小；本发明结构简单、操作方便，为大型钢结构施工企业提供技术支持。

附图说明

图1所示为横焊缝一次焊接成形水冷强制成形模块正面结构图；

图2所示为横焊缝一次焊接成形水冷强制成形模块背面结构图；

图3所示为横焊缝一次焊接成形水冷强制成形模块焊接熔池剖面图；

图4所示为横焊缝一次焊接成形水冷强制成形模块焊接过程图；

图中：1块体、2成型凹槽、3第一上接触面、4下接触面、5熔池凹槽、6熔池侧壁、7坡口楔块、8第二上接触面、9焊接缺口、10进气口、11保护气管、12出水管、13入水管、14沟槽、15通道、16焊枪、17上钢板、18焊丝、19熔池铁水、20紫铜挡排、21下钢板、22起弧楔块、23成形焊缝。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

如图3和图4，首先将块体1的坡口楔块7插入由被焊接钢板组成的横焊缝，并通过沟槽14将块体1压向钢板并贴紧之，同时也将起弧用的起弧楔块22压在成型凹槽2下面；这样，由块体1焊接工作面上的各个部分与起弧楔块22、上钢板17、下钢板21组成半封闭状态的焊接熔池区域；

将焊枪16深入块体1上缺口9的内部，枪口距离下钢板21上表面30毫米，使焊丝18从焊枪16的枪口伸出25毫米长，焊丝18的前端头抵近下钢板21上表面的中间部位；

将CO₂气体从保护气管11接入，将冷却水从入水口13接入，从出水口12导出；

再将紫铜挡排20安放在焊缝的背面，一方面协助焊缝背面成形，另一方面防止铁水向焊缝背面流淌；

准备就绪后，就可以起弧焊接，随着电能输入和焊丝18的高速填充，高温熔化的铁水在熔池区和成形区的燃烧、集聚，上钢板17与下钢板21处于熔池部分的母材随之熔化形成熔池铁水19；随着熔池铁水19逐渐填满熔池区和成形区，模块开始沿着横焊缝方向向右移动，移动的速度正好与焊丝18填满熔池的速率相匹配。也就是在焊接过程中，随着焊丝18填充焊缝和燃烧熔化，熔池液面也随之上升，但随着模块的右移，焊缝空间也随之扩展，铁水又会流淌到扩展的焊缝空间，致使熔池液位下降。协调好送丝速度、熔池液位升降速度和模块右向移动速度三者关系，使三者处于一种动态平衡，就可以使焊接过程连续稳定进行。CO₂的介入是为了保护熔池液面不受空气氧化。随着冷却水的对块体1的冷却作用，使处于成型凹槽2 的铁水冷凝成形，成形焊缝23是焊接过后自然形成的焊缝。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以补充阐释本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的广大技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者同等替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。