FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺的制作方法

本发明涉及焊接领域。更具体地说，本发明涉及一种FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺。

背景技术：

在船舶甲板及曲面板、桥梁钢结构桥面板的拼接施工，或者其他相似钢结构的拼板施工作业中，拼板焊接效率是大家一致的追求。采用FCB法(平面分段流水线)焊接装备，的确能在很大程度上提升钢板拼接的效率，但此装备造价昂贵，后期维护成本极高。成本相对较低的双丝焊接设备，但双丝焊接大多需要钢板进行翻身焊接，降低了效率是其一，有一些位置不适宜翻身作业，尤其体现在桥梁桥面板的拼接。现在多使用较传统的人工CO₂打底半自动埋弧焊填充盖面焊接技术，效率较低，且焊接质量很大程度上依赖焊工的操作，焊接质量难以保证。因此，亟需设计一种新型的焊接方法来消除这些缺陷。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺，其通过改善烧结焊剂、合金粉末和陶质衬垫的原料组成比，根据焊接钢板厚度不同采用不同的焊接方式，在提高焊接效率的基础上有效地防止角变形的产生，现场操作简便，适用范围广。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺，包括以下步骤：

S1、当待焊接钢板厚度为12mm以内时，将两块待焊接钢板打磨后对接形成间隙为0-1mm的I形坡口；当待焊接钢板厚度为12-25mm时，将两块待焊接的钢板的接口加工并打磨后对接形成间隙为0-4mm的V形坡口，其中，所述打磨具体为用打磨机将坡口及坡口两侧各宽15-30mm的部分打磨出金属光泽，所述V形坡口的夹角为40-60°；

S2、在所述坡口底面，以坡口的中线为中心粘贴衬垫，所述衬垫从上至下依次包括玻璃纤维布、陶质衬垫块和铝箔压敏胶带，所述陶质衬垫块的顶面上设置有焊缝成型槽，其中，所述玻璃纤维布宽度为50mm，厚度为0.5-2.5mm，所述陶质衬垫块包括以下重量份的原料：40-60份Al₂O₃、4-8份MgO、30-40份SiO₂以及2-8份K₂O；

S3、当所述坡口为V形坡口时向所述V形坡口内填充合金粉末后在所述V形坡口位于合金粉末的上表面覆盖烧结焊剂，当所述坡口为I形坡口时，向所述I形坡口上表面以坡口为中心覆盖烧结焊剂，覆盖烧结焊剂后的所述I形坡口或所述V形坡口通过埋弧焊机牵引埋弧焊丝进行自动一次成型焊接，其中，所述合金粉末包括以下重量份的原料：95-100份Fe、0-4份Mn、0-1份TiFe、0-1份SiFe、0-0.5份Ni以及0-0.5份Mo，所述烧结焊剂包括以下重量份的原料：25-35份MgO、2-6份CaO、10-20份CaF₂、15-25份Al₂O₃、15-25份SiO₂、0-2份K₂O、0-4份Na₂O以及0-1份CeO。

优选的是，所述焊缝成型槽为弓形，所述焊缝成型槽的槽宽8-14mm，槽深0.5-1.5mm。

优选的是，所述埋弧焊丝的直径为3.2-5.0mm。

优选的是，所述烧结焊剂目数为10-60目。

优选的是，所述合金粉料目数为80-160目。

优选的是，所述焊接的参数为：焊接电流400-1200A，焊接电压25-45V，焊接速度10-80cm/min。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、本发明的FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺适用范围广，主要用于船舶甲板及曲面板、桥梁钢结构桥面板的拼接施工，或者其他相似钢结构的拼板施工作业中，通过改善烧结焊剂、合金粉末和陶质衬垫的原料组成比，根据焊接钢板厚度不同采用不同的焊接方式，在提高焊接效率的基础上有效地防止角变形的产生，现场操作简便，而且能够满足单面焊接双面成型避免了翻身，焊缝拥有极好的低温冲击韧性，效率明显提高，有效的节省了人工成本。

第二、本发明的FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺中根据钢板厚度选用不同直径的埋弧焊丝，并根据埋弧焊丝直径的大小调节焊接的电流，电压和速度参数，能有效地控制热输入，影响高钢板的变形程度，焊缝一次成型，焊缝的组织均匀，有效的避免了多层多道焊焊缝夹渣的缺陷。

第三、本发明的FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺中所使用的烧结焊剂通过合理的配比以使其符合高碱度，高纯度的要求进而提高焊缝金属的物理性能，得到焊缝良好的表面成型，而且使用发明的FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺相对于普通的埋弧焊埋弧焊剂的用量明显的降低。

第四、本发明的FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺中所使用的合金粉料在保证焊接连续性，通过合理的配比能够提升焊缝的综合力学性能，对于钢板间隙和斜边错边情况起到良好缓冲，提升焊接量提高焊接效率。

第五、本发明的FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺中所使用的陶质衬垫块，通过合理的配比其具有较高的熔点，能够有效衬托住大热输入量的焊接熔池。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺的待焊接钢板厚度小于或等于12mm时焊接结构示意图；

图2为本发明的FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺的待焊接钢板厚度大于12且小于或等于25mm时焊接结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺，包括以下步骤：

S1、将两块厚度为6mm的待焊接钢板1用打磨机将坡口及坡口两侧各宽20mm的部分打磨出金属光泽，用吸水纸或者干抹布擦拭打磨的地方以除去水份或者灰层等，将打磨后的两块待焊接钢板1对接形成间隙为0mm的I形坡口，并控制两块待焊接钢板1的错边和斜边为0mm；

S2、在所述坡口底面，以坡口中线为中心粘贴宽度为50mm，厚度为0.8mm的玻璃纤维布2，沿与坡口平行的方向反复的刮压陶质衬垫块3，以使玻璃纤维布2与所述坡口的底面紧密地贴合，沿与坡口垂直，远离陶质衬垫块3的方向刮压铝箔压敏胶带4以稳固陶质衬垫块3，其中，所述陶质衬垫块3的顶面上设置有开口朝上的弓形的槽宽8mm，槽深0.5mm的焊缝成型槽8，所述陶质衬垫块3包括以下重量份的原料：55份Al₂O₃、4份MgO、35份SiO₂以及6份K₂O；

S3、向所述I形坡口正中线的上方堆放目数为10-60目的烧结焊剂5，通过埋弧焊机牵引直径为3.2mm的埋弧焊丝6进行自动一次成型焊接，焊接电流为500A，焊接电压为26V，焊接速度60cm/min，其中，所述埋弧焊丝6与所述烧结焊剂5的用量比为1：0.6，所述合金粉末7包括以下重量份的原料：95份Fe、3份Mn、0.5份TiFe、0.5份SiFe、0.5份Ni以及0.5份Mo，所述烧结焊剂5包括以下重量份的原料：35份MgO、4份CaO、15.5份CaF₂、18份Al₂O₃、22份SiO₂、1份K₂O、4份Na₂O以及0.5份CeO。

实施例2

如图1所示，本发明提供一种FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺，包括以下步骤：

S1、将两块厚度为6mm的待焊接钢板1用打磨机将坡口及坡口两侧各宽15-30mm范围内的部分打磨出金属光泽，用吸水纸或者干抹布擦拭打磨的地方以除去水份或者灰层等，将打磨后的两块待焊接钢板1对接形成间隙为1mm的I形坡口，检测两块待焊接钢板1的错边和斜边为2mm；

S2、在所述坡口底面，以坡口中线为中心粘贴宽度为50mm，厚度为1.5mm的玻璃纤维布2，沿与坡口平行的方向反复的刮压陶质衬垫块3，以使玻璃纤维布2与所述坡口的底面紧密地贴合，沿与坡口垂直，远离陶质衬垫块3的方向刮压铝箔压敏胶带4以稳固陶质衬垫块3，其中，所述陶质衬垫块3的顶面上设置有开口朝上的弓形的焊缝成型槽8，所述焊缝成型槽8的槽宽10mm，槽深0.9mm，所述陶质衬垫块3包括以下重量份的原料：57份Al₂O₃、5份MgO、34份SiO₂以及4份K₂O；

S3、向所述I形坡口正中线的上方堆放目数为10-60目的烧结焊剂5，通过埋弧焊机牵引直径为4.0mm的埋弧焊丝6进行自动一次成型焊接，其中，焊接电流450A，焊接电压26V，焊接速度50cm/min，所述埋弧焊丝6与所述烧结焊剂5的用量比为1：0.6，所述合金粉末7包括以下重量份的原料：96份Fe、2份Mn、0.5份TiFe、0.5份SiFe、0.5份Ni以及0.5份Mo，所述烧结焊剂5包括以下重量份的原料：33份MgO、6份CaO、10份CaF₂、22份Al₂O₃、25份SiO₂、2份K₂O、1份Na₂O以及1份CeO。

实施例3

如图1所示，本发明提供一种FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺，包括以下步骤：

S1、将两块厚度为12mm的待焊接钢板1用打磨机将坡口及坡口两侧各宽15-30mm范围内的部分打磨出金属光泽，用吸水纸或者干抹布擦拭打磨的地方以除去水份或者灰层等，将打磨后的两块待焊接钢板1对接形成间隙为0mm的I形坡口，并控制两块待焊接钢板1的错边和斜边为0mm；

S2、在所述坡口底面，以坡口中线为中心粘贴宽度为50mm，厚度为1.0mm的玻璃纤维布2，沿与坡口平行的方向反复的刮压陶质衬垫块3，以使玻璃纤维布2与所述坡口的底面紧密地贴合，沿与坡口垂直，远离陶质衬垫块3的方向刮压铝箔压敏胶带4以稳固陶质衬垫块3，其中，所述陶质衬垫块3的顶面上设置有开口朝上的弓形的槽宽10mm，槽深0.7mm的焊缝成型槽8，所述陶质衬垫块3包括以下重量份的原料：55份Al₂O₃、4份MgO、35份SiO₂以及6份K₂O；

S3、向所述I形坡口正中线的上方堆放目数为10-60目的烧结焊剂5，通过埋弧焊机牵引直径为5mm的埋弧焊丝6进行自动一次成型焊接，焊接电流为850A，焊接电压为32V，焊接速度50cm/min，其中，所述埋弧焊丝6与所述烧结焊剂5的用量比为1：0.6，所述合金粉末7包括以下重量份的原料：95份Fe、3份Mn、0.5份TiFe、0.5份SiFe、0.5份Ni以及0.5份Mo，所述烧结焊剂5包括以下重量份的原料：35份MgO、4份CaO、15.5份CaF₂、18份Al₂O₃、22份SiO₂、1份K₂O、4份Na₂O以及0.5份CeO。

实施例4

如图1所示，本发明提供一种FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺，包括以下步骤：

S1、将两块厚度为12mm的待焊接钢板1用打磨机将坡口及坡口两侧各宽15-30mm范围内的部分打磨出金属光泽，用吸水纸或者干抹布擦拭打磨的地方以除去水份或者灰层等，将打磨后的两块待焊接钢板1对接形成间隙为1mm的I形坡口

S2、在所述坡口底面，以坡口中线为中心粘贴宽度为50mm，厚度为1.2mm的玻璃纤维布2，沿与坡口平行的方向反复的刮压陶质衬垫块3，以使玻璃纤维布2与所述坡口的底面紧密地贴合，沿与坡口垂直，远离陶质衬垫块3的方向刮压铝箔压敏胶带4以稳固陶质衬垫块3，其中，所述陶质衬垫块3的顶面上设置有开口朝上的弓形的槽宽11mm，槽深0.5mm的焊缝成型槽8，所述陶质衬垫块3包括以下重量份的原料：55份Al₂O₃、4份MgO、35份SiO₂以及6份K₂O；

S3、向所述I形坡口正中线的上方堆放目数为10-60目的烧结焊剂5，通过埋弧焊机牵引直径为5mm的埋弧焊丝6进行自动一次成型焊接，焊接电流为800A，焊接电压为32V，焊接速度50cm/min，其中，所述埋弧焊丝6与所述烧结焊剂5的用量比为1：0.6，所述合金粉末7包括以下重量份的原料：96.2份Fe、2份Mn、0.5份TiFe、1份SiFe、0.2份Ni以及0.1份Mo，所述烧结焊剂5包括以下重量份的原料：30份MgO、5份CaO、20份CaF₂、20份Al₂O₃、20份SiO₂、2份K₂O、2份Na₂O以及1份CeO。

实施例5

如图2所示，本发明提供一种FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺，包括以下步骤：

S1、待焊接钢板1厚度为20mm，将两块待焊接的钢板的接口加工并用打磨机将坡口及坡口两侧各宽15-30mm范围内的部分打磨出金属光泽，用吸水纸或者干抹布擦拭打磨的地方以除去水份或者灰层等，将打磨后的两块待焊接钢板1对接形成间隙为1mm，夹角为60°的V形坡口，并控制两块待焊接钢板1的错边和斜边为2mm；

S2、在所述坡口底面，以坡口中线为中心粘贴宽度为50mm，厚度为2.1mm的玻璃纤维布2，沿与坡口平行的方向反复的刮压陶质衬垫块3，以使玻璃纤维布2与所述坡口的底面紧密地贴合，沿与坡口垂直，远离陶质衬垫块3的方向刮压铝箔压敏胶带4以稳固陶质衬垫块3，其中，所述陶质衬垫块3的顶面上设置有开口朝上的弓形的焊缝成型槽8，所述焊缝成型槽8的槽宽12mm，槽深0.9mm，所述陶质衬垫块3包括以下重量份的原料：50份Al₂O₃、6份MgO、39份SiO₂以及5份K₂O；

S3、向所述V形坡口内填充目数为80-160目合金粉末7后向所述合金粉末7上方覆盖目数为10-60目烧结焊剂5，通过埋弧焊机牵引直径为5.0mm埋弧焊丝6进行自动一次成型焊接，其中，焊接电流960A，焊接电压32V，焊接速度20cm/min，所述埋弧焊丝6、所述烧结焊剂5和所述合金粉末7的用量比为1：0.4：0.3，所述合金粉末7包括以下重量份的原料：96.2份Fe、2份Mn、0.5份TiFe、1份SiFe、0.2份Ni以及0.1份Mo，所述烧结焊剂5包括以下重量份的原料：30份MgO、5份CaO、20份CaF₂、20份Al₂O₃、20份SiO₂、2份K₂O、2份Na₂O以及1份CeO。

实施例6

如图2所示，本发明提供一种FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺，包括以下步骤：

S1、待焊接钢板1厚度为20mm，将两块待焊接的钢板的接口加工并用打磨机将坡口及坡口两侧各宽15-30mm范围内的部分打磨出金属光泽，用吸水纸或者干抹布擦拭打磨的地方以除去水份或者灰层等，将打磨后的两块待焊接钢板1对接形成间隙为4mm，夹角为40°的V形坡口，并控制两块待焊接钢板1的错边和斜边为1mm；

S2、在所述坡口底面，以坡口中线为中心粘贴宽度为50mm，厚度为2.0mm的玻璃纤维布2，沿与坡口平行的方向反复的刮压陶质衬垫块3，以使玻璃纤维布2与所述坡口的底面紧密地贴合，沿与坡口垂直，远离陶质衬垫块3的方向刮压铝箔压敏胶带4以稳固陶质衬垫块3，其中，所述陶质衬垫块3的顶面上设置有开口朝上的弓形的焊缝成型槽8，所述焊缝成型槽8的槽宽14mm，槽深1.5mm，所述陶质衬垫块3包括以下重量份的原料：57份Al₂O₃、5份MgO、34份SiO₂以及4份K₂O；

S3、向所述V形坡口内填充目数为80-160目合金粉末7后向所述合金粉末7上方覆盖目数为10-60目烧结焊剂5，通过埋弧焊机牵引直径为5.0mm埋弧焊丝6进行自动一次成型焊接，其中，焊接电流1020A，焊接电压32V，焊接速度22cm/min，所述埋弧焊丝6、所述烧结焊剂5和所述合金粉末7的用量比为1：0.4：0.3，所述合金粉末7包括以下重量份的原料：96.2份Fe、2份Mn、0.5份TiFe、1份SiFe、0.2份Ni以及0.1份Mo，所述烧结焊剂5包括以下重量份的原料：35份MgO、4份CaO、15.5份CaF₂、18份Al₂O₃、22份SiO₂、1份K₂O、4份Na₂O以及0.5份CeO。

实施例7

如图2所示，本发明提供一种FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺，包括以下步骤：

S1、待焊接钢板1厚度为25mm，将两块待焊接的钢板的接口加工并用打磨机将坡口及坡口两侧各宽15-30mm范围内的部分打磨出金属光泽，用吸水纸或者干抹布擦拭打磨的地方以除去水份或者灰层等，将打磨后的两块待焊接钢板1对接形成间隙为2mm，夹角为40°的V形坡口，并控制两块待焊接钢板1的错边和斜边为2mm；

S2、在所述坡口底面，以坡口中线为中心粘贴宽度为45mm，厚度为2.1mm的玻璃纤维布2，沿与坡口平行的方向反复的刮压陶质衬垫块3，以使玻璃纤维布2与所述坡口的底面紧密地贴合，沿与坡口垂直，远离陶质衬垫块3的方向刮压铝箔压敏胶带4以稳固陶质衬垫块3，其中，所述陶质衬垫块3的顶面上设置有开口朝上的弓形的焊缝成型槽8，所述焊缝成型槽8的槽宽12mm，槽深1.1mm，所述陶质衬垫块3包括以下重量份的原料：50份Al₂O₃、6份MgO、39份SiO₂以及5份K₂O；

S3、向所述V形坡口内填充目数为80-160目合金粉末7后向所述合金粉末7上方覆盖目数为10-60目烧结焊剂5，通过埋弧焊机牵引直径为5.0mm埋弧焊丝6进行自动一次成型焊接，其中，焊接电流1050A，焊接电压34V，焊接速度16cm/min，所述埋弧焊丝6、所述烧结焊剂5和所述合金粉末7的用量比为1：0.4：0.3，所述合金粉末7包括以下重量份的原料：95份Fe、3份Mn、0.5份TiFe、0.5份SiFe、0.5份Ni以及0.5份Mo，所述烧结焊剂5包括以下重量份的原料：35份MgO、4份CaO、15.5份CaF₂、18份Al₂O₃、22份SiO₂、1份K₂O、4份Na₂O以及0.5份CeO。

实施例8

如图2所示，本发明提供一种FGB法埋弧单面焊双面成型焊接工艺，包括以下步骤：

S1、待焊接钢板1厚度为25mm，将两块待焊接的钢板的接口加工并用打磨机将坡口及坡口两侧各宽15-30mm范围内的部分打磨出金属光泽，用吸水纸或者干抹布擦拭打磨的地方以除去水份或者灰层等，将打磨后的两块待焊接钢板1对接形成间隙为4mm，夹角为40°的V形坡口，并控制两块待焊接钢板1的错边和斜边为2mm；

S2、在所述坡口底面，以坡口中线为中心粘贴宽度为50mm，厚度为1.8mm的玻璃纤维布2，沿与坡口平行的方向反复的刮压陶质衬垫块3，以使玻璃纤维布2与所述坡口的底面紧密地贴合，沿与坡口垂直，远离陶质衬垫块3的方向刮压铝箔压敏胶带4以稳固陶质衬垫块3，其中，所述陶质衬垫块3的顶面上设置有开口朝上的弓形的焊缝成型槽8，所述焊缝成型槽8的槽宽11mm，槽深1.3mm，所述陶质衬垫块3包括以下重量份的原料：50份Al₂O₃、6份MgO、39份SiO₂以及5份K₂O；

S3、向所述V形坡口内填充目数为80-160目合金粉末7后向所述合金粉末7上方覆盖目数为10-60目烧结焊剂5，通过埋弧焊机牵引直径为5.0mm埋弧焊丝6进行自动一次成型焊接，其中，焊接电流1100A，焊接电压36V，焊接速度15cm/min，所述埋弧焊丝6、所述烧结焊剂5和所述合金粉末7的用量比为1：0.4：0.3，所述合金粉末7包括以下重量份的原料：96份Fe、2份Mn、0.5份TiFe、0.5份SiFe、0.5份Ni以及0.5份Mo，所述烧结焊剂5包括以下重量份的原料：33份MgO、6份CaO、10份CaF₂、22份Al₂O₃、25份SiO₂、2份K₂O、1份Na₂O以及1份CeO。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。