一种用于阳极钢爪头的自动焊接修复方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及大截面金属材料自动焊接修复技术，尤其是涉及一种用于阳极钢爪头的自动焊接修复方法。
【背景技术】
[0002]阳极钢爪是电解铝生产过程使用较多的设备配件，由于其长时间与电解铝液接触，在高温、大电流作业环境中极易被腐蚀，从而造成消耗量大，修复任务较为繁重。长期以来，国内电解铝企业对阳极钢爪的修复均采用手工电弧焊方法，即传统围焊法，但因焊件坡口加工及焊接工艺的局限性，该焊接方法不仅效率低，而且焊接接头存在焊接面积小，接头强度低，电阻率大，使用寿命短等缺点，因此严重影响并制约电解铝企业对生产成本的控制。
[0003]针对阳极钢爪头修复使用的传统围焊法的诸多缺陷，近几年一些机构研发了熔铸技术，并已经投入使用。熔铸技术的原理是在切割后的钢爪上设置一个结晶器，结晶器内放置一段圆钢棒，采用熔铸焊设备，将钢棒融化，利用结晶器将融化的钢水与损坏的钢爪头熔铸在一起，直至达到钢爪头所需的高度。该方法在一定程度上解决了围焊接头电阻率较大的问题，但焊接设备占地面积大，一次性投入较大，也存在一定安全隐患。
[0004]鉴于以上两种方法的局限性，最近有机构采用辅助连接片堆焊的方法，即在圆柱形钢棒与钢爪头断面之间形成两个对等的半圆体堆焊补充空间，然后分别将两个堆焊补充空间堆焊焊实。该焊接修复方法与围焊法和熔铸技术相比，焊接接头电阻率得以极大降低，但该方法由于自动化程度低，焊接效率较低，同时焊接接头的残余应力较大，焊接件同轴度较差，易变形。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供了一种用于阳极钢爪头的自动焊接修复方法，该方法实现了钢爪头烧损部位的自动焊接修复，大大降低了劳动强度，提高了修复效率。。
[0006]为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案:
本发明所述的用于阳极钢爪头的自动焊接修复方法为:
第一步，首先将待修复的阳极钢爪头的烧损段完全切除，切割面修成平面；根据钢爪头的设计尺寸，选取一段与该阳极钢爪头材质和直径相同的圆钢棒，端面车削成平面；
第二步，选取与待修复阳极钢爪头材质相同或相近、长度15~35_、直径4~10_的辅助连接棒，并将其环焊在阳极钢爪头的切割面和圆钢棒端面之间，保证阳极钢爪头、辅助连接棒和圆钢棒同轴，在阳极钢爪头和圆钢棒之间形成环形堆焊空间；
第三步，采用自动环形横焊法将整个环形堆焊空间焊实，即完成一个阳极钢爪头的焊接修复。
[0007]所述自动环形横焊法为窄间隙单丝或双丝摆弧焊或熔化极气体保护焊，所用焊丝为药芯焊丝或实芯焊丝。
[0008]所述辅助连接棒的直径多6mm时，其两端为圆锥台结构，其锥度为80~110°，端部圆台直径为l~3mm，将其环焊在阳极钢爪头的切割面和圆钢棒端面之间后，形成带钝边双单边V形坡口，其坡口角度35?50 ° C，钝边长度为l~3mm。
[0009]本发明的优点在于解决了传统围焊法、熔铸技术和辅助连接片堆焊法等修复方法所存在的弊端，利用辅助连接棒在钢爪头切割面和圆钢棒端面之间形成的环形堆焊空间，采用自动环形横焊法将环形堆焊空间焊实，实现了阳极钢爪头的自动焊接修复，大大降低了劳动强度，提高了修复工作效率，而且焊接接头的合格率高(多95%)，电阻率低，耗电量小，强度高，延长了阳极钢爪头的使用寿命，降低了企业生产成本。
【附图说明】
[0010]图1是本发明焊接示意图。
[0011]图2是图1中辅助连接棒的放大结构图。
【具体实施方式】
[0012]下面通过结合附图对本发明方法做更加详细的描述。
[0013]如图1所示，本发明所述的用于阳极钢爪头的自动焊接修复方法为:
第一步，首先采用气割将待修复的阳极钢爪头1的烧损段完全切除，并将切割面修成平面；按照钢爪头的设计尺寸，选取一段与该阳极钢爪头材质和直径相同的圆钢棒2，端面车削成平面；
第二步，选取与待修复阳极钢爪头1材质相同或相近、长度15~35mm、直径4~10mm的辅助连接棒3，并将其环焊在阳极钢爪头1的切割面和圆钢棒2端面之间，保证阳极钢爪头1、辅助连接棒3和圆钢棒2同轴，在阳极钢爪头1和圆钢棒2之间形成环形堆焊空间4 ;
如果辅助连接棒3的直径< 6mm时，辅助连接棒3为圆柱体；当辅助连接棒3的直径^ 6mm时，其两端为圆锥台结构，锥度为80~110°，端部圆台直径为l~3mm，如图2所示，将其环焊在阳极钢爪头1的切割面和圆钢棒2端面之间后，环形堆焊空间4形成带钝边双单边V形坡口，其坡口角度35?50 ° C，钝边长度为l~3mm ;
第三步，采用窄间隙单丝或双丝摆弧焊或熔化极气体保护焊(焊丝5采用药芯焊丝或实芯焊丝)将整个环形堆焊空间焊实，即完成一个阳极钢爪头的焊接修复；在焊接过程中，采用焊件(阳极钢爪头1、辅助连接棒3和圆钢棒2)固定，焊枪6绕圆形或半圆形走动的方法进行焊接。
[0014]例如，国内某电解铝厂单排四爪头的阳极钢爪A需焊接修复，钢爪头材质为ZG230-450，设计直径为Φ 180mm，设计长度为280mm。首先将钢爪头1烧损段气割切除，剩余段长度为110mm ;选用直径为Φ 180mm的Q235粗圆钢棒2和直径为Φ8πιπι的Q235辅助连接(细圆钢)棒3，长度分别为145mm和25mm，将辅助连接(细圆钢)棒3的两端加工成圆锥台结构，锥度为90°，端部圆台直径为2mm;在辅助连接(细圆钢)棒3环焊焊固前，对钢爪头1切割面和粗圆钢棒2焊接端面打磨光亮，露出金属光泽，然后，将其放置在定位夹具上，将辅助连接(细圆钢)棒3同轴环焊焊固在钢爪头1切割面和粗圆钢棒2焊接端面中心，环形堆焊空间4两端形成的坡口角度为45 ° C;采用窄间隙单丝焊对整个环形堆焊空间4进行自动环横焊，并将整个环形堆焊空间焊实，完成一个钢爪头的焊接修复，在焊接过程中，焊件固定，焊枪6圆形走动，且焊枪6端头摆弧，焊丝5为药芯焊丝。
[0015]对修复后的阳极钢爪头进行破坏试验检测，结果表明接头全部实现冶金结合，无裂纹、夹杂及未熔合等缺陷；其压降测试结果为55毫伏，基本接近阳极钢爪平均压降50毫伏，满足其使用要求。
【主权项】
1.一种用于阳极钢爪头的自动焊接修复方法，其特征在于: 第一步，首先将待修复的阳极钢爪头的烧损段完全切除，切割面修成平面；根据钢爪头的设计尺寸，选取一段与该阳极钢爪头材质和直径相同的圆钢棒，端面车削成平面； 第二步，选取与待修复阳极钢爪头材质相同或相近、长度15~35_、直径4~10_的辅助连接棒，并将其环焊在阳极钢爪头的切割面和圆钢棒端面之间，保证阳极钢爪头、辅助连接棒和圆钢棒同轴，在阳极钢爪头和圆钢棒之间形成环形堆焊空间； 第三步，采用自动环形横焊法将整个环形堆焊空间焊实，即完成一个阳极钢爪头的焊接修复。2.根据权利要求1所述的用于阳极钢爪头的自动焊接修复方法，其特征在于:所述自动环形横焊法为窄间隙单丝或双丝摆弧焊或熔化极气体保护焊，所用焊丝为药芯焊丝或实芯焊丝。3.根据权利要求1所述的用于阳极钢爪头的自动焊接修复方法，其特征在于:所述辅助连接棒的直径多6mm时，其两端为圆锥台结构，其锥度为80~110°，端部圆台直径为1?3mm0
【专利摘要】本发明公开了一种用于阳极钢爪头的自动焊接修复方法，首先将钢爪头的烧损段切除，切割面修成平面；选取一段与该阳极钢爪头材质和直径相同的圆钢棒，端面车削成平面；选取与钢爪头材质相同或相近的辅助连接棒，并将其同轴环焊在钢爪头切割面和圆钢棒端面之间，在钢爪头和圆钢棒之间形成环形堆焊空间；采用自动环形横焊法将整个环形堆焊空间焊实，即完成一个阳极钢爪头的焊接修复。本发明利用辅助连接棒在钢爪头切割面和圆钢棒端面之间形成环形堆焊空间，采用自动环形横焊法将环形堆焊空间焊实，实现了阳极钢爪头的自动焊接修复，降低了劳动强度，提高了修复效率，焊接接头合格率高，电阻率低，耗电量小，强度高，降低了企业生产成本。
【IPC分类】B23K9/235, B23K9/04
【公开号】CN105345223
【申请号】CN201510867586
【发明人】王星星, 王博, 李智勇, 杜全斌, 杨杰, 孙国元, 赵石忠, 冯晓强
【申请人】华北水利水电大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月2日