专利名称：厚板对接接头的焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接方法，具体涉及一种厚板对接接头的焊接方法。
背景技术：
电渣焊(ESW)是利用电流通过液体熔渣产生的电阻热作为热源，将工件与填充金属熔合成焊缝的垂直位置焊接方法。根据采用电极的形状和是否固定，电渣焊可以分为丝极电渣焊、熔嘴电渣焊、板极电渣焊。在进行大厚板电渣焊焊接时，业内普遍采用熔嘴电渣焊。熔嘴电渣焊是由电极为固定在接头间隙中的熔嘴(由钢板和管点焊而成)，并不断向熔池中送进的焊丝构成，采用熔嘴板作为焊丝导向、导电和填充金属。由于熔嘴电渣焊需要根据待焊母材定制特殊熔嘴板，故成本高且周期长，不适合重型装备制造业的大件小批量生产。另外在生产周期紧、质量要求高的情况下，也不易满足生产要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种厚板对接接头的焊接方法，它可以将两件厚度为240 观6讓的工件焊接为一体。为解决上述技术问题，本发明厚板对接接头的焊接方法的技术解决方案为采用管极电渣焊的方法将两件厚度为240 观6讓的工件焊接为一体，包括以下步骤第一步，焊前准备a、选择钢管根据待焊工件的实际情况选择钢管作为管极；b、配制管涂料在管涂料配方内加入多种铁合金元素得到粉料；粉料混合均勻后加入粘合剂，制成管涂料；所述管涂料配方的成分为锰矿粉36 %、滑石粉21 %、钛白粉8 %、白云石2 %、石英粉21%、萤石粉12%。所述铁合金元素的加入量为每公斤管涂料配方中加入硅铁150g、钼铁150g、钛铁 110g、钒铁 IOOgo所述粘合剂为钠水玻璃:Si030%, Na012. 5%，S、P彡0· 05%。C、制作电极；将管涂料涂在管极外壁上；所述涂在管极上的管涂料厚度为2 3mm，自然干燥后，将涂有管涂料的管极在 250°C温度条件下烘焙2小时；准备辅助工具水冷滑块、胶木板、竹片；d、装配电极将四根管极固定装配于夹持机构上，中间两根管极间距为60mm，该两根管极与外侧相邻的管极的间距为96mm ；e、装配待焊工件，调节两个工件的装配间隙，使下坡口的装配间隙为33 35mm， 上坡口的装配间隙为35 38mm ；装配引弧板和出弧板；
调节夹持机构，使四根管极处于两个工件的装配间隙的中间位置；f、预热母体煤气加热温度彡150°C，均温；第二步，焊接进行电渣焊，将焊丝送进四根管极所形成的熔池中，通电焊接；焊接方向为从下坡口焊至上坡口 ；所述焊丝为H10Mn2，规格Φ 3. 2mm，焊剂HJ431。焊接过程中的焊接参数为送丝速度=160 180m/h ；电压V = 46 50V ；焊接速度为1. 2m/h ；熔池深度40 50mm ；焊接引出阶段逐渐减低焊接电压和送丝速度；第三步，焊后热处理焊后整体进炉消应力退火处理。所述焊后热处理的方法是将工件置于炉温不高于300°C的炉中，以加热速率 650C /h的速度加热到温度625士20°C保持6小时，然后以65°C /h的速率冷却到300°C以下出炉在静止空气中冷却。本发明可以达到的技术效果是与传统的熔嘴电渣焊相比，本发明所采用的管极电渣焊具有如下优点1、省去熔嘴制作工序，准备工作简单、快捷，易于完成各种形状，操作方便可靠；2、管极上涂料具有绝缘作用，不会和工件短路，装配间隙可缩小，可节省焊接填充材料，提高焊接速度，减小焊接应力；3、管极电渣焊比熔嘴电渣焊焊接速度快，生产周期短；4、通过管极上的涂料适当地向焊缝中渗合金，提高焊缝金属性能，并结合较高的焊接速度，焊接接头热影响区小，晶粒长大不明显，魏氏组织数量少，接头冲击韧性好，焊后只进行消除应力处理而不需进行传统的正火+回火处理(熔嘴电渣焊必须进行正火+回火处理)，极大地缩短生产周期，降低能耗。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1是两个工件的装配间隙示意图；图2是四根管极与工件的相对位置示意图；图3是本发明的焊后热处理的工艺曲线图；图4是本发明厚板对接接头的焊接方法的流程图。
具体实施例方式本发明厚板对接接头的焊接方法，采用管极电渣焊的方法将两件厚度为观〗 、长度为950mm的工件焊接为一体，包括以下步骤第一步，焊前准备1、选择钢管规格根据待焊工件的实际情况选择合适的钢管；钢管规格为外径 14mm，壁厚4mm的20钢管；2、配制管涂料；管涂料配方的成分为锰矿粉36%、滑石粉21%、钛白粉8%、白云石2%、石英粉 21%、萤石粉12% ；
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在管涂料配方内加入多种铁合金元素得到粉料；为细化晶粒，每公斤管涂料配方中铁合金元素加入量为硅铁150g、钼铁150g、钛铁llOg、钒铁IOOg ；其中硅铁用于脱氧，提高强度；钒铁用于细化晶粒，提高冲击韧性；粉料混合均勻后加入粘合剂，制成管涂料；粘合剂采用钠水玻璃Si030 %， Na012. 5%, S、P 彡 0. 05%。3、制作电极；将管涂料均勻涂在管极(即钢管)外壁上，管涂料厚度为2 3mm，自然干燥后，将涂有管涂料的管极在250°C温度条件下烘焙2小时；准备电渣焊所需要的水冷滑块、胶木板、竹片；4、装配电极将四根管极固定装配于夹持机构上，中间两根管极间距为60mm(即中间两根管极的中心距离为60mm)，该两根管极与外侧相邻的管极的间距为96mm(即该两根管极与外侧相邻的管极的中心距离为96mm)；中间两根管极之间的距离为60mm，该两根管极与外侧相邻的管极之间的距离为 96mm ；该四根管极之间的间距是根据观2讓的板厚确定的，该管极间距能够保证良好的焊接接头质量。若间隙选取不当，易产生裂纹或未焊透缺陷。5、装配待焊工件1、2，调节两个工件的装配间隙，如图1所示，使下坡口的装配间隙约34mm，上坡口的装配间隙约37mm;焊接时从下坡口焊至上坡口(自下向上形成焊缝)；装配引弧板和出弧板；调节夹持机构，使四根管极处于两个工件的装配间隙的中间位置，如图2所示；本发明采用上下不对等的装配间隙，解决了厚板焊接件沿焊缝高度的焊缝横向收缩值不同的问题，能够使焊接结束后的焊缝宽度基本保持上下坡口面一致，从而能够减小收缩应力，避免产生裂纹。本发明规定了装配间隙的上限，如间隙增大，应力和变形增加，热影响区增大，晶粒易粗大。调节夹持机构的上下螺栓，使管极处于工件厚度的中心；6、预热母体煤气加热温度彡150°C，均温。第二步，焊接焊接材料的选用焊丝选用H10Mn2，规格Φ 3. 2mm，焊剂HJ431 ；焊接参数的确定送丝速度=160 180m/h;电压￥ = 46 5(^;焊接速度为 1. 2m/h ；熔池深度40 50mm ；进行电渣焊，将焊丝送进四根管极所形成的熔池中，通电焊接；焊接过程中保持基本恒定的焊接参数，调整焊丝，使之处于装配间隙的中心位置； 同时检测渣池深度和出水温度；焊接过程中使用胶木板、竹片固定管极在间隙中间位置使其不摆动；焊接过程中使用水冷滑块加速熔池冷却；焊接引出阶段逐渐减低焊接电压和送丝速度，以减少产生裂纹和缩孔等缺陷；第三步，焊后处理拆除电渣焊结束后立即割除引弧板和引出板，切割时不能损伤母材；
检查仔细检查拆除引弧板和引出板切割面、焊缝有无表面缺陷，若有缺陷立即用气割或碳刨清除；焊补在表面缺陷、焊趾处及有咬边等的焊接缺陷处进行焊补，焊补采用手工焊， 焊条型号为J507，规格为Φ4.0，焊接电流I = 160 180A，焊接电压U = M 27V ；修磨焊补处焊缝及焊趾处修磨光滑过渡；焊后整体进炉消应力退火处理；焊后热处理采用如图3所示的工艺曲线，将工件置于炉温不高于300°C的炉中，以加热速率65°C /小时的速度加热到温度625士20°C保持6 小时，然后以65°C /小时的速率冷却到300°C以下出炉在静止空气中冷却。本发明在管涂料中添加了多种铁合金元素，并且通过焊接工艺参数控制了晶粒增长，最终的焊缝形成了较为理想的组织，因此无需进行正火+回火的热处理，仅需进行消应力的退火处理，经过该热处理工艺，能够满足焊缝的性能要求。本发明更简便高效，可实施性较高，能够极大地提高生产效率，降低生产成本。另外，本发明能够改善操作人员的工作环境，减少粉尘和弧光伤害，更加环保。本发明可用于焊接300T转炉中的关键部件支承颈部件的厚锻件对接接头。
权利要求
1.一种厚板对接接头的焊接方法，其特征在于采用管极电渣焊的方法将两件厚度为 240 观6讓的工件焊接为一体，包括以下步骤第一步，焊前准备a、配制管涂料在管涂料配方内加入多种铁合金元素得到粉料；粉料混合均勻后加入粘合剂，制成管涂料；b、制作电极；将管涂料涂在管极外壁上；c、装配电极将四根管极固定装配于夹持机构上，中间两根管极间距为60mm，该两根管极与外侧相邻的管极的间距为96mm ；d、装配待焊工件，调节两个工件的装配间隙，使下坡口的装配间隙为33 35mm，上坡口的装配间隙为35 38mm;装配引弧板和出弧板；调节夹持机构，使四根管极处于两个工件的装配间隙中；e、预热母体煤气加热温度>150°C，均温；第二步，焊接进行电渣焊，将焊丝送进四根管极所形成的熔池中，通电焊接；焊接方向为从下坡口焊至上坡口 ；焊接过程中的焊接参数为送丝速度=160 180m/h ；电压V = 46 50V ；焊接速度为1. 2m/h ；熔池深度40 50mm ；焊接引出阶段逐渐减低焊接电压和送丝速度；第三步，焊后热处理焊后整体进炉消应力退火处理。
2.根据权利要求1所述的厚板对接接头的焊接方法，其特征在于所述管涂料配方的成分为锰矿粉36%、滑石粉21%、钛白粉8%、白云石2%、石英粉21 %、萤石粉12%。
3.根据权利要求1所述的厚板对接接头的焊接方法，其特征在于所述铁合金元素的加入量为每公斤管涂料配方中加入硅铁150g、钼铁150g、钛铁110g、钒铁100g。
4.根据权利要求1所述的厚板对接接头的焊接方法，其特征在于所述粘合剂为钠水玻璃:Si030%, Na012. 5%，S、P 彡 0· 05%。
5.根据权利要求1所述的厚板对接接头的焊接方法，其特征在于所述涂在管极上的管涂料厚度为2 3mm，自然干燥后，将涂有管涂料的管极在250°C温度条件下烘焙2小时。
6.根据权利要求1所述的厚板对接接头的焊接方法，其特征在于所述第二步的焊丝为 H10Mn2，规格 Φ 3. 2mm，焊剂 HJ431。
7.根据权利要求1所述的厚板对接接头的焊接方法，其特征在于所述第三步的焊后热处理的方法是将工件置于炉温不高于300°C的炉中，以加热速率65°C /h的速度加热到温度625士20°C保持6小时，然后以65°C /h的速率冷却到300°C以下出炉在静止空气中冷却。
8.根据权利要求1所述的厚板对接接头的焊接方法，其特征在于所述第一步b步骤中的管极为Φ 14X4的20管。
全文摘要
本发明公开了一种厚板对接接头的焊接方法，采用管极电渣焊的方法将两件厚度为240～286mm的工件焊接为一体，包括以下步骤第一步，焊前准备在管涂料配方内加入多种铁合金元素得到粉料；粉料混合均匀后加入粘合剂，制成管涂料；将管涂料涂在管极外壁上；将四根管极固定装配于夹持机构上；调节两个工件的装配间隙；第二步，焊接进行电渣焊，将焊丝送进四根管极所形成的熔池中，通电焊接；焊接方向为从下坡口焊至上坡口；第三步，焊后热处理。本发明更简便高效，可实施性较高，能够极大地提高生产效率，降低生产成本。并且能够改善操作人员的工作环境，减少粉尘和弧光伤害，更加环保。
文档编号B23K37/00GK102248281SQ20101018001
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月20日 优先权日2010年5月20日
发明者冒琳艳, 张洪才, 朱志荣, 程志家 申请人:上海重型机器厂有限公司