一种低热输入双丝高效堆焊方法
【专利摘要】本发明涉及一种低热输入双丝高效堆焊方法，包括步骤如下：用含有两条焊丝且两条焊丝呈10-60°夹角的焊枪，焊丝可选实心焊丝或自保护药芯焊丝，采用实心焊丝时需要选配相应的焊剂，两焊丝分别与电源的正负极相接，将焊丝送至待焊位置，引弧，焊丝端部起弧并稳定燃烧，进行焊接，焊接电源采用直流电源，焊接电流100-400A。本发明熔覆效率高，相同焊接电流下相当于传统电弧焊的两倍熔化焊丝的速度；母材受热少，焊接变形小，焊接热影响区小；焊缝凝固快，可获得细晶组织。
【专利说明】一种低热输入双丝高效堆焊方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种低热输入双丝高效堆焊方法，属于焊接【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 随着焊接技术的发展，如何提高电弧焊的生产率、焊接质量以及拓展其应用领域 成为研究者们关注的焦点，传统电弧焊工艺在某些要求母材熔化量低而焊丝熔敷率高的情 况下，例如典型的堆焊场合，其应用受到了一定限制，合理分配电弧热对母材及焊丝的输入 成为近年来电弧焊发展的重要方向。传统的以电弧热为热源的堆焊方法有很多种，典型的 埋弧焊、手工电焊条焊、MAG焊等等都可以用于堆焊。这些传统的焊接工艺都是焊接时工件 接电源一极，焊丝或焊条接电源另一极，电弧是在焊丝（条）与工件之间燃烧。这种焊接方 法，由于一个极区在被焊工件上，焊接时工件上的极区被迅速加热熔化成熔池、焊缝。是一 种能量大、效率比较高的焊接方法，近一个世纪以来在实际工程生产中获得过广泛应用。所 有这些电弧焊方法其被焊工件为焊接电弧的一个电极，消耗电能多（电能40-50%消耗在 母材上），工件热输入大、母材熔化量多。但实际上很多时候母材不需要这么大的热输入，过 大的热输入导致焊接接头性能降低，产生较大的焊接变形及残余应力等质量问题，特别目 前应用的各种电弧焊方法熔敷系数大幅度的提高受到了极大的限制，从而使传统电弧在平 衡焊接效率与母材热输入方面遇到很大的挑战。以典型的低碳钢上堆焊不锈钢为例，为了 提高材料的表面耐蚀性，又要平衡生产成本，往往在廉价的碳钢表面堆焊一层不锈钢层用 于化工容器等，传统的埋弧堆焊往往造成母材的变形大，焊接完后需要进行校型处理，而且 不锈钢层往往因为热输入过大而引起晶间腐蚀性能下降，而这两个主要问题都源自焊接热 输入过大，为了避免这些问题，很多时候只能依靠降低焊接热输入牺牲焊接效率来保证。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服现有技术不足而提供一种低热输入双丝高效堆焊方法，电弧 热量大部分用于熔化焊丝，少量用于熔化母材，焊接熔池依靠焊剂形成的熔渣或者自保护 药芯焊丝形成的熔渣进行保护。
[0004] 本发明采取的技术方案为：
[0005] -种低热输入双丝高效堆焊方法，包括步骤如下：用含有两条焊丝且两条焊丝呈 10-60°夹角的焊枪，两焊丝分别与电源的正负极相接，将焊丝送至待焊位置，引弧，焊丝端 部在焊剂下面起弧并稳定燃烧，进行焊接，焊接电源采用直流电源，焊接电流100-200A。
[0006] 焊丝可选实心焊丝或自保护药芯焊丝，采用实心焊丝时需要选配相应的焊剂，所 述的焊丝根据需要可选用低合金钢焊丝、不锈钢焊丝或者专用的堆焊焊丝等，焊丝直径范 围0· 8-5. 0晕米。
[0007] 所述的送丝速度由焊接速度决定，焊接速度每分钟50-400毫米。
[0008] 所述的两条焊丝优选呈20-30°夹角。
[0009] 本发明的有益效果是：
[0010] (1)被焊工件本身不接电极，两焊丝分别与电源的正负极相接，并均为熔化极，电 弧在两根焊丝之间形成，电弧热量大部分用于熔化焊丝，少量用于熔化母材，因此其熔敷速 度高，电能利用率高；
[0011] (2)采用焊剂时焊接熔池依靠焊剂形成的熔渣进行保护，焊剂一方面熔化形成熔 渣隔绝空气，避免熔池氧化或者氮气的进去，另一方面可与熔池金属反应起到必要的冶金 反应。采用自保护药芯焊丝时依靠自身形成的熔渣进行保护。
[0012] (3)为了保证电弧稳定燃烧，双丝的夹角控制为15-30度更好。
[0013] (4)送丝机构负责以一定速度送丝，考虑到双丝的熔化速度不一样，送丝机构含有 反馈系统，确保稳定的差动送丝速度，送丝速度根据焊接电流控制，焊接电流越大，送丝速 度越快，同时需要焊接速度与送丝速度相匹配，焊接电流较大而焊接速度较小时，造成熔覆 金属的过度堆积，而焊接速度太快时则造成焊缝金属的不连续。
[0014] (5)该双丝焊接过程中，电能大部分用于熔化焊丝，少部分的电弧热和熔滴热用于 熔化母材，因此焊接时熔敷系数很高，相对于传统的单丝电弧焊，熔覆效率可提高两倍，同 时只有一少部分热量用于熔化母材，母材的受热少，所带来的热影响区粗化及变形等问题 很小；熔化的焊丝由于母材温度低而凝固快，可获得细小晶粒组织。
[0015] 本发明熔覆效率高，相同焊接电流下相当于传统电弧焊的两倍熔化焊丝的速度； 母材受热少，焊接变形小，焊接热影响区小；焊缝凝固快，可获得细晶组织。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为本发明焊接的装置结构示意图；
[0017] 图2利用本发明方法单道堆焊出的焊缝截面图；
[0018] 其中，1.送丝机构，2.焊丝3.焊接电源，4.焊剂输送装置，5.焊枪，6.被焊工件。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合实施例进一步说明。
[0020] 实施例1 :将焊剂铺盖在母材待焊缝上，用含有两条焊丝且两条焊丝呈30°夹角 的焊枪，两焊丝分别与电源的正负极相接，将焊丝送至待焊位置，引弧，焊丝端部在焊剂下 面起弧并稳定燃烧，进行焊接，焊接电源采用直流电源，采用H08A焊丝，焊接电流200A，双 丝直径1. 2mm，焊剂选用HJ431时，焊接可得到的焊缝表面平滑美观，熔覆效率是传统埋 弧焊在相同焊接电流下的两倍，同时母材的变形很小。
[0021] 实施例2:将焊剂铺盖在母材待焊缝上，用含有两条焊丝且两条焊丝呈25°夹角 的焊枪，两焊丝分别与电源的正负极相接，将焊丝送至待焊位置，引弧，焊丝端部在焊剂下 面起弧并稳定燃烧，进行焊接，焊接电源采用直流电源，在普通Q345钢板上堆焊不锈钢，采 用H0Cr21Nil0焊丝，焊接电流140A，双丝直径1. 2mm，焊剂选用HJ260时，可得到表面平 滑美观的焊缝，母材的变形很小，平板母材堆焊完后无需矫形出来，堆焊层的晶间腐蚀测 试可完全满足使用要求。
[0022] 实施例3:将焊剂铺盖在母材待焊缝上，用含有两条焊丝且两条焊丝呈30°夹角 的焊枪，两焊丝分别与电源的正负极相接，将焊丝送至待焊位置，引弧，焊丝端部起弧并稳 定燃烧，进行表面堆焊焊接，焊接电源采用直流电源，在普通Q345钢板上进行耐磨堆焊，采 用批114钴基堆焊耐磨焊丝，焊接电流26(^，双丝直径2.0臟，焊剂选用耵107时，可得到 硬度大于HRC55的堆焊层，母材的变形很小，平板母材堆焊完后无需矫形出来。
[0023] 实施例4 :直接采用自保护药芯耐磨堆焊焊丝，两条焊丝且两条焊丝呈25°夹角 的焊枪，两焊丝分别与电源的正负极相接，将焊丝送至待焊位置，引弧，焊丝端部在焊剂下 面起弧并稳定燃烧，进行焊接，焊接电源采用直流电源，在普通Q345钢板上进行耐磨堆焊， 采用￥0616-2自保护堆焊耐磨药芯焊丝，焊接电流300乂双丝直径2.0臟，可得到硬度大于 HRC50-55的堆焊层，母材的变形很小，平板母材堆焊完后无需矫形出来。
【权利要求】
1. 一种低热输入双丝高效堆焊方法，其特征是，包括步骤如下：用含有两条焊丝且两 条焊丝呈10-60°夹角的焊枪，两焊丝分别与电源的正负极相接，将焊丝送至待焊位置，弓丨 弧，焊丝端部起弧并稳定燃烧，进行焊接，焊接电源采用直流电源，焊接电流100-400A。
2. 根据权利要求1所述的一种低热输入双丝高效堆焊方法，其特征是，所述的焊丝是 实心焊丝或者药芯焊丝。
3. 根据权利要求2所述的一种低热输入双丝高效堆焊方法，其特征是，所述的实心焊 丝需要选配相应的焊剂。
4. 根据权利要求1所述的一种低热输入双丝高效堆焊方法，其特征是，焊速为每分钟 50-400 晕米。
5. 根据权利要求1所述的一种低热输入双丝高效堆焊方法，其特征是，所述的两条焊 丝呈20-30°夹角。
【文档编号】B23K9/04GK104117757SQ201410385397
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】邹勇, 邹增大, 吴东亭, 史传伟, 李德刚 申请人:山东大学