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1、(10)申请公布号 CN 104002029 A (43)申请公布日 2014.08.27 C N 1 0 4 0 0 2 0 2 9 A (21)申请号 201410250529.9 (22)申请日 2014.06.06 B23K 9/18(2006.01) (71)申请人东北大学 地址 110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3 号巷11号 (72)发明人王海芳 陈晓明 汪澄 王涛 (74)专利代理机构北京联创佳为专利事务所 (普通合伙) 11362 代理人郭防 (54) 发明名称 一种改进的平板对接埋弧焊接方法 (57) 摘要 本发明公开了一种改进的平板对接埋弧焊接 方法，包括：a.打磨接。
2、头：用砂轮将平板焊件的待 焊接端面进行打磨，清除水锈、夹杂铁末及氧化 皮；b.拼接：将打磨后的焊件悬空放在一起，使 得待焊接端面间的距离不大于1mm；c.提高工件 温度：用火焰将焊件的待焊接端面加热至85 110；d.填充焊：对焊件的一面进行焊接，焊接 的熔深为焊件厚度的3040，层间温度为 120145；e.工件翻转：将焊件翻转180； f.填充焊：焊接另一面，焊接的熔深为焊件厚度 的6070；g.探伤。本发明通过采用双面悬 空填弧焊接，减少了二氧化碳保护焊打底等工序， 提高了焊接速度；在焊接前提高焊件的温度，避 免了焊件点焊后放置时容易受潮氧化导致焊接时 产生的气孔，提高了焊接的质量。 (。
3、51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104002029 A CN 104002029 A 1/2页 2 1.一种改进的平板对接埋弧焊接方法，其特征在于，包括以下步骤： a.打磨接头：用砂轮将平板焊件的待焊接端面进行打磨，清除水锈、夹杂铁末及氧化 皮； b.拼接：将打磨后的焊件悬空放在一起，使得待焊接端面间的距离不大于1mm； c.提高工件温度：用火焰将焊件的待焊接端面加热至85110； d.填充焊：对焊件的一面进行焊接，焊接的熔深为焊件厚度的304。
4、0，层间温度 为120145； e.工件翻转：将焊件翻转180； f.填充焊：焊接另一面，焊接的熔深为焊件厚度的6070； g.探伤。 2.根据权利要求1所述的改进的平板对接埋弧焊接方法，其特征在于，步骤d和步骤f 中，所述的焊件的厚度为622mm，焊丝直径为45mm，焊接电流为3801050A，电弧电 压为3040V，焊接速度为3863cm/min。 3.根据权利要求2所述的改进的平板对接埋弧焊接方法，其特征在于，步骤d和步骤f 中，若焊件的厚度为6mm，则焊丝直径为4mm，对焊件一面进行焊接的电流为380420A、电 弧电压为30V、焊接速度为58cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为。
5、430470A、电弧电 压为30V、焊接速度为55cm/min；若焊件的厚度为8mm，则焊丝直径为4mm，对焊件一面进行 焊接的电流为440480A、电弧电压为30V、焊接速度为50cm/min，对焊件另一面进行焊接 的电流为480530A、电弧电压为31V、焊接速度为50cm/min；若焊件的厚度为10mm时，则 焊丝直径为4mm，对焊件一面进行焊接的电流为530570A、电弧电压为31V、焊接速度为 46cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为590640A、电弧电压为33V、焊接速度为46cm/ min；若焊件的厚度为12mm时，则焊丝直径为4mm，对焊件一面进行焊接的电流为620 6。
6、60A、电弧电压为35V、焊接速度为42cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为680720A、 电弧电压为35V、焊接速度为41cm/min；若焊件的厚度为14mm，则焊丝的直径为4mm，对焊 件一面进行焊接的电流为680720A、电弧电压为37V、焊接速度为41cm/min，对焊件另一 面进行焊接的电流为730770A、电弧电压为40V、焊接速度为38cm/min；若焊件的厚度为 16mm，则焊丝直径为5mm，对焊件一面进行焊接的电流为800850A、电弧电压为3436V、 焊接速度为63cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为850900A、电弧电压为3638V、 焊接速度为43cm。
7、/min；若焊件的厚度为17mm，则焊丝直径为5mm，对焊件一面进行焊接的电 流为850900A、电弧电压为3537V、焊接速度为60cm/min，对焊件另一面进行焊接的 电流为900950A、电弧电压为3739V、焊接速度为48cm/min；若焊件的厚度为18mm，则 焊丝直径为5mm，对焊件一面进行焊接的电流为850900A、电弧电压为3638V、焊接速 度为60cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为900950A、电弧电压为3840V、焊接 速度为40cm/min；若焊件的厚度为20mm，则焊丝直径为5mm，对焊件一面进行焊接的电流为 850900A、电弧电压为3638V、焊接速度为。
8、42cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为 9001000A、电弧电压为3840V、焊接速度为40cm/min；若焊件的厚度为22mm，则焊丝 直径为5mm，对焊件一面进行焊接的电流为900950A、电弧电压为3739V、焊接速度为 45cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为10001050A、电弧电压为3840V、焊接速度 为40cm/min。 权 利 要 求 书CN 104002029 A 2/2页 3 4.根据权利要求13任一所述的改进的平板对接埋弧焊接方法，其特征在于，步骤 d和步骤f中，若焊缝长度为200300mm时，则定位焊长度为70100mm；若焊缝长度为 300500m。
9、m时，则定位焊长度为5070mm。 权 利 要 求 书CN 104002029 A 1/6页 4 一种改进的平板对接埋弧焊接方法 技术领域 0001 本发明涉及一种改进的平板对接埋弧焊接方法，属于埋弧焊接技术领域。 背景技术 0002 埋弧自动焊，是指电弧在颗粒状焊剂层下燃烧的一种自动焊方法，是目前广泛使 用的一种高效的机械化焊接方法，广泛应用于锅炉、压力容器、石油化工、船舶、桥梁、冶金 及机械制造工业中。 0003 平板对接是焊接中常见的焊接形式，通常的焊接工艺是开Y形坡口或X形坡口，比 如接头开50坡口时，就需要把两块板气割分别开25坡口。焊接通常经过如下11道焊接 工序：开坡口打磨坡口拼。
10、接打底焊清楚药皮填充焊(35遍) 工件翻转清根打磨填充焊探伤。对接焊缝多为受力焊缝，须经射线探伤 合格才能使用，因此，焊接过程需要有经验的焊工对每一道工序都要细致到位，精心操作。 但是以上的平板对接焊接方法存在以下缺陷：不仅工艺复杂、焊接速度慢、数控切割精度较 低、焊接变形不易控制(一般焊接前后都需要做反变形处理)，而且焊件点焊后放置时容易 受潮氧化导致焊接时产生气孔，从而影响焊接的质量；同时现有的焊接方法故障率高，焊缝 金属的强度和韧性低，焊接质量一般。 发明内容 0004 本发明的目的在于，提供一种改进的平板对接埋弧焊接方法，它可以有效解决现 有技术中存在的问题，尤其是工艺复杂、焊接速度慢。
11、以及焊件点焊后放置时容易受潮氧化 导致焊接时产生气孔，从而影响焊接的质量的问题。 0005 为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种改进的平板对接埋弧焊 接方法，包括以下步骤： 0006 a.打磨接头：用砂轮将平板焊件的待焊接端面进行打磨，清除水锈、夹杂铁末及 氧化皮； 0007 b.拼接：将打磨后的焊件悬空放在一起，使得待焊接端面间的距离不大于1mm； 0008 c.提高工件温度：用火焰将焊件的待焊接端面加热至85110； 0009 d.填充焊：对焊件的一面进行焊接，焊接的熔深为焊件厚度的3040，层间 温度为120145； 0010 e.工件翻转：将焊件翻转180； 0011 f。
12、.填充焊：焊接另一面，焊接的熔深为焊件厚度的6070； 0012 g.探伤。 0013 步骤d中，对焊件的一面进行焊接，焊接的熔深为焊件厚度的3040，从而可 以起到较好的定位作用，且保证焊件不会变形(如果第一次焊接的面焊的太多，会引起较 大的变形，所以第一次焊接的面焊的少，另外一面焊的多)；步骤f中，焊接另一面，焊接的 熔深为焊件厚度的6070，从而可以保证工件完全焊透。 说 明 书CN 104002029 A 2/6页 5 0014 优选的，步骤d和步骤f中，所述的焊件的厚度为622mm，焊丝直径为45mm， 焊接电流为3801050A，电弧电压为3040V，焊接速度为3863cm/min。
13、。 0015 更优选的，步骤d和步骤f中，若焊件的厚度为6mm，则焊丝直径为4mm，对焊件一 面进行焊接的电流为380420A、电弧电压为30V、焊接速度为58cm/min，对焊件另一面 进行焊接的电流为430470A、电弧电压为30V、焊接速度为55cm/min；若焊件的厚度为 8mm，则焊丝直径为4mm，对焊件一面进行焊接的电流为440480A、电弧电压为30V、焊接 速度为50cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为480530A、电弧电压为31V、焊接速 度为50cm/min；若焊件的厚度为10mm时，则焊丝直径为4mm，对焊件一面进行焊接的电流 为530570A、电弧电压为31V、。
14、焊接速度为46cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为 590640A、电弧电压为33V、焊接速度为46cm/min；若焊件的厚度为12mm时，则焊丝直径 为4mm，对焊件一面进行焊接的电流为620660A、电弧电压为35V、焊接速度为42cm/min， 对焊件另一面进行焊接的电流为680720A、电弧电压为35V、焊接速度为41cm/min；若焊 件的厚度为14mm，则焊丝的直径为4mm，对焊件一面进行焊接的电流为680720A、电弧电 压为37V、焊接速度为41cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为730770A、电弧电压为 40V、焊接速度为38cm/min；若焊件的厚度为16mm。
15、，则焊丝直径为5mm，对焊件一面进行焊接 的电流为800850A、电弧电压为3436V、焊接速度为63cm/min，对焊件另一面进行焊接 的电流为850900A、电弧电压为3638V、焊接速度为43cm/min；若焊件的厚度为17mm， 则焊丝直径为5mm，对焊件一面进行焊接的电流为850900A、电弧电压为3537V、焊接 速度为60cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为900950A、电弧电压为3739V、焊 接速度为48cm/min；若焊件的厚度为18mm，则焊丝直径为5mm，对焊件一面进行焊接的电流 为850900A、电弧电压为3638V、焊接速度为60cm/min，对焊件另一面进。
16、行焊接的电 流为900950A、电弧电压为3840V、焊接速度为40cm/min；若焊件的厚度为20mm，则 焊丝直径为5mm，对焊件一面进行焊接的电流为850900A、电弧电压为3638V、焊接速 度为42cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为9001000A、电弧电压为3840V、焊接 速度为40cm/min；若焊件的厚度为22mm，则焊丝直径为5mm，对焊件一面进行焊接的电流为 900950A、电弧电压为3739V、焊接速度为45cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为 10001050A、电弧电压为3840V、焊接速度为40cm/min。 0016 本发明的步骤d和步骤f中，若焊。
17、缝长度为200300mm时，则定位点的数量少， 定位焊长度为70100mm；若焊缝长度为300500mm时，则定位点的数量多，定位焊长度 为5070mm，采用以上条件，从而可以获得强度大、变形小、质量较优的焊件成品。 0017 发明人进行了一系列实验，以选择本发明提供的平板对接埋弧焊接方法的工艺条 件等，证明本发明焊接方法的有效性。 0018 实验例1待焊接端面间的距离对焊接效果的影响 0019 发明人选用厚度为622mm的焊件，将待焊接端面间的距离分别设置为0、0.5、 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0mm，采用常规的焊接条件进行焊接，结果显示：当待焊接端 面间的距离小。
18、于1mm时，大电流不仅不会将焊件烧穿，而且焊缝金属的强度和韧性最好。 0020 实验例2焊接电流、电弧电压及焊接速度对焊接效果的影响发明人选用厚度为 622mm的焊件，在焊丝直径为45mm，采用不同的焊接电流、电弧电压和焊接速度进行 焊接，结果显示(如图1图9)：焊接电流为3801050A，电弧电压为3040V，焊接速 说 明 书CN 104002029 A 3/6页 6 度为3863cm/min时，所得焊件的断面的齿锯形状较好，数控切割精度较高；焊接电流小 于380A时，焊件未焊透，熔深较小，电弧的稳定性也较差；焊接电流大于1050A时，由于电流 较大，从而导致钢板烧穿，而且还使得焊缝余热过。
19、高，热影响区较大，促使焊件发生严重的 变形；电弧电压小于30V时，会导致焊缝高而窄，而且还会造成母材熔化不足、焊缝成形不 良及脱渣困难等问题；电弧电压大于40V时，则焊缝内容易产生裂纹，而且还会使得电弧突 破熔渣的覆盖，熔化金属失去保护而与空气接触，进而导致密集气孔的问题；焊接速度小于 38cm/min时，则会形成易裂的“蘑菇形”焊缝，或产生烧穿、夹渣、焊缝不规则等问题；焊接 速度大于63cm/min时，电弧对母材加热的热量减少，熔宽明显减小，同时焊接速度过快还 会导致咬边、未焊透、焊缝粗糙不平等问题。而当采用以下表1的条件时，所得焊件的断面 的齿锯形状最好，数控切割精度最高。 0021 表1。
20、 0022 0023 说 明 书CN 104002029 A 4/6页 7 0024 实验例3：焊接前是否提高焊件温度对焊接效果的影响 0025 发明人选用厚度为622mm的焊件，采用实验例2中的焊接条件进行焊接，分别 考察焊接前提高工件温度与不提高工件温度对焊接效果的影响，结果显示：当焊接前，用火 焰将焊件的待焊接端面加热至85110时，可以非常有效的避免焊件点焊后长时间放置 受潮氧化而导致的焊接时产生气孔的现象发生，从而进一步提高了焊接质量。 0026 另外，发明人对焊接时的层间温度也进行了研究，结果表明：采用层间温度为 120145时，焊接质量最好；当层间温度高于145时，则焊件容易发生。
21、变形，影响焊接 质量；当层间温度低于120时，又得不到焊接强度稳定的焊件。 0027 与现有技术相比，本发明通过采用双面悬空填弧焊接，从而减少了二氧化碳保护 焊打底以及背面清根等工序，提高了焊接速度；同时本发明通过在焊接前提高焊件的温度， 从而非常有效的避免了焊件点焊后放置时容易受潮氧化导致焊接时产生的气孔，进一步提 高了焊接的质量；此外，本发明采用对称焊接(即一面焊接与另一面焊接)，使得焊接变形 易控制，而且焊接前后无需进行反变形处理。另外，采用本发明的平板对接埋弧焊接方法 后，仅需在正另一面各焊接一次，一共2遍，从而焊接时减少了焊丝的填充量，提高了焊接 效率(平板对接的生产率提高了400)。
22、，而且本发明的焊接方法操作简单，焊缝表面光洁、 平整、成形美观，缺陷、故障率低，一次成型合格率达98以上；此外，本发明中当待焊接端 面间的距离小于1mm时，可以保证大电流不会将焊件烧穿，同时焊缝金属的强度和韧性最 好；焊接电流为3801050A，电弧电压为3040V，焊接速度为3863cm/min时，所得 焊件的断面的齿锯形状较好，数控切割精度较高，尤其是当采用表1中的条件时，效果最 说 明 书CN 104002029 A 5/6页 8 好。最后，电弧在焊剂下燃烧没有弧光的有害影响，放出的烟尘少，从而改善了焊工的工作 环境。 附图说明 0028 图1是焊接电流小于380A的焊件断面齿锯示意图；。
23、 0029 图2是焊接电流为3801050A的焊件断面齿锯示意图； 0030 图3是焊接电流大于1050A的焊件断面齿锯示意图； 0031 图4是电弧电压小于30V的焊件断面齿锯示意图； 0032 图5是电弧电压为3040V的焊件断面齿锯示意图； 0033 图6是电弧电压大于40V的焊件断面齿锯示意图； 0034 图7是焊接速度小于38cm/min的焊件断面齿锯示意图； 0035 图8是焊接速度为3863cm/min的焊件断面齿锯示意图； 0036 图9是焊接速度大于63cm/min的焊件断面齿锯示意图； 0037 图10是本发明的一种实施例的焊接效果图。 0038 下面结合附图和具体实施方式。
24、对本发明作进一步的说明。 具体实施方式 0039 本发明的实施例1：一种改进的平板对接埋弧焊接方法，包括以下步骤： 0040 a.打磨接头：用砂轮将平板焊件的待焊接端面进行打磨，清除水锈、夹杂铁末及 氧化皮； 0041 b.拼接：将打磨后的焊件悬空放在一起，使得待焊接端面间的距离不大于1mm； 0042 c.提高工件温度：用火焰将焊件的待焊接端面加热至85110； 0043 d.填充焊：对焊件的一面进行焊接，焊接的熔深为焊件厚度的3040，层间 温度为120145； 0044 e.工件翻转：将焊件翻转180； 0045 f.填充焊：焊接另一面，焊接的熔深为焊件厚度的6070； 0046 g.探。
25、伤。 0047 步骤d和步骤f中，若焊件的厚度为6mm，则焊丝直径为4mm，对焊件一面进行焊接 的电流为380420A、电弧电压为30V、焊接速度为58cm/min，对焊件另一面进行焊接的电 流为430470A、电弧电压为30V、焊接速度为55cm/min；若焊件的厚度为8mm，则焊丝直径 为4mm，对焊件一面进行焊接的电流为440480A、电弧电压为30V、焊接速度为50cm/min， 对焊件另一面进行焊接的电流为480530A、电弧电压为31V、焊接速度为50cm/min；若焊 件的厚度为10mm时，则焊丝直径为4mm，对焊件一面进行焊接的电流为530570A、电弧电 压为31V、焊接速度。
26、为46cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为590640A、电弧电压为 33V、焊接速度为46cm/min；若焊件的厚度为12mm时，则焊丝直径为4mm，对焊件一面进行 焊接的电流为620660A、电弧电压为35V、焊接速度为42cm/min，对焊件另一面进行焊接 的电流为680720A、电弧电压为35V、焊接速度为41cm/min；若焊件的厚度为14mm，则焊 丝的直径为4mm，对焊件一面进行焊接的电流为680720A、电弧电压为37V、焊接速度为 41cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为730770A、电弧电压为40V、焊接速度为38cm/ 说 明 书CN 104002029 A。
27、 6/6页 9 min；若焊件的厚度为16mm，则焊丝直径为5mm，对焊件一面进行焊接的电流为800850A、 电弧电压为3436V、焊接速度为63cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为850900A、 电弧电压为3638V、焊接速度为43cm/min；若焊件的厚度为17mm，则焊丝直径为5mm，对 焊件一面进行焊接的电流为850900A、电弧电压为3537V、焊接速度为60cm/min，对焊 件另一面进行焊接的电流为900950A、电弧电压为3739V、焊接速度为48cm/min；若 焊件的厚度为18mm，则焊丝直径为5mm，对焊件一面进行焊接的电流为850900A、电弧电 压为3638。
28、V、焊接速度为60cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为900950A、电弧 电压为3840V、焊接速度为40cm/min；若焊件的厚度为20mm，则焊丝直径为5mm，对焊件 一面进行焊接的电流为850900A、电弧电压为3638V、焊接速度为42cm/min，对焊件 另一面进行焊接的电流为9001000A、电弧电压为3840V、焊接速度为40cm/min；若焊 件的厚度为22mm，则焊丝直径为5mm，对焊件一面进行焊接的电流为900950A、电弧电压 为3739V、焊接速度为45cm/min，对焊件另一面进行焊接的电流为10001050A、电弧 电压为3840V、焊接速度为40cm/mi。
29、n。若焊缝长度为200300mm时，则定位焊长度为 70100mm；若焊缝长度为300500mm时，则定位焊长度为5070mm。平板焊点处的截 面图如图10所示，图10中，622表示焊件的厚度范围为622mm；1、2表示第一次焊接 和第二次焊接；改进后，本发明只焊接了两次，并且对焊件的厚度适应性较强。所述的焊丝 的标准可采用GB/T5293-1999，焊丝的品牌可采用H10Mn2。焊接采用的焊剂的规格牌号可 为SJ101。 0048 实施例2：一种改进的平板对接埋弧焊接方法，包括以下步骤： 0049 a.打磨接头：用砂轮将平板焊件的待焊接端面进行打磨，清除水锈、夹杂铁末及 氧化皮； 0050 。
30、b.拼接：将打磨后的焊件悬空放在一起，使得待焊接端面间的距离不大于1mm； 0051 c.提高工件温度：用火焰将焊件的待焊接端面加热至85110； 0052 d.填充焊：对焊件的一面进行焊接，焊接的熔深为焊件厚度的3040，层间 温度为120145； 0053 e.工件翻转：将焊件翻转180； 0054 f.填充焊：焊接另一面，焊接的熔深为焊件厚度的6070； 0055 g.探伤。 0056 步骤d和步骤f中，所述的焊件的厚度为622mm，焊丝直径为45mm，焊接电 流为3801050A，电弧电压为3040V，焊接速度为3863cm/min。 说 明 书CN 104002029 A 1/1页 10 图1图2图3 图4 图5 图6 图7图8 图9 图10 说 明 书 附 图CN 104002029 A 10 。