一种H型免清根焊接工艺的制作方法

一种h型免清根焊接工艺
技术领域
1.本发明涉及焊接工艺技术领域，具体为一种h型免清根焊接工艺。


背景技术：

2.气体保护焊，又称气电焊，是熔焊的一种，气体保护焊利用保护气体来保护焊接区，保护气体作为金属熔池的保护层把空气隔绝，采用的气体有惰性气体、还原性气体、氧化性气体，适用于碳钢、合金钢、铜、铝等有色金属及其合金的焊接，气体保护焊具有焊接工艺性能好、焊接效率高、综合成本低等优点，是目前应用最为广泛的焊接方法之一。目前，公知的焊接操作都是首先焊接工艺人员根据焊接母材信息和焊接材料信息，通过焊接试验确定符合焊缝性能要求的焊接工艺参数，制定焊接工艺规程，然后焊接工艺人员对现场焊接操作人员进行培训，最后焊接操作人员根据工件特征手动调节焊接参数进行焊接，选择合适的焊接工艺参数对提高焊接质量和提高生产效率是很重要的，焊接工艺参数，是指焊接时为保证焊接质量而选定的诸多物理量，典型的有焊接电流、焊接电压(通常用电弧长表示)、焊接速度、电源种类极性、坡口形式等等。
3.在h型构件生产中，当主焊缝有全熔透要求时，为保证焊接质量，传统焊接方法为气体保护焊打底，填充1～2层，反面碳弧气刨清根，清除正面焊接产生的夹渣等焊接缺陷，清根后进行填充盖面，最后对正面焊缝进行填充盖面。
4.现有h型钢免清根工艺通常对坡口加工，装配质量难控制并且焊接件的焊接间隙要求高，难以实现h型构件的免清根焊接，首先通过机加工方式进行坡口加工，提高坡口的加工质量，其次是通过保证组对间隙和钝边的一致性，提高装配质量，最后是根据焊接设备的特性及构件装配信息匹配适当的电流、电压、焊接速度等工艺参数。
5.传统的h型钢全熔透焊接工艺需要进行清根，增加了焊材成本和能耗，降低了焊接效率，同时碳弧气刨对焊工的技能水平要求较高，增加了人工成本。
6.现有h型钢免清根工艺对下料和装配要求较高，采用机加工方式进行坡口加工，成本高，效率低，而且在当前技术水平下，难以保证组对间隙的一致性，从而焊接质量不稳定，容易造成焊缝返修。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种h型免清根焊接工艺，具备可进行窄空间焊接、焊接质量优良、免清根、防气孔和气流方向可控等优点，解决了传统的h型钢全熔透焊接工艺需要进行清根，增加了焊材成本和能耗，降低了焊接效率，同时碳弧气刨对焊工的技能水平要求较高，增加了人工成本，现有h型钢免清根工艺对下料和装配要求较高，对焊接件的焊接间隙要求高，用机加工方式进行坡口加工，成本高，效率低，而且在当前技术水平下，难以保证组对间隙的一致性，从而使焊接质量不稳定，容易造成焊缝返修的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种h型免清根焊接工艺，包括气体保护套和h型免清根焊接工艺，所述h型免清根焊接工艺包括以下步骤；
9.步骤一、预热：
10.采用电磁感应或电阻等方式对焊接点进行加热，预热温度为20-150℃；
11.步骤二、选择气保焊丝；
12.步骤三、坡口加工：
13.进行坡口加工时腹板25mm及以下开单v坡口，α＝25-40
°
，f＝0-4mm；
14.进行坡口加工时腹板25mm以上开k型坡口，α＝25-40
°
，β＝30-60
°
，f＝0-4mm；s2＝t/3，s1＝t-f-s2；
15.步骤四、在保持焊接件一定的装配间隙下，结合气体保护套进行焊接；
16.步骤五、焊接方式：
17.将焊枪伸至焊接坡口根部，保护套的前段接触坡口根部，对焊缝背面进行气体保护，保护套后段对焊缝正面进行气体保护，观察焊接状态，焊接打底电流：300-350a、电压25-35v焊接速度:25-40cm/min。
18.优选地，步骤一中的预热温度为20～150℃；
19.优选地，若焊件整体预热困难，进行局部预热，局部预热的加热范围为焊口两侧各100～150mm。
20.优选地，所述气体保护套包括保护套，其特征在于：所述保护套的顶部开设有豁口，所述豁口其中一侧高度大于另一侧高度。
21.优选地，所述保护套的外表面设置有套环，所述套环套接在保护套的外表面且位于保护套外表面的下部处，所述豁口呈偏平状设计，所述豁口的形状为人字型。
22.优选地，所述豁口的正面与背面的转角处呈110-120
°
设计，且豁口的前后两端的连接处均呈弧形设计，所述保护套与豁口之间相连通，所述保护套的外形为圆柱形，所述保护套为金属保护套。
23.优选地，所述步骤二中，母材含碳、硫、磷有害杂质比例达8％时，选择抗裂性和抗气孔性能较好的气保焊丝，如氧化钛钙型、钛铁矿型气保焊丝或低氢型气保焊丝。
24.优选地，所述步骤四焊接过程中焊接时的装配间隙1-5mm。
25.优选地，所述完成焊接之后进行热处理，焊后在250-350℃下保温1小时以上，然后进行冷却处理，焊后消除应力的回火温度为600～650℃，保温1-2h,慢慢冷却。
26.与现有技术相比，本技术的技术方案具备以下有益效果：
27.1、该h型免清根焊接工艺，通过在焊接的过程中使用该焊接气体保护套，利用普通二氧化碳气体保护焊机，豁口为扁平式设计可以在进行窄间隙焊接时保证气体保护效果的同时能够看清熔池状态，方便进行质量控制，从而实现降本增效的目的，保护气能够通过保护套对焊缝熔池进行完全保护，不出现气体缺陷，可以达到防气孔的效果，同时气流的方向可以控制，通过保护套的设计可以达到良品率高，成本低，实用性高，使用方便，实现免清根的技术效果。
28.2、该h型免清根焊接工艺，采用传统的火焰切割坡口，降低对坡口加工质量的要求，降低装配要求，组对间隙1-5mm均可，通过深熔焊机与新型气体保护套结合的工艺，在不改变坡口加工工艺与装配工艺的前提下，进行免清根焊接，降低焊材、碳棒的消耗，减少焊接工序，从而提高焊接效率，该h型钢全熔透焊接工艺无需进行清根，降低了焊材成本和能耗，提高了焊接效率，该h型钢免清根工艺对下料和装配要求较低，对焊接件组对间隙的一
致性要求不高，适用于大部分焊接情况，从而提高焊接质量，提高一次焊接合格率。
附图说明
29.图1为本发明一种h型免清根焊接工艺焊接工艺流程图；
30.图2为本发明一种h型免清根焊接工艺间隙焊接气体保护套结构示意图；
31.图3为本发明一种h型免清根焊接工艺单v型坡口示意图；
32.图4为本发明一种h型免清根焊接工艺k型坡口示意图；
33.图5为本发明一种h型免清根焊接工艺单v型坡口全熔横焊示意图；
34.图6为本发明一种h型免清根焊接工艺k型坡口全熔横焊示意图。
35.图中：1、保护套；2、豁口；3、套环。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.实施例一
38.请参阅图1-6，本实施例中的一种h型免清根焊接工艺，包括气体保护套和h型免清根焊接工艺，h型免清根焊接工艺包括以下步骤；
39.步骤一、预热：
40.根据gb50661-2011《钢结构焊接规范》要求，选择预热温度，采用电磁感应或陶瓷片加热方式对焊接结构进行加热，效果较佳；
41.采用电磁感应或电阻等方式对焊接点进行加热，预热温度为20-150℃，若焊件整体预热困难，进行局部预热，局部预热的加热范围为焊口两侧各100～150mm；
42.步骤二、选择气保焊丝：
43.气保焊丝的挑选原则考虑的因素有：
44.1、焊件的物理、化学性能以及化学成分的选择原则，根据等强度观点，选择满足母材力学性能的气保焊丝，或符合母材的可焊性，改用非线性强度且焊接性好的气保焊丝，在考虑焊缝结构形式的情况下，同时满足等强度等刚度的要求；
45.2、焊件的工作条件以及使用性能的选择原则，在承受动载荷和冲击载荷的情况下，除了保证强度外，对冲击韧性、延伸率等均有较高的要求，应依次选用低氢型、钛钙型和氧化铁型气保焊丝；
46.3、焊件形状的复杂程度、刚度大小，焊接坡口的加工情况以及焊接位置的选择原则，形状复杂或大厚度的焊件，焊缝金属在冷却时收缩应力大，容易产生裂纹，必须选用抗裂性强的气保焊丝，如低氢型气保焊丝、高韧性气保焊丝或氧化铁型气保焊丝。
47.步骤三、
48.坡口加工：腹板25mm(包含25mm)以下开单v坡口，坡口角度25-40
°
，钝边2mm，t≤25mm，α＝25
°
，f＝2mm。
49.其中，t为板厚、α为坡口角度、f为钝边。
50.步骤四、装配间隙：h＝1-5mm，h＝3mm较优。
51.步骤五、焊接位置：横焊。
52.步骤六、焊接设备：深熔焊接设备结合定制气体保护套。
53.步骤七、焊接方式：
54.由于保护套形状，焊枪可伸至焊接坡口根部，保护套焊接方向侧比反方向侧高出3mm左右，以保证焊接时保护套前段接触坡口根部，对焊缝背面进行气体保护，保护套后段对焊缝正面进气体保护，焊接过程中通过保护装置前段的2mm左右缺口，实时观察熔池状态，从而保证焊接质量，焊接打底电流：300a、电压25v焊接速度:25cm/min。
55.参考图1，步骤一中确定预热的温度时，主要考虑以下几点：
56.①
工件的焊接性，主要取决于含碳量和合金元素含量；
57.②
焊件的厚度、焊接接头形式和结构拘束程度。
58.通过采用上述技术方案，在实施步骤一的过程中首先将待焊接的h钢预热至20-150℃，提前对焊接点进行加热，在焊件整体预热困难的情况下，进行局部预热保证焊接点周围100-150mm的范围处于20-150℃的温度，在焊接的过程中消除应力。
59.通过采用上述技术方案，在焊接的过程中采用窄间隙焊接气体保护套设计，相对于圆口或者平口的保护套，该保护套可以很好的伸入到k形坡口和v形坡口的内部，与焊接点的底部接触，不会出现卡住的情况，而且通过左右高度不同的设计使得空气更好的流通，可以根据需求改变豁口的角度和左右高度差，从而对气流进行控制，豁口的两侧呈左侧高度低于右侧高度设计，使得豁口为不规则设计，且呈人字型设计，能够很好的扩大气体保护面积，方便观察熔池状态。
60.通过采用上述技术方案，在母材含碳、硫、磷有害杂质比例达8％时，选择抗裂性和抗气孔性能较好的气保焊丝，可以减少焊接过程中杂质的产生，保证焊接处的抗裂性，不易出现气孔，导致焊接不够紧固的情况发生。
61.通过采用上述技术方案，在焊接完成之后进行热处理，消除焊接产生的热应力、均匀焊缝和热影响区的组织、细化焊缝和热影响区的晶粒、排除焊缝在焊接过程中产生的氢脆以及通过热处理可以使焊缝金属与母材金属更好的融合。
62.实施例二
63.参考图1-6，一种h型免清根焊接工艺，包括气体保护套和h型免清根焊接工艺，h型免清根焊接工艺包括以下步骤；
64.步骤一、预热：
65.根据gb50661-2011《钢结构焊接规范》要求，选择预热温度，采用电磁感应或陶瓷片加热方式对焊接结构进行加热，效果较佳；
66.采用电磁感应或电阻等方式对焊接点进行加热，根据钢材的化学成分，板厚等的不同，预热温度选取为20-150℃,完成焊接之后进行热处理，焊后在250-350℃下保温1小时以上，然后进行冷却处理，焊后消除应力的回火温度为600～650℃，保温1-2h。
67.步骤二、选择气保焊丝：
68.气保焊丝的挑选原则考虑的因素有：
69.1、施工现场选择气保焊丝以与母材等强或化学成分匹配为原则选择药芯焊丝或实心焊丝；考虑成本问题，在实芯焊丝与药芯焊丝均可以满足要求的地方，优先采用实芯焊
丝。
70.步骤三、
71.坡口加工：腹板25mm以上开k型坡口，坡口角度(25-30
°
)，t＞25mm，α＝25-40
°
，β＝30-60
°
，f＝0-4mm，s2＝t/3，s1＝t-f-s2，其中，t为板厚、α为坡口角度、β为k型坡口另一侧坡口的坡口角度、f为钝边、s2为β相对应的坡口深度、s1为α相对应的坡口深度，t为板厚。
72.步骤四、装配间隙：h＝1-5mm，3mm较优。
73.步骤五、焊接位置：横焊。
74.步骤六、焊接设备：深熔焊接设备结合定制气体保护套。
75.步骤七、焊接方式：
76.由于保护套形状，焊枪可伸至焊接坡口根部，保护套焊接方向侧比反方向侧高出5mm左右，以保证焊接时保护套前段接触坡口根部，对焊缝背面进行气体保护，保护套后段对焊缝正面进气体保护，焊接过程中通过保护装置前段的5mm左右缺口，实时观察熔池状态，从而保证焊接质量，焊接打底电流：350a、电压35v焊接速度:40cm/min。
77.参考图1，步骤一中确定预热的温度时，主要考虑以下几点：
78.①
焊接材料的含氢量；
79.②
环境温度。
80.综上所述，本发明h型免清根焊接工艺，通过在焊接的过程中使用该窄间隙焊接气体保护套，利用普通二氧化碳气体保护焊机，在保护套的顶部设置有豁口，且豁口呈人字型设计，之间的夹角为120
°
设计，有一定的弧度，扩大气体保护面积，优于保护套1为圆柱体状及圆锥状的设计，保护套1为圆柱体状或圆锥状，应用困难，且要进行清根、焊接效率与质量不高，因此本气体保护装置可以实现在进行窄间隙焊接时保证气体保护效果的同时提高焊接质量。因保护套1顶部的豁口2呈扁平状设计，使得能够与窄间隙坡口相匹配，因此保护气能够通过保护套1对焊缝熔池进行完全保护，不易出现气体缺陷，可以达到防气孔的效果，同时气流的方向可以进行一定控制，本发明可以达到良品率高，成本低，实用性高，达到使用方便，免清根的效果。
81.在本实施例中，通过采用该焊接工艺，在焊接的时候通过窄间隙焊接气体保护套设计，相对于圆柱体状或圆锥状保护套，该保护套可以很好的伸入到k形坡口和v形坡口的内部，与焊接点的底部接触，不会出现卡住的情况，而且通过左右高度不同的设计使得空气更好的流通，可以根据需求改变豁口的角度和左右高度差，从而对气流进行控制，豁口的两侧呈左侧高度低于右侧高度设计，使得豁口为不规则设计，且呈人字型设计，能够在很好的扩大气体保护面积，方便观察熔池状态，焊接件的组对间隙表示焊接件需要焊接部分的间隙以及多个焊接件焊接部位的间隙大小；本发明适用于大部分焊接情况，如窄间隙、倾斜间隙、不规则间隙等；通过以上的设计可以解决目前二氧化碳气体保护焊厚板窄间隙焊接，通过缩小保护套尺寸方法为主，但对坡口加工质量和装配精度要求较高，焊缝质量不稳定，综合成本较高，效率无明显提升，而且搭配常规护套的深熔焊机，无法进行窄间隙焊接的问题，通过深熔焊机与新型气体保护套结合，在不改变坡口加工工艺与装配工艺的前提下，进行免清根焊接，降低焊材、碳棒的消耗，减少焊接工序，从而提高焊接效率。
82.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存
在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
83.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。