[发明专利]CO2气体保护半自动立焊和/或斜立焊钢板焊接工艺

说明书

本发明涉及CO₂气体保护焊接技术，特别涉及一种CO₂气体保护半自动立焊和／或斜立焊技术。

CO₂气体保护半自动焊接方法以直流电为焊接电源，在将充填材料和电极的作用结合起来进行构件焊接的过程中，配合使用CO₂气体对熔池和熔池周围形成约1000mm²的气笼，罩住待焊点，以保护电弧和熔化的金属。目前，通用的CO₂气体保护半自动焊主要适用于“俯平焊”和“水平横焊”这两种焊接过程。这两种焊法具有焊接电流及电弧电压较为恒定的特点，使其表现出焊接速度快、焊缝质量好、适于焊接工作量大的作业过程等优点。另一方面，也正是由于这两种焊接方法的速度极快，即又是由人工控制并操作，所以操作过程不能太复杂，特别是尚不能适应垂直立焊、倾斜立焊等焊缝的焊接。本工艺发明之前，当遇有诸如垂直立焊、倾斜立焊、角仰焊、角立焊等情况时，若采用已经规范的CO₂气体保护焊方法，则存在如下问题：1)．焊丝常碰触熔池，以致中断焊接；2)．熔化金属易下坠成瘤；3)．因立焊焊槽内外的冷热气流流动，造成气笼变形如移位，致熔池得不到有效保护，气孔生成量大；4)．气保护套筒内易沾粘飞溅，气路受阻严重，在深窄坡口内难以流畅运焊，操作者不易直接观察施焊全过程；5)．易形成焊缝中部鼓凸边缘低凹．，易出现长条夹渣与未熔合，易形成熔池脱节。

人们已分别提出过多种解决上述问题的方案。CN93241469．9提出一种用以控制焊接飞溅和焊肉堆积，以改善焊缝的成形和质量的二氧化碳气体保护焊熔滴过滤控制装置。又如CN85100690提出的推拉短路过渡焊接方法及其脉动送丝机，使焊接规范的选择不受熔滴过渡的限制，可降低飞溅，改善成形，提高熔敷效率。再如CN8510691所建议的滑钳式脉动丝机有助于保证周期性脉动送丝过程各步骤的准确进退。然而，所有这些建议的方案均未明确提示可被用于立焊和斜立焊作业，特别是未解决CO₂气体保护得以有效地适用于大型焊件的立焊或斜立焊问题。

直接针对CO₂气体保护立焊或斜立焊技术的公知材料，可见于如美国专利US4，292，496，其中公开了M．G．Hoy等人发明的采用双斜焊缝的竖板焊接方法，这是针对厚板焊接提出的。正如该文所述，公知的改善厚板焊接的作法诸如采用特殊的焊缝(如单面或双面U、V、X和Y形坡口)，加大焊接电流或者降低焊接速度等。该专利的方法即针对诸如铝及铝合金厚板(约3．8cm)电弧焊接，选择焊接电流在290-420A，并且提出在惰性气体(如纯净的氩气)保护下采用双斜缝的竖板焊接工艺。但该法的实质是着眼于改善诸如铝合金焊接时的焊口韧性，而未虑及如何确保焊接速度，特别是并未给出适用于钢板焊接的实用参数。中国专利CN94114847．5虽涉及大型工件，如圆盘式水轮发电机转予支架的“现场”焊接方法，给出有关焊接参数的配合方式，但该法的作业方式实质是按工厂式条件考虑的，即对直径超过10米、钢板厚度仅在30米的超大型工件，在约24V焊接电压条件下，所用焊接电流仅130A左右，其焊接速度仅在约160mm／min。至于提出采用诸如对称焊、交叉焊、跳焊等组焊措施，目的却仅是针对所述特殊焊件，为减小焊接应力、圆盘面收缩及变形。美国专利US3，732，393公开的电弧焊接工艺适用于纯钢板和／或低合金钢板的对头焊接，特别是一种自耗焊丝、在CO₂气体或含CO₂(18％)的混合气体保护条件下的仰位焊接，所用焊丝直径0．2-1．2mm，在300-400A／mm²电流密度时，焊接电压取25-40V，采用X焊缝，焊缝开口宽度应为4-5mm，并且其焊接路径可控。该文提出如能使焊丝电极与被焊板面的角度在80°-100°之间，将有利于生成短而平稳的焊弧。然而，该工艺对焊接速度、焊接深度及焊丝熔化能力均有较高要求。无法适用于人工控制操作的半自动焊接过程，更不能适应现场安装作业，特别是焊缝焊接形式多变的要求。

本发明的目的在于提出一种能广泛地适应用于垂直立焊、倾斜立焊、角仰焊、角立焊等过程，特别适用于对厚板、超厚板实施CO₂气体保护半自动焊接的方法，以保证焊接过程稳定可控，焊缝平整有序且上升速度均匀，确保CO₂气体对电弧和熔池的有效保护，获得机械性能好的焊接焊头。