一种拼板焊接工艺的制作方法

1.本发明属于船舶建造焊接生产技术领域，具体涉及一种拼板焊接工艺。


背景技术：

2.焊剂铜衬垫法埋弧自动单面焊(简称fcb埋弧焊)是船舶建造焊接生产线上常用的一种高效焊接技术，通过在待焊钢板坡口背面设置背面焊剂和铜衬垫，再在坡口正面实施由正面焊剂保护的多丝埋弧焊工艺，可以实现单面焊接一次成形。
3.fcb埋弧焊通常采用三丝大电流焊接工艺，针对厚度10mm～14mm钢板拼板焊接，虽然可通过焊接工艺试验验证其可行性，但是在生产应用中仍存在以下突出问题：第一，容易发生明显的焊接变形，焊接后需要针对变形区域进行火工矫正，增加额外的生产工序和成本；第二，容易发生焊缝烧穿现象，焊接后需要针对烧穿点进行返修和打磨，影响工序流转周期。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本技术提出一种拼板焊接工艺，包括以下步骤：
5.对待焊钢板进行焊前准备及定位；
6.对定位后的待焊钢板进行焊前变形控制；
7.对完成变形控制的待焊钢板进行施焊。
8.进一步的，对待焊钢板进行焊前准备及定位具体包括以下步骤：
9.待焊钢板焊接坡口开设，将待焊钢板边缘开设y型坡口；
10.待焊钢板装配，将第一钢板的待焊边缘紧贴第二钢板的待焊边缘，在焊接坡口内部焊接定位焊缝，在焊接坡口始端和终端分别安装焊接引弧板和熄弧板。
11.进一步的，对待焊钢板进行焊前准备及定位的具体参数包括：
12.钢板厚度为10mm～12mm时，坡口的角度为70
°
，钝边尺寸为3mm，根部间隙为0mm～1mm；
13.钢板厚度为12mm～14mm时，坡口的角度为60
°
，钝边尺寸为3mm，根部间隙为0mm～1mm；
14.待焊钢板装配时的根部间隙≤1mm，定位焊缝长度40mm～50mm，定位焊缝间距400mm～500mm，定位焊缝焊接顺序由焊接坡口的终端向始端进行装焊，引弧板的长宽尺寸为200mm
×
200mm，熄弧板的长宽尺寸为250mm
×
250mm。
15.进一步的，对定位后的待焊钢板进行焊前变形控制具体包括以下步骤：
16.加强材安装，将若干加强材对称焊接在坡口两侧且对应坡口始端和坡口终端位置的钢板表面，对焊接坡口的两端部进行刚性约束；
17.压铁布放，将若干压铁放置在坡口的一侧，对坡口的中部进行约束；
18.坡口背面辅助装备及材料控制，将背面焊剂铺设在衬垫上，再将衬垫顶升至背面焊剂紧贴在钢板的坡口背面，辅助背面焊缝成形。
19.进一步的，对定位后的待焊钢板进行焊前变形控制的具体参数包括：
20.所述加强材的长度为400mm～500mm，所述加强材的宽度为60mm～100mm，所述加强材的厚度为8mm～15mm；
21.所述压铁距离坡口边缘150mm～200mm；
22.所述背面焊剂的厚度为4mm～5mm，所述背面焊剂的铺设宽度为100mm～120mm；
23.所述衬垫的中心厚度为35mm，所述衬垫的宽度为220mm。
24.进一步的，所述背面焊剂采用热固化焊剂，所述衬垫采用紫铜材质。
25.进一步的，所述衬垫的下方设有若干空气软管，所述衬垫以及背面焊剂的顶升通过所述空气软管实现，所述空气软管内的气体压力控制在0.08mpa～0.10mpa。
26.进一步的，对完成变形控制的待焊钢板进行施焊具体包括以下步骤：
27.焊枪控制及焊丝匹配，根据待焊钢板厚度选择焊接工艺、焊丝的规格、焊丝进入坡口的角度以及导电嘴与钢板的距离；
28.焊接启动和过程控制，将焊接机头移动至引弧板位置，采用焊剂对坡口正面进行保护，根据待焊钢板厚度待焊钢板厚度选择焊接工艺参数，调节焊接设备，在引弧板上开始起弧和启动焊接，沿着待焊钢板坡口进行焊接；
29.结束焊接，焊接至熄弧板后结束焊接，待焊缝冷却后移除压铁、加强材、引弧板和熄弧板。
30.进一步的，根据待焊钢板厚度选择焊丝的规格、焊丝进入坡口的角度以及导电嘴与钢板的距离具体包括：
31.钢板厚度为10mm～12mm时，采用双丝焊接工艺，第一焊丝、第二焊丝均采用直径规格4.8mm的实心焊丝，通过焊接机头调节焊枪，使焊丝对中焊接坡口，第一焊丝进入坡口前的前倾角度13
°
～15
°
，第一导电嘴与钢板表面距离35mm，第二焊丝进入坡口前垂直于钢板表面，第二导电嘴与钢板表面距离40mm，再控制第一焊丝、第二焊丝伸出至钢板表面，调节焊丝端部间距至35mm；
32.钢板厚度为12mm～14mm时，采用三丝焊接工艺，第一焊丝、第二焊丝均采用直径规格4.8mm的实心焊丝，第三焊丝采用直径规格6.4mm的实心焊丝，通过焊接机头调节焊枪，使焊丝对中焊接坡口，第一焊丝进入坡口前的前倾角度13
°
～15
°
，第一导电嘴与钢板表面距离35mm，第二焊丝进入坡口前垂直于钢板表面，第二导电嘴与钢板表面距离40mm，第三焊丝进入坡口前的后倾角度3
°
～5
°
，第三导电嘴与钢板表面距离45mm，再控制第一焊丝、第二焊丝、第三焊丝伸出至钢板表面，调节第一焊丝与第二焊丝端部间距至35mm，调节第二焊丝与第三焊丝端部间距至130mm。
33.进一步的，根据待焊钢板厚度待焊钢板厚度选择焊接工艺参数具体包括：
34.钢板厚度为10mm时，焊接工艺参数：第一焊丝焊接电流800a，第一焊丝电弧电压30.5v；第二焊丝焊接电流750a，第二焊丝电弧电压36v；焊接速度63cm/min。
35.钢板厚度为11mm时，采用双焊丝进行焊接，焊接工艺参数：第一焊丝焊接电流800a，第一焊丝电弧电压30.5v；第二焊丝焊接电流750a，第二焊丝电弧电压36v；焊接速度60cm/min。
36.钢板厚度为12mm时，采用双焊丝进行焊接，焊接工艺参数：第一焊丝焊接电流830a，第一焊丝电弧电压30.5v；第二焊丝焊接电流750a，第二焊丝电弧电压36v；焊接速度
57cm/min。
37.钢板厚度为13mm，采用三焊丝进行焊接，焊接工艺参数：第一焊丝焊接电流1200a，第一焊丝电弧电压35v；第二焊丝焊接电流850a，第二焊丝电弧电压40v；第三焊丝焊接电流850a，第三焊丝电弧电压45v；焊接速度90cm/min。
38.钢板厚度为14mm，采用三焊丝进行焊接，焊接工艺参数：第一焊丝焊接电流1220a，第一焊丝电弧电压35v；第二焊丝焊接电流850a，第二焊丝电弧电压40v；第三焊丝焊接电流870a，第三焊丝电弧电压45v；焊接速度87cm/min。
39.本发明提出的拼板焊接工艺，与现有技术相比，其有益效果在于：
40.本发明能够实现厚度10mm～14mm拼板单面焊一次成形，实现拼板高效焊接生产，另外本发明能够有效控制大电流焊接过程所引发的焊接变形和焊缝烧穿问题，避免焊后变形矫正工序、焊缝返修工序等的成本投入。
附图说明
41.图1为本发明的实施步骤示意图；
42.图2为本发明的坡口示意图i；
43.图3为本发明的坡口示意图ii；
44.图4为本发明的拼板装配示意图；
45.图5为本发明的加强材安装示意图；
46.图6为本发明的压铁布放位置示意图；
47.图7为本发明的坡口背面辅助装备及材料控制示意图；
48.图8为本发明的焊枪控制示意图i；
49.图9为本发明的焊枪控制示意图ii。
具体实施方式
50.为使本领域技术人员能够更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
51.参照图1，本发明提供了一种拼板焊接工艺，具体实施方案及步骤如下：
52.第一步，待焊钢板焊接坡口开设
53.将待焊钢板边缘开设y型坡：如图2，当钢板厚度为10mm≤t≤12mm时，所开设y型坡口的角度为70
°
，钝边尺寸为3mm，根部间隙为0mm～1mm；如图3，当钢板厚度为12mm＜t≤14mm时，所开设y型坡口的角度为60
°
，钝边尺寸为3mm，根部间隙为0mm～1mm。
54.第二步，待焊钢板装配
55.参照图4，首先将第一钢板的待焊边缘紧贴第二钢板的待焊边缘，允许的根部间隙≤1mm。
56.其次，在焊接坡口内部焊接定位焊缝，定位焊缝长度40mm～50mm，定位焊缝间距400mm～500mm，定位焊缝焊接顺序由焊接坡口的终端向始端进行装焊。
57.再次，在焊接坡口始端和终端分别安装焊接引弧板和熄弧板，引弧板、熄弧板材质和厚度与待焊钢板的材质和厚度保持一致，引弧板长度
×
宽度尺寸200mm
×
200mm，熄弧板长度
×
宽度尺寸250mm
×
250mm。
58.第三步，加强材安装
59.加强材长度400mm～500mm，宽度60mm～100mm，厚度8mm～15mm；将8块加强材按图5所示两两一组垂直布置，焊接在坡口始端和坡口终端位置的钢板表面，坡口始端和坡口终端各对称设置两组加强材，用于对两端部进行刚性约束。
60.第四步，压铁布放
61.结合图6，沿着焊接坡口将若干压铁放置在坡口一侧，对中部进行约束。其中，压铁距离坡口边缘150mm～200mm。
62.第五步，坡口背面辅助装备及材料控制
63.如图7所示，将背面焊剂铺设在铜衬垫上，再通过空气软管将铜衬垫和背面焊剂顶升并紧贴在钢板坡口背面，以辅助背面焊缝成形。其中背面焊剂采用jhw.fcb-1r焊剂，铺设在铜衬垫上的背面焊剂厚度控制在4mm～5mm范围内，铺设宽度控制在100mm～120mm范围内。铜衬垫采用紫铜材质，铜衬垫中心厚度35mm，宽度220mm，主要在焊接过程中为背面焊剂提供冷却作用。空气软管的压力控制在0.08mpa～0.10mpa范围内。
64.第六步，焊枪控制及焊丝匹配
65.参照图8，当板厚为10mm≤t≤12mm时匹配双丝焊接工艺：第一焊丝、第二焊丝均采用直径规格4.8mm的实心焊丝jhw.fcb-1w，通过焊接机头调节焊枪，使焊丝对中焊接坡口，第一焊丝进入坡口前的前倾角度13
°
～15
°
，第一导电嘴与钢板表面距离35mm，第二焊丝进入坡口前垂直于钢板表面，第二导电嘴与钢板表面距离40mm，再控制第一焊丝、第二焊丝伸出至钢板表面，调节焊丝端部间距至35mm；
66.参照图9，当板厚为12mm＜t≤14mm时匹配三丝焊接工艺：第一焊丝、第二焊丝均采用直径规格4.8mm的实心焊丝jhw.fcb-1w，第三焊丝采用直径规格6.4mm的实心焊丝jhw.fcb-1w，通过焊接机头调节焊枪，使焊丝对中焊接坡口，第一焊丝进入坡口前的前倾角度13
°
～15
°
，第一导电嘴与钢板表面距离35mm，第二焊丝进入坡口前垂直于钢板表面，第二导电嘴与钢板表面距离40mm，第三焊丝进入坡口前的后倾角度3
°
～5
°
，第三导电嘴与钢板表面距离45mm，再控制第一焊丝、第二焊丝、第三焊丝伸出至钢板表面，调节第一焊丝与第二焊丝端部间距至35mm，调节第二焊丝与第三焊丝端部间距至130mm。
67.第七步，焊接启动和过程控制
68.将焊接机头移动至引弧板位置，采用焊剂jhw.fcb-1对坡口正面进行保护，根据待焊钢板厚度选择焊接工艺参数调节焊接设备，在引弧板上开始起弧和启动焊接，再沿着待焊钢板坡口进行焊接，其中各板厚的焊接工艺参数为：
69.板厚10mm的焊接工艺参数为：第一焊丝焊接电流800a，电弧电压30.5v；第二焊丝焊接电流750a，电弧电压36v；焊接速度63cm/min；
70.板厚11mm的焊接工艺参数为：第一焊丝焊接电流800a，电弧电压30.5v；第二焊丝焊接电流750a，电弧电压36v；焊接速度60cm/min；
71.板厚12mm的焊接工艺参数为：第一焊丝焊接电流830a，电弧电压30.5v；第二焊丝焊接电流750a，电弧电压36v；焊接速度57cm/min；
72.板厚13mm的焊接工艺参数为：第一焊丝焊接电流1200a，电弧电压35v；第二焊丝焊接电流850a，电弧电压40v；第三焊丝焊接电流850a，电弧电压45v；焊接速度90cm/min；
73.板厚14mm的焊接工艺参数为：第一焊丝焊接电流1220a，电弧电压35v；第二焊丝焊
接电流850a，电弧电压40v；第三焊丝焊接电流870a，电弧电压45v；焊接速度87cm/min。
74.第八步，结束焊接
75.焊接至熄弧板后，在距离坡口终端80mm的位置结束焊接，待焊缝冷却后移除压铁、加强采、引弧板、熄弧板。
76.综上，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。

技术特征：
1.一种拼板焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：对待焊钢板进行焊前准备及定位；对定位后的待焊钢板进行焊前变形控制；对完成变形控制的待焊钢板进行施焊。2.根据权利要求1所述的拼板焊接工艺，其特征在于，对待焊钢板进行焊前准备及定位具体包括以下步骤：待焊钢板焊接坡口开设，将待焊钢板边缘开设y型坡口；待焊钢板装配，将第一钢板的待焊边缘紧贴第二钢板的待焊边缘，在焊接坡口内部焊接定位焊缝，在焊接坡口始端和终端分别安装焊接引弧板和熄弧板。3.根据权利要求2所述的拼板焊接工艺，其特征在于，对待焊钢板进行焊前准备及定位的具体参数包括：钢板厚度为10mm～12mm时，坡口的角度为70
°
，钝边尺寸为3mm，根部间隙为0mm～1mm；钢板厚度为12mm～14mm时，坡口的角度为60
°
，钝边尺寸为3mm，根部间隙为0mm～1mm；待焊钢板装配时的根部间隙≤1mm，定位焊缝长度40mm～50mm，定位焊缝间距400mm～500mm，定位焊缝焊接顺序由焊接坡口的终端向始端进行装焊，引弧板的长宽尺寸为200mm
×
200mm，熄弧板的长宽尺寸为250mm
×
250mm。4.根据权利要求1所述的拼板焊接工艺，其特征在于，对定位后的待焊钢板进行焊前变形控制具体包括以下步骤：加强材安装，将若干加强材对称焊接在坡口两侧且对应坡口始端和坡口终端位置的钢板表面，对焊接坡口的两端部进行刚性约束；压铁布放，将若干压铁放置在坡口的一侧，对坡口的中部进行约束；坡口背面辅助装备及材料控制，将背面焊剂铺设在衬垫上，再将衬垫顶升至背面焊剂紧贴在钢板的坡口背面，辅助背面焊缝成形。5.根据权利要求4所述的拼板焊接工艺，其特征在于，对定位后的待焊钢板进行焊前变形控制的具体参数包括：所述加强材的长度为400mm～500mm，所述加强材的宽度为60mm～100mm，所述加强材的厚度为8mm～15mm；所述压铁距离坡口边缘150mm～200mm；所述背面焊剂的厚度为4mm～5mm，所述背面焊剂的铺设宽度为100mm～120mm；所述衬垫的中心厚度为35mm，所述衬垫的宽度为220mm。6.根据权利要求5所述的拼板焊接工艺，其特征在于：所述背面焊剂采用热固化焊剂，所述衬垫采用紫铜材质。7.根据权利要求5所述的拼板焊接工艺，其特征在于：所述衬垫的下方设有若干空气软管，所述衬垫以及背面焊剂的顶升通过所述空气软管实现，所述空气软管内的气体压力控制在0.08mpa～0.10mpa。8.根据权利要求1所述的拼板焊接工艺，其特征在于，对完成变形控制的待焊钢板进行施焊具体包括以下步骤：焊枪控制及焊丝匹配，根据待焊钢板厚度选择焊接工艺、焊丝的规格、焊丝进入坡口的角度以及导电嘴与钢板的距离；
焊接启动和过程控制，将焊接机头移动至引弧板位置，采用焊剂对坡口正面进行保护，根据待焊钢板厚度待焊钢板厚度选择焊接工艺参数，调节焊接设备，在引弧板上开始起弧和启动焊接，沿着待焊钢板坡口进行焊接；结束焊接，焊接至熄弧板后结束焊接，待焊缝冷却后移除压铁、加强材、引弧板和熄弧板。9.根据权利要求8所述的拼板焊接工艺，其特征在于，根据待焊钢板厚度选择焊丝的规格、焊丝进入坡口的角度以及导电嘴与钢板的距离具体包括：钢板厚度为10mm～12mm时，采用双丝焊接工艺，第一焊丝、第二焊丝均采用直径规格4.8mm的实心焊丝，通过焊接机头调节焊枪，使焊丝对中焊接坡口，第一焊丝进入坡口前的前倾角度13
°
～15
°
，第一导电嘴与钢板表面距离35mm，第二焊丝进入坡口前垂直于钢板表面，第二导电嘴与钢板表面距离40mm，再控制第一焊丝、第二焊丝伸出至钢板表面，调节焊丝端部间距至35mm；钢板厚度为12mm～14mm时，采用三丝焊接工艺，第一焊丝、第二焊丝均采用直径规格4.8mm的实心焊丝，第三焊丝采用直径规格6.4mm的实心焊丝，通过焊接机头调节焊枪，使焊丝对中焊接坡口，第一焊丝进入坡口前的前倾角度13
°
～15
°
，第一导电嘴与钢板表面距离35mm，第二焊丝进入坡口前垂直于钢板表面，第二导电嘴与钢板表面距离40mm，第三焊丝进入坡口前的后倾角度3
°
～5
°
，第三导电嘴与钢板表面距离45mm，再控制第一焊丝、第二焊丝、第三焊丝伸出至钢板表面，调节第一焊丝与第二焊丝端部间距至35mm，调节第二焊丝与第三焊丝端部间距至130mm。10.根据权利要求9所述的拼板焊接工艺，其特征在于，根据待焊钢板厚度待焊钢板厚度选择焊接工艺参数具体包括：钢板厚度为10mm时，焊接工艺参数：第一焊丝焊接电流800a，第一焊丝电弧电压30.5v；第二焊丝焊接电流750a，第二焊丝电弧电压36v；焊接速度63cm/min。钢板厚度为11mm时，采用双焊丝进行焊接，焊接工艺参数：第一焊丝焊接电流800a，第一焊丝电弧电压30.5v；第二焊丝焊接电流750a，第二焊丝电弧电压36v；焊接速度60cm/min。钢板厚度为12mm时，采用双焊丝进行焊接，焊接工艺参数：第一焊丝焊接电流830a，第一焊丝电弧电压30.5v；第二焊丝焊接电流750a，第二焊丝电弧电压36v；焊接速度57cm/min。钢板厚度为13mm，采用三焊丝进行焊接，焊接工艺参数：第一焊丝焊接电流1200a，第一焊丝电弧电压35v；第二焊丝焊接电流850a，第二焊丝电弧电压40v；第三焊丝焊接电流850a，第三焊丝电弧电压45v；焊接速度90cm/min。钢板厚度为14mm，采用三焊丝进行焊接，焊接工艺参数：第一焊丝焊接电流1220a，第一焊丝电弧电压35v；第二焊丝焊接电流850a，第二焊丝电弧电压40v；第三焊丝焊接电流870a，第三焊丝电弧电压45v；焊接速度87cm/min。

技术总结
本发明提出的一种拼板焊接工艺，包括以下步骤：对待焊钢板进行焊前准备及定位；对定位后的待焊钢板进行焊前变形控制；对完成变形控制的待焊钢板进行施焊。本发明能够实现厚度10mm～14mm拼板单面焊一次成形，实现拼板高效焊接生产，另外本发明能够有效控制大电流焊接过程所引发的焊接变形和焊缝烧穿问题，避免焊后变形矫正工序、焊缝返修工序等的成本投入。焊缝返修工序等的成本投入。焊缝返修工序等的成本投入。


技术研发人员：雷炳育 邵丹丹 梁剑明 陈立群 尹宝福 侯佳保
受保护的技术使用者：中船黄埔文冲船舶有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/14