CN104526135A - 一种h型钢免清根埋弧焊方法 - Google Patents

Abstract

一种H型钢免清根埋弧焊方法，包括将腹板开坡口步骤、去除坡口表面及焊缝附近的氧化皮、铁锈和油污步骤、组对及控制组对间隙并对腹板和翼板进行点焊步骤、定位焊处理步骤、将H型钢放置在H型钢焊接胎具上步骤以及焊接步骤，所述将腹板开坡口的步骤中，将14mm及以上厚度的腹板开K型坡口，该腹板的钝边大于等于12mm，坡口角度为70±2°；所述焊接步骤中，增加脉冲电流功能，其合理匹配使用的可调参数包括：电流基值350-400A，电流峰值800-1000A，脉冲占空比60～70％，脉冲频率1-1.5Hz，电压30～35V，焊接速度380-410mm/min，焊缝的焊接次序为：在腹板两侧先正面后翻转对角面，按对角线交错顺序依次进行埋弧焊焊接。本发明增加了焊缝熔深，改善了焊缝质量，免除了碳弧气刨清根工序，具有成本低、适用性好、焊接效率高的优点。

Description

一种H型钢免清根埋弧焊方法

技术领域

本发明涉及一种型钢焊接方法，具体是用于焊接腹板厚度大于等于14mm的H型钢免清根埋弧焊方法，属于焊接技术领域。

背景技术

H型钢生产中，焊接厚度大于等于14mm的腹板且有全熔透焊接要求时，传统的方法通常采用开小钝边，气保焊打底，埋弧焊填充盖面，碳弧气刨清根和背面焊缝的埋弧焊的工艺，以确保焊缝根部的焊接质量。

碳弧气刨清根是目前钢结构行业中常用的方式，可用于全位置清根，便于清除焊缝根部缺陷，但是其也存在缺点：1)产生烟雾、噪音很大、粉尘污染以及弧光辐射；2)焊缝缺陷不易彻底清除干净，而且气刨后的焊口形状不规则，焊接质量难以控制；3)碳弧气刨清根时，会伴随大量的热输入，易造成焊接变形，同时会造成资源的过度浪费。因此有必要推广免清根的工艺。

现有技术的埋弧焊免清根工艺热输入量大，钝边小，焊道层数较多，如公开号为CN102950370A，名称为“一种焊接腹板厚度大于16mm的H型钢埋弧焊工艺方法”的发明专利即属于此类技术，其背面及根部焊接参数为：电流720-730A，电压36-39V，焊接速度40～50cm/min；厚腹板焊接时，K型对称坡口角度为60±2°，钝边1～2mm，坡口填充量增加，焊接效率低下；因此，在14mm以上厚腹板焊接中，留小钝边进行焊接难以保证H型钢焊接生产的质量和效率，而免清根焊接工艺需要同时保证质量和效率，才能促进效益的增长。

根据国标GBT 985-2008，腹板厚度大于等于12mm时，坡口角度适宜取30°～50°，钝边适宜取4～10mm，与双V型对称坡口相似，必要时可进行打底焊。然而，钝边较大时，又难以保证焊缝根部的质量，此时，需要清根才能保证背面焊缝的质量。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述目前H型钢免清根焊接工艺存在的难以满足厚度14mm及以上的腹板焊接免清根的需要，克服焊接效率低和焊接质量差的缺陷，利用脉冲电弧的挖掘特性，提出一种成本低、适用性好、焊接效率高的H型钢免清根埋弧焊方法，以很好地改善焊缝质量，提高焊缝熔深，免除清根这道工序。

为了达到上述目的，本发明所述的H型钢免清根埋弧焊方法的技术方案是：

一种H型钢免清根埋弧焊方法，用于对腹板与两边的翼板的焊接，包括将腹板开坡口的步骤、去除坡口表面及焊缝附近的氧化皮、铁锈和油污的步骤、组对及控制组对间隙并对腹板和翼板进行点焊的步骤、定位焊处理的步骤、将H型钢放置在H型钢焊接胎具上的步骤以及焊接步骤，其特征在于：所述的将腹板开坡口的步骤中，将14mm及以上厚度的腹板开K型坡口，该腹板的钝边大于等于12mm，坡口角度为70±2°；所述的焊接步骤中，增加脉冲电流功能，该脉冲电流功能的合理匹配使用的可调参数包括：电流基值350-400A，电流峰值800-1000A，脉冲占空比60～70％，脉冲频率1-1.5Hz，电压30～35V，焊接速度380-410mm/min，焊缝的焊接次序为：在腹板两侧先焊正面，然后翻转H型钢焊接对角面，按对角线交错顺序依次进行埋弧焊焊接。

作为进一步改进，所述的组对及控制组对间隙并对腹板和翼板进行点焊的步骤中，组对间隙为0～1mm，点焊时焊丝轴线对准间隙中心，焊丝轴线垂直于水平面。

作为进一步改进，所述的将H型钢放置在H型钢焊接胎具上的步骤中，所述的腹板的放置位置与水平面的夹角为25-45°。

该工艺方法包含如下具体步骤：

焊前准备：

1)将14mm及以上厚度的腹板开钝边12mm或大于12mm的K型坡口，坡口角度为70±2°；

2)去除坡口表面及焊缝附近的氧化皮、铁锈和油污，打磨光滑；

3)组对，控制组对间隙为0-1mm，同时保证焊丝轴线对准间隙中心，焊丝轴线垂直于水平面，并对腹板和翼板进行点焊；

4)定位焊处进行打磨处理，以不影响焊丝通过为参考基准；

5)将H型钢放置在H型钢焊接胎具上，使得腹板的放置位置与水平面的夹角为25-45°。

焊接：

6)在腹板两侧按对角线交错顺序依次进行埋弧焊焊接，焊接时先焊正面，然后翻转H型钢焊接对角面；增加脉冲电流功能，对该脉冲电流功能的可调参数进行合理匹配使用，H型钢正面及对角面的焊接参数可取范围包括：电流基值350-400A，电流峰值800-1000A，脉冲占空比60～70％，脉冲频率1-1.5Hz，电压30～35V，焊接速度380-410mm/min。

上述工艺方法步骤中，区别于现有技术的技术特征为：

1.步骤1)中所述腹板开K型坡口的特征为：坡口角度大于常规方法中的坡口角度，钝边大于常规方法中的钝边；所述坡口角度为70±2°，钝边大于等于12mm，从而为机械加工及焊接节省了时间，提高了工作效率。

2.步骤6)与现有技术存在差别，传统方法的焊接参数有焊接电流、焊接电压、焊接速度等，而本发明增加了脉冲电流这一功能；所述脉冲电流功能的可调参数有电流基值、电流峰值、脉冲频率和脉冲占空比4个参数，脉冲电流功能参数的匹配调节能够有效增加焊接熔深，为全熔透T型焊缝奠定了基础。

与现有技术相比，本发明所述的H型钢免清根埋弧焊接方法具有以下益处：

1)与传统H型钢焊接工艺相比，本发明采用脉冲电流，作用于焊缝根部，利用脉冲电流的振荡和搅拌作用，在热输入降低的同时，增加了焊接的熔深，改善了接头质量，免除了清根这道工序，提高了焊接效率，同时避免了清根时的烟雾、噪音、粉尘、弧光等危害，减少了焊材的损耗，节省了大量的时间，从而减少了焊接的工作量，降低了成本，提高了经济效益。

2)对厚度14mm及以上的腹板，实现了钝边大于等于12mm、K型对称坡口70±2°的H型钢免清根埋弧焊，适用范围广，实用性强。

3)与现有坡口加工工艺相比，钝边加大，减少了金属的铣削量，节省了时间成本，易于实现在工程中的应用推广。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明H型钢的焊道排序示意图。

图3是本发明H型钢焊接胎具的示意图。

图4是采用常规工艺的16mm腹板T型接头宏观金相图。

图5是采用本发明免清根工艺的16mm腹板T型接头宏观金相图。

附图中的符号说明：

1—翼板，2—腹板，3—钝边，4—导电嘴，5—焊丝，6—H型钢焊接胎具，7—焊缝，8—焊缝，9—焊缝，10—焊缝。

具体实施方式

本发明所述H型钢免清根埋弧焊方法使用埋弧焊控制器，焊前对腹板开70±2°坡口，钝边大于等于12mm，将组对好的H型钢放置在焊接胎具上，选择合适的焊件放置角度，然后调节脉冲电流的电流基值、电流峰值、脉冲频率、脉冲占空比、电弧电压及焊接速度；采用合适的焊接工艺对4道角焊缝依次进行焊接。

下面结合实施例及附图对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

本实例中H型钢板厚度为16mm，母材材质为Q235B，采用的焊丝为H08A，焊丝直径5mm，焊剂为SJ101，要求全熔透免清根焊接。

请参阅图1，采用本发明所述方法包括以下步骤：

焊前准备：

1)将腹板2开K型对称坡口，坡口角度为70°，钝边3为14mm；

2)去除坡口表面及焊缝附近的氧化皮、铁锈和油污，打磨光滑；

3)组对，控制组对间隙为0.5mm，同时保证焊丝5轴线对准间隙中心，焊丝5轴线垂直于水平面，并对腹板2和翼板1进行点焊；

4)对定位焊处进行打磨处理，以不影响焊丝5通过为参考基准；

5)将H型钢放置在H型钢焊接胎具6上，结合参阅图3，使得腹板2的放置位置与水平面的夹角为35°。

焊接：

7)所述焊枪5焊接H型钢正面的焊缝7、焊缝9及对角面的焊缝8、焊缝10，焊接增加脉冲电流功能，对该脉冲电流功能的可调参数进行合理匹配使用，H型钢正面及对角面的焊接参数为：电流基值400A，电流峰值1000A，脉冲占空比60％，脉冲频率1.5Hz，电压31.5V，焊接速度400mm/min。

8)结合参阅图2，所述焊枪5先焊正面焊缝7，然后翻转H型钢焊接对角面的焊缝8，之后依焊缝9、焊缝10的顺序进行焊接，即在腹板2两侧按对角线交错顺序依次进行埋弧焊焊接，各道焊缝焊接工艺相同，焊接工艺参数见表1。

表1焊接工艺参数

取焊缝7、焊缝9的T型接头作宏观金相图，图4是采用常规工艺的16mm腹板T型接头宏观金相图，图5是采用本发明免清根工艺的16mm腹板T型接头宏观金相图。通过图4和图5对比可见，在本发明的免清根工艺下，焊缝熔深明显得到提高。

实施例2：

本实例中H型钢板厚度为14mm，母材材质为Q235B，采用的焊丝为H08A，焊丝直径5mm，焊剂为SJ101，要求全熔透免清根焊接。

请参阅图1，采用本发明所述方法包括以下步骤：

焊前准备：

1)将腹板2开K型对称坡口，坡口角度为68°，钝边3为12mm；

2)去除坡口表面及焊缝附近的氧化皮、铁锈和油污，打磨光滑；

3)组对，控制组对间隙为0mm，同时保证焊丝5轴线对准间隙中心，焊丝5轴线垂直于水平面，并对腹板2和翼板1进行点焊；

4)对定位焊处进行打磨处理，以不影响焊丝5通过为参考基准；

5)将H型钢放置在H型钢焊接胎具6上，结合参阅图3，使得腹板2的放置位置与水平面的夹角为25°。

焊接：

7)所述焊枪5焊接H型钢正面的焊缝7、焊缝9及对角面的焊缝8、焊缝10，焊接增加脉冲电流功能，对该脉冲电流功能的可调参数进行合理匹配使用，H型钢正面及对角面的焊接参数为：电流基值350A，电流峰值800A，脉冲占空比70％，脉冲频率1Hz，电压30V，焊接速度380mm/min。

8)结合参阅图2，所述焊枪5先焊正面焊缝7，然后翻转H型钢焊接对角面的焊缝8，之后依焊缝9、焊缝10的顺序进行焊接，即在腹板2两侧按对角线交错顺序依次进行埋弧焊焊接，各道焊缝焊接工艺相同，焊接工艺参数见表2。

表2焊接工艺参数

实施例3：

本实例中H型钢板厚度为18mm，母材材质为Q235B，采用的焊丝为H08A，焊丝直径5mm，焊剂为SJ101，要求全熔透免清根焊接。

请参阅图1，采用本发明所述方法包括以下步骤：

焊前准备：

1)将腹板2开K型对称坡口，坡口角度为72°，钝边3为16mm；

2)去除坡口表面及焊缝附近的氧化皮、铁锈和油污，打磨光滑；

3)组对，控制组对间隙为1mm，同时保证焊丝5轴线对准间隙中心，焊丝5轴线垂直于水平面，并对腹板2和翼板1进行点焊；

4)对定位焊处进行打磨处理，以不影响焊丝5通过为参考基准；

5)将H型钢放置在H型钢焊接胎具6上，结合参阅图3，使得腹板2的放置位置与水平面的夹角为45°。

焊接：

7)所述焊枪5焊接H型钢正面的焊缝7、焊缝9及对角面的焊缝8、焊缝10，焊接增加脉冲电流功能，对该脉冲电流功能的可调参数进行合理匹配使用，H型钢正面及对角面的焊接参数为：电流基值380A，电流峰值900A，脉冲占空比65％，脉冲频率1.3Hz，电压35V，焊接速度390mm/min。

8)结合参阅图2，所述焊枪5先焊正面焊缝7，然后翻转H型钢焊接对角面的焊缝8，之后依焊缝9、焊缝10的顺序进行焊接，即在腹板2两侧按对角线交错顺序依次进行埋弧焊焊接，各道焊缝焊接工艺相同，焊接工艺参数见表3。

表3焊接工艺参数

本发明利用脉冲电弧的挖掘特性，增加了焊缝熔深，改善了焊缝质量，免除了碳弧气刨清根工序，同时避免了烟雾、噪音、粉尘、弧光等危害，减少了焊材的损耗，节省了大量的时间，提高了生产的效益。

Claims (3)

1.一种H型钢免清根埋弧焊方法，用于对腹板与两边的翼板的焊接，包括将腹板开坡口的步骤、去除坡口表面及焊缝附近的氧化皮、铁锈和油污的步骤、组对及控制组对间隙并对腹板和翼板进行点焊的步骤、定位焊处理的步骤、将H型钢放置在H型钢焊接胎具上的步骤以及焊接步骤，其特征在于：所述的将腹板开坡口的步骤中，将14mm及以上厚度的腹板开K型坡口，该腹板的钝边大于等于12mm，坡口角度为70±2°；所述的焊接步骤中，增加脉冲电流功能，该脉冲电流功能的合理匹配使用的可调参数包括：电流基值350-400A，电流峰值800-1000A，脉冲占空比60～70％，脉冲频率1-1.5Hz，电压30～35V，焊接速度380-410mm/min，焊缝的焊接次序为：在腹板两侧先焊正面，然后翻转H型钢焊接对角面，按对角线交错顺序依次进行埋弧焊焊接。

2.如权利要求1所述的H型钢免清根埋弧焊方法，其特征在于：所述的组对及控制组对间隙并对腹板和翼板进行点焊的步骤中，组对间隙为0～1mm，点焊时焊丝轴线对准间隙中心，焊丝轴线垂直于水平面。

3.如权利要求1所述的H型钢免清根埋弧焊方法，其特征在于：所述的将H型钢放置在H型钢焊接胎具上的步骤中，所述的腹板的放置位置与水平面的夹角为25-45°。