一种齿座和头体异形角结构的焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种齿座和头体异形角结构的焊接方法，属于焊接技术领域，包括选择焊材作为填充材料；所述焊材的屈服强度值介于齿座屈服强度值和头体材料屈服强度值之间，优选为两者的中间值；采用选择的填充材料，使用焊枪焊接齿座和头体，焊枪伸到焊缝根部，将焊脚根部熔透；控制焊缝形状，以使整个焊缝外表面呈平滑过渡。本发明专利技术解决了现有技术中齿座和头体的焊缝易出现疲劳开裂的问题，使用此焊接方法焊接出的焊缝根部全熔透、无缺陷，同时焊缝与齿座和头体的结合界面稀释率高，熔合更充分，结合强度高，避免出现未融合缺陷。齿座、焊缝和头体强度平稳过度，减少了焊缝区域的应力集中，提升了焊缝的抗疲劳性能。提升了焊缝的抗疲劳性能。提升了焊缝的抗疲劳性能。

【技术实现步骤摘要】
一种齿座和头体异形角结构的焊接方法


[0001]本专利技术涉及焊接
，尤其涉及一种齿座和头体异形角结构的焊接方法。

技术介绍

[0002]随着我国工程机械行业的快速发展，对提升高端装备服役寿命的需求不断加强，然而装备在服役过程中最常见的失效问题是焊缝的疲劳开裂。
[0003]在环境恶劣的硬岩工况下，受到疲劳载荷和冲击载荷作用，导致掘进机切割头齿座和头体之间焊缝处经常出现疲劳开裂的现象。导致焊缝疲劳开裂的主要原因包括：焊缝结构、焊丝的选择、焊接缺陷、应力集中和交变载荷的循环次数等。首先，齿座和头体之间的焊缝结构是导致焊接出现缺陷的主要原因之一，齿座和头体搭接形成角度为40
°
，不利于焊接的实施，在焊缝的根部易于出现未焊透、上下基材稀释率较低、焊缝与基材熔合不充分的情况，导致焊缝疲劳裂纹的萌生和扩展，显著降低焊缝的疲劳性能。又因齿座(23MnNi)和头体(ZG16Mn)之间的强度落差较大，而现有的焊丝选择一般按照低强匹配原则，即选择与头体强度一致的焊丝，导致焊缝与齿座强度落差大，在服役过程中容易造成焊缝区域应力集中，出现疲劳开裂的现象。另外，现有工艺采用不锈钢焊丝焊接齿座和头体，虽然不锈钢焊丝韧性好、焊缝成形性好，但是不锈钢焊丝粘度较大，容易形成焊缝侧壁未熔合等缺陷，而且界面结合区域较窄，后期服役时易引发疲劳裂纹萌生，导致齿座和头体失效开裂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种齿座和头体异形角结构的焊接方法，解决现有技术中齿座和头体的焊缝易出现疲劳开裂的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种齿座和头体异形角结构的焊接方法，包括：
[0007]选择焊材作为填充材料；所述焊材的屈服强度值介于齿座屈服强度值和头体材料屈服强度值之间；
[0008]采用选择的填充材料，使用焊枪焊接齿座和头体，焊枪伸到焊缝根部，将焊脚根部熔透；
[0009]控制焊缝形状，以使整个焊缝外表面呈平滑过渡。
[0010]结合第一方面，进一步的，所述填充材料采用高强钢焊丝，所述高强钢焊丝的屈服强度为680
‑
720MPa。
[0011]结合第一方面，进一步的，所述焊枪为手工焊枪，所述手工焊枪的喷嘴直径小于12mm。
[0012]结合第一方面，进一步的，所述焊材的屈服强度值优选为齿座屈服强度值与头体材料屈服强度值的中间值。
[0013]结合第一方面，进一步的，所述使用焊枪焊接齿座和头体，包括采用活性气体保护焊方法，采用脉冲电流方式进行焊接。
[0014]结合第一方面，进一步的，所述使用焊枪焊接齿座和头体，还包括在焊接时，增加焊枪的上下摆动。
[0015]结合第一方面，进一步的，所述控制焊缝形状，包括控制焊缝与齿座的结合面长度大于齿座的焊接面长度，控制焊缝与头体的焊接面长度大于齿座的焊接面长度。
[0016]第二方面，本专利技术提供了一种齿座和头体异形角结构，由第一方面任一项所述的焊接方法焊接得到，所述齿座和头体异形角结构包括齿座和头体；所述齿座和头体搭接并焊接后形成异形角焊缝，所述异形角焊缝的角度为40
°
，所述焊缝与头体侧壁熔合长度大于齿座侧壁熔合长度的2倍，且焊缝根部熔透，焊缝外表面呈平滑过渡。
[0017]结合第二方面，进一步的，所述异形角焊缝分为前后左右四处，所述左右两侧焊缝与齿座和头体的夹角大于150
°
，焊缝与头体的熔合长度大于齿座与头体横向接触长度的0.85倍；所述前侧焊缝与齿座和头体连接光滑过渡，焊缝与头体夹角小于30
°
，焊缝与齿座的夹角大于150
°
，焊缝与头体的熔合面长度大于齿座与头体纵向接触长度的0.75倍，焊缝的截面长度大于齿座与头体纵向接触长度的0.5倍，焊缝与头体的熔合面长度大于焊缝截面的长度的1.5倍；所述后侧焊缝与齿座和头体连接光滑过渡，焊缝与齿座和头体的夹角均小于30
°
，焊缝与头体的熔合面长度大于齿座与头体纵向接触长度的1.2倍，焊缝与齿座的熔合面长度大于齿座与头体纵向接触长度的0.6倍。
[0018]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0019]本专利技术公开了一种齿座和头体异形角结构的焊接方法，包括选择焊材作为填充材料；所述焊材的屈服强度值介于齿座屈服强度值和头体材料屈服强度值之间；采用选择的填充材料，使用焊枪焊接齿座和头体，焊枪伸到焊缝根部，将焊脚根部熔透；控制焊缝形状，以使整个焊缝外表面呈平滑过渡。使用此焊接方法焊接出的焊缝根部全熔透、无缺陷，同时焊缝与齿座和头体的结合界面稀释率高，熔合更充分，结合强度高，避免出现未融合缺陷。齿座、焊缝和头体的强度平稳过度，减少了焊缝区域的应力集中，提升了焊缝的抗疲劳性能。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例一提供的一种齿座和头体异形角结构的焊接方法流程图；
[0021]图2专利技术实施例二提供的一种齿座和头体异形角结构的焊接方法实施例中的焊接接头硬度数据图；
[0022]图3专利技术实施例二提供的一种齿座和头体异形角结构的焊接方法对比例1中的焊接接头硬度数据图；
[0023]图4专利技术实施例二提供的一种齿座和头体异形角结构的焊接方法对比例2中的焊接接头硬度数据图。
[0024]图5是本专利技术实施例三提供的一种齿座和头体异形角结构中的掘进机头齿座和头体焊接结构立体示意图；
[0025]图6是本专利技术实施例三提供的一种齿座和头体异形角结构中的掘进机头齿座和头体焊接结构侧面示意图。
具体实施方式
[0026]下面通过附图以及具体实施例对本专利技术技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
[0027]本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符"/"，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0028]实施例一：
[0029]如图1所示，本实施例提供了一种齿座和头体异形角结构的焊接方法，包括如下步骤：
[0030]步骤一：选择介于齿座和头体材料屈服强度中间强度的焊材作为填充材料；
[0031]焊材填充材料合金元素较小，流动性较好，且物理性质与齿座和头体相近，分别能够与齿座和头体材料达到较好的界面熔合效果。所述焊材的屈服强度值优选为齿座屈服强度值与头体材料屈服强度值的中间值。具体采用高强钢焊丝作为填充材料，屈服强度为680
‑
720MPa。
[0032]步骤二：采用选择的填充材料，使用焊枪焊接齿座和头体，焊枪伸到焊缝根部，将焊脚根部熔透；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种齿座和头体异形角结构的焊接方法，其特征在于，包括：选择焊材作为填充材料；所述焊材的屈服强度值介于齿座屈服强度值和头体材料屈服强度值之间；采用选择的填充材料，使用焊枪焊接齿座和头体，焊枪伸到焊缝根部，将焊脚根部熔透；控制焊缝形状，以使整个焊缝外表面呈平滑过渡。2.根据权利要求1所述的齿座和头体异形角结构的焊接方法，其特征在于，所述填充材料采用高强钢焊丝，所述高强钢焊丝的屈服强度为680
‑
720MPa。3.根据权利要求1所述的齿座和头体异形角结构的焊接方法，其特征在于，所述焊枪为手工焊枪，所述手工焊枪的喷嘴直径小于12mm。4.根据权利要求1所述的齿座和头体异形角结构的焊接方法，其特征在于，所述焊材的屈服强度值优选为齿座屈服强度值与头体材料屈服强度值的中间值。5.根据权利要求1所述的齿座和头体异形角结构的焊接方法，其特征在于，所述使用焊枪焊接齿座和头体，包括采用活性气体保护焊方法，采用脉冲电流方式进行焊接。6.根据权利要求5所述的齿座和头体异形角结构的焊接方法，其特征在于，所述使用焊枪焊接齿座和头体，还包括在焊接时，增加焊枪的上下摆动。7.根据权利要求1所述的齿座和头体异形角结构的焊接方法，其特征在于，所述控制焊缝形状，包括控制焊缝与齿座的结合面长度大于齿座的焊接面长度，控制焊缝与头体的焊接面长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐筱慧，韩立华，崔海超，王端，常通，李广州，董慧君，
申请(专利权)人：上交徐州新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：