一种控制大型厚壁冷弯方矩形管焊接质量的方法技术

本发明专利技术公开了一种控制大型厚壁冷弯方矩形管焊接质量的方法，在开口角上进行高频焊接，焊接质量用综合输入功率、焊接速度、管壁厚度于一体的新工艺参数输入面能量来计算分析，输入面能量在合理数值范围内焊接质量最佳。本发明专利技术对于处理高频对缝焊接问题，是方便而行之有效的工艺参量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷弯型钢的加工方法，尤其涉及一种控制大型厚壁冷弯方矩形高 频焊管焊接质量的方法。
技术介绍
方矩形焊接钢管由于外形美观，受力合理，节点处理相对简单等优点，因而在机场 航站楼、体育场馆和会展中心等的桁架结构体系以及幕墙支撑体系中作为钢构件得到普遍 应用。随着冷弯行业的迅速发展，建筑行业执行新的标准，对冷弯型钢提出了包括机械性能 在内的更高要求，焊接接头是焊接件机械性能最薄弱的环节，要提高焊接件的机械性能，首 先就是提高焊接接头的机械性能。目前，尚没有一种能够通过计算量来控制大型厚壁方矩 形高频焊管焊接质量的工艺方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对上述存在的技术问题和不足，提供一种通过计算量进行定 量分析的控制大型厚壁冷弯方矩形管焊接质量的方法。本专利技术的技术方案是，冷弯形 成的方矩形管开口处具有一定角度的开口角α，在开口角α上进行高频焊接，该方法由输 入面能量Ea计算，输入面能量Ea在合理数值范围内焊接质量最佳，所述输入面能量Ea计 算公式 Ea-输入面能量W/ (mm2/min)，N-输入功率kw，d_管壁厚度mm，v_焊接速度m/min。本专利技术的有益效果是大型厚壁冷弯方矩形高频焊管在焊缝焊接区，决定加热状 况的因素有开口角、输入功率、焊接速度以及管壁厚度，由于输入功率和焊接速度等参数 同时在变化，难于定量分析，用综合输入功率、焊接速度、管壁厚度于一体的新工艺参数输 入面能量来计算分析，矩形管焊接时输入面能量越大，焊接接头区被加热的温度就会越高， 热影响区的宽度也就越宽。选取最佳焊接质量时的输入面能量数值，获得焊接质量优良，强 度、硬度提高，机械性能保持母材性能的大型厚壁冷弯方矩形管，既节能，又提高生产效率。 本方法对于处理高频对缝焊接问题，是方便而行之有效的工艺参量。附图说明图1为热影响区宽度Dh与输入面能量Ea的关系图；图2为焊缝显微组织分布图；图3为方矩形管焊接前的示意图。具体实施例方式大型厚壁冷弯方矩形管是在冷弯成型机组上以直接成型工艺方法将板材加工成 方矩形管形状，冷弯形成的方矩形管开口处具有一定角度的开口角α，开口处采用高频焊 接。如图3所示，显示了方矩形管焊接前的示意图。在焊缝焊接区，决定加热状况的因素 有开口角α的大小、输入功率N、焊接速度ν以及管壁厚度d，由于输入功率N和焊接速度 ν等参数同时在变化，难于定量分析。采用综合输入功率N、焊接速度V、管壁厚度d于一体 的新工艺参数输入面能量Ea来计算分析，能够通过计算量来控制大型厚壁方矩形高频焊 管焊接质量。输入面能量的计算公式是 式中Ea输入面能量W/(mm7min)，N-输入功率kw ；d-管壁厚度mm ；ν-焊接速度 m/mirio图1为热影响区宽度Dh(y轴)与输入面能量EaO^S)的关系图，输入面能量Ea 为W/(mm2/min)，热影响区宽度Dh为mm，本专利技术试验在GH450焊管生产线上进行，方矩形管 尺寸分别 250X250X 11. 8mm、250 X 250 X 9. 8mm、200 X 300 X 9. 8mm、200 X 300 X 11. 8mm,材 质为Q235，试样的化学成分符合GB/T699标准，为含C量为0. 20%左右的低碳钢。在频率 大体一定(195-200kHz)下，通过改变焊接速度、开口角、输入功率的大小以及方矩形管的 壁厚、焊接挤压力等生产参数，来调整焊管接头机械性能。从图中反映出在各种开口角和壁 厚的试验范围内，热影响区宽度随着输入面能量的增加而线性的增加这一定量的关系。A线 为开口角为3°、壁厚为9. 8mm时，热影响区宽度Dh与输入面能量Ea的关系；B线为开口 角为4. 5°、壁厚为9. 8mm时，热影响区宽度Dh与输入面能量Ea的关系；C线为开口角为 4.5°、壁厚为11. 8mm时，热影响区宽度Dh与输入面能量Ea的关系；D线为开口角为6°、 壁厚为11. 8mm时，热影响区宽度Dh与输入面能量Ea的关系。方矩形管焊接时输入面能量 越大，焊接接头区被加热的温度就会越高，热影响区的宽度也就越宽。由直线的斜率可知， 当壁厚相同时，开口角小者斜率大。当开口角相同时，厚壁者斜率稍大。斜率大说明单位输 入面能量可得到较宽的热影响区，说明加热效率高，符合高频加热原理。开口角小时，加热 效率高，挤压力较大，可以通过低输入面能量较高焊接速度运行获得优质接头弯曲性能，既 节能又提高生产效率。开口角大时，加热效率降低，挤压力较小，可以通过较高输入面能量 较低焊接速度运行获得优质接头弯曲性能。从提高焊接质量和生产效率，节约能量角度出发，最佳焊接质量的开口角α为 2. 9 ^ 3. 1°，输入面能量Ea为3. 5⑴4. Off/ (mm2/min)，焊接速度ν为10…14m/min,挤压 量1mm。获得焊接质量优良，强度、硬度提高，机械性能保持母材性能的大型厚壁冷弯方矩形 管，既节能，又提高生产效率。实施例一方矩形管尺寸150X 150X4mm，开口角α为2. 9°，壁厚d为4mm，输入 面能量Ea为3. 5ff/ (mm2/min)，焊接速度ν为14m/min，挤压量1mm。实施例二方矩形管尺寸250X250X 11.8_，开口角α为3. 1 °，壁厚d为 11. 8mm,输入面能量Ea为4. Off/ (mm2/min)，焊接速度ν为10m/min，挤压量1mm。实施例三方矩形管尺寸250X250X9. 8mm，开口角α为3. 0°，壁厚d为9. 8mm， 输入面能量Ea为3. 8ff/ (mm2/min)，焊接速度ν为12m/min，挤压量1mm。实施例四方矩形管尺寸200X 300X9. 8mm，开口角α为3. 1°，壁厚d为9. 8mm， 输入面能量Ea为3. 9ff/ (mm2/min)，焊接速度ν为1 lm/min，挤压量1mm。实施例五方矩形管尺寸200X300X11.8_，开口角α为2. 9 °，壁厚d为 11. 8mm，输入面能量Ea为3. 6W/(mm2/min)，焊接速度ν为13m/min，挤压量1mm。实施例六方矩形管尺寸500X500X 19mm，开口角α为3. 0°，壁厚d为19_，输 入面能量Ea为4. Off/ (mm2/min)，焊接速度ν为10m/min，挤压量1mm。以上实施例获得焊接质量优良，强度、 硬度提高，机械性能保持母材性能的大型厚 壁冷弯方矩形管，既节能，又提高生产效率。图2为焊缝显微组织分布图，1为母材，2为热影响区，3为焊缝中心脱碳。生产工艺 对焊缝区显微组织的影响表现为随输入功率的增大，焊接速度和管壁厚的减少，过热区、 脱碳层与热影响区宽度增加，过热区内魏氏组织级别增加而晶粒度下降，随开口角的减小， 加热效率提高，效应更加强烈。输入面能量Ea与热影响区宽度之间存在正比线性关系。焊 接接头的弯曲角随挤压力，管壁厚的增加而增加，焊接接头弯曲性能与热影响区宽度Dh也 呈山山峰形变化关系。通过输入面能量的定量分析，对于处理高频对缝焊接问题，是方便而行之有效的工艺参量。权利要求，冷弯形成的方矩形管开口处具有一定角度的开口角α，在开口角α上进行高频焊接，其特征是该方法由输入面能量Ea计算，输入面能量Ea在合理数值范围内焊接质量最佳，所述输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制大型厚壁冷弯方矩形管焊接质量的方法，冷弯形成的方矩形管开口处具有一定角度的开口角α，在开口角α上进行高频焊接，其特征是：该方法由输入面能量Ｅａ计算，输入面能量Ｅａ在合理数值范围内焊接质量最佳，所述输入面能量Ｅａ计算公式：Ｅａ＝Ｎ（ＫＷ）／ｄ（ｍｍ）×ｖ（ｍ／ｍｉｎ）＝Ｎ（Ｗ）／ｄ.（ｍｍ↑［２］／ｍｉｎ）Ｅａ－输入面能量Ｗ／（ｍ↑［２］／ｍｉｎ），Ｎ－输入功率ｋｗ，ｄ－管壁厚度ｍｍ，ｖ－焊接速度ｍ／ｍｉｎ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周绪昌，张恒，李立新，赵勇，
申请(专利权)人：泰安科诺型钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]