窄缝焊接法和焊接装置制造方法及图纸

一种窄缝焊接法，通过该方法实现Ｖ形或单斜边坡口多层组合焊缝，该方法包括步骤如下：通过施加焊接电流焊接第一层，通过该步骤球形传热图形变成喷射图形，这是通过使直流和脉冲电流叠加的波形进行；并随后通过施加直流焊接第二层。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种窄缝焊接法，通过该方法在MAG和MIG焊接中实现V形或单斜边坡口多层组合焊接，以及一种对其焊接的装置。随着诸如液压铲等的民用建筑机器已经被制造的越来越大，构成如臂、悬臂、铲斗等的民用建筑机器结构的钢板越来越厚，其中需要大量的时间用于焊接工作。作为用于缩短焊接时间的方法之一，有一种方法是通过使V形或单斜边坡口焊缝坡口成为窄缝来减少焊接总量。然而，在使其成为窄缝的情况中，一个重要的因素为阻止焊接缺陷的发生，特别是在第一层中。例如，如日本1996年的特开平108275所示，如果将要焊接的元件是圆形的，则其端面被非常精确加工以形成焊接坡口，并且可以进行自动焊接。但是，由于在民用建筑机器的结构中，如果通过加工在具有由直线和曲线构成的复杂外轮廓的大尺寸元件中形成焊接坡口，其工作成本将极昂贵，其中不能承担焊接成本，导致总生产成本增长。例如，焊接坡口的焊接过程中，此时第一层中焊接电流小，输入进将要焊接的元件中的热量低。因此，如图7所示，不能被第一层焊珠3遮蔽的空间4a产生在焊接坡口2的底部成为焊接缺陷，焊接坡口由一对焊接基体1形成。如图8所示，如果焊接电流增长，当相对于基体1可获得足够的热量输入时，熔融的填充金属量增长。因此，焊珠3的纵横比(焊珠的高度对宽度的比例)因而增长，在焊珠3中产生诸如热裂缝4b的焊接缺陷。为了确保对于焊接基体的充分焊透并阻止在焊珠中产生热裂缝，增加焊接电流是必需的，且同时通过使焊接速率较快而将形成在焊接部分的焊珠高度抑制为较低。另外，如图9所示，由于焊条6接近从坡口2的中心部分偏移的一个侧壁，故焊弧7流向焊条接近的侧壁，其中，在焊接完成之后，如附图说明图10所示产生较大的咬边。另外，由于焊弧的中心不是朝向坡口2的底部(方向性较差)，故可能为坡口2底部处的焊透不足这样的情况。焊接中的焊弧的方向性可以通过在焊弧上起作用的收缩力而得到。作为在焊弧上起作用的收缩力的其中之一，存在由焊接电流产生的电磁收缩力。电磁收缩力的强度与焊接电流的平方成比例。因此，在民用建筑机器等的结构中的第一层焊接中，难以采用诸如半自动焊接的焊接方法，在该方法中由于手抖动使得焊条的蜿蜒运行或目标位置的偏移是不可避免的。该焊接由技术熟练的焊接工人手工进行，其中降低焊接成本是困难的。因此鉴于上述情形，本专利技术的一个目的是提供一种窄缝焊接法和一种用于该方法的焊接装置，其能够在窄坡口焊缝中在第一层中应用自动或半自动焊接，通过提高在焊接中产生的焊弧的方向性，并且提高由于手抖动使得焊条的蜿蜒运行或目标位置的偏移的公差。为了达到该目的，本专利技术的第一方面为通过MAG和MIG焊接来焊接窄V形或单斜边坡口的方法，包括如下步骤通过在第一层中施加焊接电流来焊接，通过其球形传热图形(globule transfer pattern)变成喷射图形(spraypattern)，这是通过引起直流和脉冲电流在焊接基体和填充金属之间叠加的波形而进行的；之后，通过施加直流焊接第二层。本专利技术的第二方面特征在于，上述提及的直流被形成为200A到300A，而叠加到直流上的脉冲电流的峰值被形成为400A到500A。本专利技术的第三方面特征在于，上述提及的脉冲电流的频率被形成为50赫兹或更大。本专利技术的第四方面为用于通过MAG和MIG焊接而焊接V形或单斜边坡口的装置，其包括焊接能量源，其向由焊接基体和填充金属构成的焊接部分施加焊接能量；电流控制器，其将预定的焊接电流与施加到焊接部分的焊接电流比较，并且传送电流控制信号；电压控制器，将预定焊接电压与施加到焊接部分的焊接电压比较，并且传送电压控制信号；脉冲波形控制器，其传送取决于预定峰值电压、基准电压和频率的脉冲波形信号；以及输出控制器，控制基于上述提及的电流控制器、电压控制器和脉冲波形控制器的输出的上述提及的焊接能量源的输出，并向上述提及的焊接部分施加所需的焊接能量。本专利技术的第五方面为用于通过MAG和MIG焊接在多层组合中焊接V形或单斜边坡口的装置，其包括移动焊炬的机构；用于控制上述提及机构的控制器，以使得上述提及的焊炬相对于焊接基体沿着焊接基体的焊缝移动；焊接能量源，其中设置多个焊接电流波形，其在上述提及的焊炬和焊接基体之间施加焊接能量；脉冲波形控制器，其产生施加在焊接基体的第一层中的焊接基体和填充金属之间的焊接电流波形；以及输出控制器，当焊接基体的第二层和以下层焊接时，其产生直流波形，并同时控制上述提及的焊接能量源的输出波形，当焊接电流波形从上述提及的脉冲波形控制器输入时焊接电流波形优选。图1是根据本专利技术焊接装置的结构图；图2是示出根据本专利技术的窄坡口焊接中第一层的焊接电流波形的示意图；图3是示出由本专利技术产生的焊接状态的剖面图；图4是示出试验状态剖面图，以证明本专利技术脉冲频率；图5是示出试验结果的示意图；图6是根据本专利技术的焊接装置的结构图；图7、图8、图9和图10是示出在相应的窄坡口焊接中第一层的焊接结果的剖面图。下文根据附图给出本专利技术的实施例。图1至图5示出本专利技术的第一实施例，其中图1是根据本专利技术焊接装置的结构图，图2是示出根据本专利技术的在第一层中的焊接电流波形的示意图，图3是示出焊接时焊接基体和焊条之间位置关系的剖面图，图4是示出在本专利技术的证明试验中焊接状态的侧视图，以及图5是示出证明试验结果的示意图。在图1中，焊接基体1其中形成有V形坡口2。5标识焊炬，且焊条6从供给装置8发送出，并且从焊炬5的尖端提供进坡口2中。焊接基体1和焊条6连接到焊接能量源9的输出终端。电流检测器10检测从焊接能量源9提供到焊条6的焊接电流。电压检测器11检测从焊接能量源9提供到焊条6的焊接电流的电压。电流设置器12设置将要施加到焊条6的电流值。电流控制器13将由电流设置器12设置的电流值与由电流检测器10检测的电流值比较并传送电流控制信号。电压设置器14设置施加到焊条6的电压值。电压控制器15将由电压设置器14设置的电压值与由电压检测器11检测的电压值比较并传送电压控制信号。16标识峰值电压设置器，且17标识基准电压设置器。时间设置器18设置脉冲时间和基准时间。脉冲波形控制器19连接到峰值电压设置器16、基准电压设置器17和脉冲时间设置器18上，并且根据从其施加的峰值电压和基准电压产生所需的脉冲波形、脉冲时间和基准时间。开关20在脉冲波形控制器19的输出侧进行干涉。转换器21打开和关闭开关20。输出控制器22经由电流控制器13、电压控制器15和开关20连接到脉冲波形控制器19上，并且根据从其施加的信号控制焊接能量源9。具有这种结构，当进行第一层焊接时，焊条6被推入窄坡口2内，该坡口2形成在一对焊接基体1之间以坡口2的中心为目标位置，且转换器21打开开关20，其中在由脉冲波形控制器19产生的脉冲波形施加到输出控制器22的状态下开始焊接。此时，焊接能量源9设置峰值电流值于高于在该电流值的平均电流值100到300A的值，根据来自脉冲波形控制器19的作用，其内平均电流值为300A或更多的球形传热图形处变成在焊接基体1和焊条6之间的喷射传热图形，并且如图2所示，施加具有以下特征的电流，即电流值为A1的脉冲状峰值电流被导致叠加在电流值为A2的基准电流上。此外，峰值电流的频率被设置为50赫兹或更大。如果峰值电流的频率设置为50赫兹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过ＭＡＧ和ＭＩＧ焊接来焊接Ｖ形或单斜边坡口的方法，该方法包括以下步骤：施加焊接电流以焊接第一层，其中球形传热图形变成喷射图形，这是通过使直流和脉冲电流在焊接基体和填充金属之间叠加的波形产生的；以及施加直流以焊接第二层和以下 层。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高谷透，早川泰夫，高野悠敬，山本光，
申请(专利权)人：日立建机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]