在两金属工件间产生焊接接头的参数调节焊接方法技术

对于坡口（３）中的每个填充层（６、６↓［ｎ－１］、６↓［ｎ］）确定基宽（Ｌ↓［ｉｃ］）及为生成填充层（６↓［ｎ］）所必需的焊道数，从基宽中减去一相应于填充层（６↓［ｎ］）的最后焊道的最佳值（Ｌ↓［ｉｆ］）的预先确定的值而确定填充层（６↓［ｎ］）的剩余宽度（Ｌ↓［ｒ］），确定剩余宽度的初始值（Ｌ↓［ｉｎ］），计算出实际剩余宽度与初始值（Ｌ↓［ｉｎ］）的比值（Ｒ），并且确定为生成填充层（６↓［ｎ］）在连续焊道操作过程中焊头的前进速度及在两次连续焊道操作之间焊头在坡口（３）的横向方向上的移动量。（*该技术在2016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用于。已知有多种方法可用于焊接两金属工件，特别是大尺寸的金属工件，这些方法在于向两金属工件之间形成的坡口填充填充材料，该坡口由待焊接接合的两工件中的第一个工件上经过机加工的第一表面和两工件中的第二个工件上经过机加工的第二表面形成。这一过程特别可用于大型盘状壳体或管材之类的环形工件的焊接。为了对两个大型工件进行焊接，将工件放置在接合位置，以使工件的待接合部位形成一焊接坡口，然后在此坡口中填充一种填充金属，方法是将一般呈丝状的填充金属元件熔融并将此熔融金属敷于坡口之内。这种焊接可利用钨极惰性气体保护焊(TIG)完成，在此方法中填料金属焊丝由在钨电极与待焊接工件之间产生的电弧中熔融，也可以利用熔化极活性气体保护电弧焊(MAG)/熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG)完成，在这一方法中由填充金属焊丝形成电极提供电流并产生使填充金属融熔的电弧。通常具有固定截面的坡口在待焊工件间的纵向上延伸。例如，在要采用对接焊进行焊接的工件为两个薄壳的情况下，坡口的纵向相当于工件的圆周方向，两工件的环形端部的位置为面面相对。坡口截面的形状由工件的端部形状决定，两端部端面相对并由于机加工而形成清晰的外形。坡口沿横向延伸，即在与纵向方向垂直的方向上在待焊接的第一工件的端部及第二工件的端部之间延伸。这个横向方向相当于在对两个薄壳进行对接焊时壳体的母线方向。此坡口的横断面也在与一个既与纵向垂直也与横向垂直的方向上延伸，这个第三方向相当于要用填充金属填充的坡口的高度或深度方向。在两个壳体对接焊的情况下，这个第三方向相当于此二壳体的径向方向。坡口经由连续焊道操作填充，在每一次操作中在坡口中熔敷一个焊道。为了完成一次焊道操作，要在焊头(例如MIG/MAG焊头)和待焊工件之间完成一次相对运动。为了获得工件与焊头间的相对运动，既可以使焊头相对工件运动，也可以使焊头固定而使工件相对焊头运动。例如，在两个壳体对接焊的情况下，可以将置于焊接位置的两个壳体绕其公共轴转动并借助一个处于固定位置并指向坡口内部的焊头使填充金属熔敷。因为坡口的体积可能比一次焊道操作熔敷的焊道的金属体积为大，因而很可能必须在坡口内进行连续很多次的焊道操作。通常焊道在坡口的横向上并置并从而沿着坡口的深度或高度形成一个相互堆叠的连续层。在大型圆盘形结构情况下，特别是在要求完美的加工质量的部件的情况下，必须尽可能使焊接过程自动化，以便在连续各次焊道操作中使填充金属的熔敷条件稳定且可重复。特别是在对大型壳体进行对接焊的核反应堆容器结构的情况下，由于直径可达4-5米，必须在为得到熔敷金属层和得到互相叠加的连续层所必需的各次焊道操作过程中使焊接条件受到完美的控制。另外，坡口的横截面通常在工件的厚度方向上具有倾斜的边缘，所以在横向方向上焊层的宽度不是固定不变的。因此在焊道操作中形成的焊道数目在各互相堆叠的焊层中并不相同。此外，为保证坡口的填充均匀而令人满意，连续各焊层厚度应一致。因此对于作为由连续各焊道操作产生的焊层的特性的函数，特别是作为横向方向上焊层的宽度的函数的某些焊接参数必须进行调节。迄今尚没有一种方法可以对填充坡口的各金属层的焊道操作的焊接参数进行调节。因此，本专利技术的目的就是提供一种可在第一及第二金属工件间通过对坡口进行金属填充产生焊接接头的参数调节焊接方法，该坡口在第一及第二工件分别经过机加工的第一及第二边缘之间在工件的纵向第一方向和横向第二方向上延伸，填充坡口的焊道是在各次焊道操作过程中产生的，在操作过程进行时焊头以确定的前进速度相对于工件在纵向方向上相对运动并且焊道在两工件的横向方向上并置，以便在垂直于前两个方向的第三方向上沿坡口高度堆叠形成固定厚度层，结果这一过程通过并置具有完全确定特性的焊道产生厚度完全不变的连续层。为此目的对此坡口中各填充层-确定与熔敷于坡口第一与第二边缘之间的焊层表面横向方向尺寸相应的焊层底宽；-根据焊道宽度的初始值确定产生焊层所必须的焊道操作次数；-确定焊层实际剩余宽度，方法是从基宽中减去与为产生焊层在最后一次焊道操作中必须熔敷的同该焊层第二边缘相接触的焊道的最佳宽度相应的预先确定的固定值；-根据焊道宽度及焊道操作次数的初始值确定剩余宽度的初始值；-计算出实际剩余宽度与剩余宽度初始值的比率R；并且-根据前进速度的初始值及比率R确定为产生此焊层在连续各次焊道操作过程中焊头在纵向方向上的前进速度和在最后一次焊道操作中焊头在纵向方向上的前进速度，同时根据在连续两次焊道操作之间焊头在坡口横向方向上的移动初始值和比率R确定该焊头移动值。为了使本专利技术得到清楚的了解，下面参考附图通过非限制性示例对根据本专利技术的焊接方法进行描述，用于采用MIG/MAG焊接方法对两个厚工件进行参数调节焊接或水平一垂直位置的情况。附图说明图1是待焊接的两个工件端部垂直面的剖视图，其中形成有一个焊接坡口。图2A和2B是与图1类似的剖视图，示出用连续焊层填充坡口的两种方式。图3是焊接坡口内填充金属层的剖视图，此层由并置的焊道组成。图4A、4B、4C和4D是显示在利用连续焊道操作在焊接坡口内填充金属层时MIG/MAG焊头的位置的示意图。图5是利用连续填充金属层填充时焊接坡口的剖视图。图6是利用连续填充金属层填充的焊接坡口的剖视图，其中每层都由并置焊道组成。图1示出第一厚金属工件1的一部分及第二厚金属工件2的一部分，工件1和2的端面经过机加工形成表面1a和2a，两表面1a和2a相对放置而在其间形成一焊接坡口3，该坡口3的横断面如图1所示，基本上呈梯形。工件1和2比如可为同轴放置的两个环形件，其端面1a和2a隔着一段距离相对并形成一环形坡口3，其横断面基本上为梯形，如图1所示。为了将工件1和2的坡口内侧封闭，对着两工件的内表面安置一闭合环，第一层焊接填充金属就在坡口3的底部熔敷于此闭合环上。使用填充金属对坡口3进行填充而对工件1和2进行的对接焊是通过“参量调节模式”进行的，工件2置于工件1的上方相隔一段距离，坡口3中的连续填充层由在垂直方向上互相堆叠的焊道组成。工件2的端面2a的横断面在坡口高度方向(水平轴X的方向)有相连的两根直线部分，第一个直线部分与坡口的X轴成30°角，第二个直线部分则成25°角。工件1的端面1a的形状为与X轴形成5°角的一条斜向直线，倾斜方向与表面2a横断面的直线部分的方向向反。这样，坡口3呈从工件内向外扩张的喇叭形。自工件1和2的内部向外熔敷的金属层在坡口3的横向方向Y上宽度越来越大。图2A示出在工件1和2的端面1a和2a所确定的坡口3已由熔敷的填充金属层5a、5b、5c、5d和5e填充的情况。焊层5a、5b、5c、5d及5e是在未采取、措施调节焊接参数以获得固定厚度焊层的情况下产生的。因为焊层厚度的变化总是在同一个方向(坡口底部具有最大焊层的厚度)，焊层的外表面相对坡口横向的倾斜越来越大。当填充金属到达工件1表面1a的外端时，坡口尚未全部填满，填充金属的外层仅盖住工件2端面2a的一部分。这可能在焊接接头中造成缺陷并且很难补救。图2B示出的工件1和2之间的坡口3中的填充层6a、6b和6c是借助采用焊接参数调节的焊接方法所得出的，所以在坡口3中依次熔敷的焊层6a、6b和6c在横向方向上在坡口3的整个宽度上的厚度完全相同。焊层6a、6b和6c本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可在第一及第二金属工件（１，２）间通过在第一及第二工件（１，２）上分别经过机加工的第一及第二边缘（１ａ、２ａ）之间，在工件（１，２）的纵向第一方向和横向第二方向上延伸的坡口３中以焊道（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）填充产生焊接接头的参数调节的焊接方法，上述焊道每个都是在各次焊道操作过程中产生的，并且在焊道操作过程中焊头（８）相对于工件以确定的前进速度在纵向方向上相对运动，并且焊道在两工件（１，２）间的横向方向上并置，以便在垂直于前两个方向的第三方向上沿坡口（３）的高度相互堆叠形成固定厚度层（６，６↓［ｎ］），其特征在于对于坡口（３）中的每个填充层（６，６ｎ）：－确定填充层（６↓［ｎ］）的基宽（Ｌ↓［ｉｃ］），此宽度相应于在坡口（３）的第一及第二边缘（１ａ、２ａ）之间熔敷有填充层（６↓［ｎ］）的表面在横向方向上 的尺寸；－根据焊道（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）宽度的初始值确定为生成填充层（６↓［ｎ］）所必需的焊道操作次数（Ｎ↓［ｐ］）；－确定填充层（６↓［ｎ］）实际剩余宽度（Ｌ↓［ｒ］），方法是从基宽（Ｌ↓［ｉｃ］）中减去一预先确定的固定量（Ｌ ↓［ｉｆ］），此固定量相当于与填充层（６↓［ｎ］）的第二边缘（２ａ）接触的焊道的最佳宽度，这是为生成填充层（６↓［ｎ］）必须在最后焊道操作中熔敷的焊道宽度；－根据焊道（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）宽度的初始值及焊道操作（Ｎ↓［ｐ］）确定剩余 宽度的初始值（Ｌ↓［ｉｎ］）；－计算实际剩余宽度（Ｌ↓［ｒ］）及剩余宽度的初始值（Ｌ↓［ｉｎ］）的比值Ｒ；－由前进速度的初始值及比值Ｒ确定在生成填充层（６↓［ｎ］）的连续焊道操作过程中焊头（８）在纵向方向上的前进速度及在最后焊道操作 中焊头的前进速度，并且由焊头（８）的初始移动量及比值Ｒ确定在两次焊道操作之间焊头（８）在坡口（３）的横向方向上的移动量。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷吉斯于盖，迪迪埃布瓦万，阿卜杜勒哈菲德哈扎，
申请(专利权)人：法玛通ANP公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]