橫焊縫一次焊接成形水冷強制成形模塊的制作方法

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，涉及一種橫焊縫一次焊接成形水冷強制成形模塊。

背景技術：

大型鋼結構橫焊縫的焊接，長期以來一直采用手工電弧焊、二氧化碳氣體保護焊或埋弧自動焊；這三種焊接方法都是靠多層多道焊接來完成橫焊縫的焊接，費工費時效率低，焊接質量難以掌控，工人勞動強度也大。

由于自然條件和工作環境的限制，橫焊縫在水平方向上實現一次成形焊接是極其艱難的。因此，到目前為止，世界上還沒有開發出橫焊縫一次焊接成形的焊接技術和設備。大型鋼結構施工企業急切盼望氣電橫焊技術和設備早日問世。要實現橫焊縫一次焊接成形的焊接技術，除了與橫焊縫坡口形式和尺寸相關之外，關鍵技術如何實現形成焊接熔池，如何限制焊接熔池鐵水的流淌和在焊接過程中如何使熔池鐵水冷凝成形，而要突破此項技術，一次成形焊接模塊就是關鍵部件。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供了一種橫焊縫一次焊接成形水冷強制成形模塊。

本發明采取的技術方案為：一種橫焊縫一次焊接成形水冷強制成形模塊，包括熔池區和成型區；

所述的熔池區包括塊體、保護氣管、焊接缺口、第二上接觸面、坡口楔塊、熔池側壁和熔池凹槽；塊體正面一側由上至下為第二上接觸面和坡口楔塊，二者側面共同構成熔池側壁；第二上接觸面旁設有焊接缺口，圓形進氣口置于焊接缺口內側面與塊體背面的保護氣管相接；焊接缺口下側為熔池凹槽；

所述的成型區包括下接觸面、第一上接觸面、成型凹槽、入水管和出水管；第一上接觸面與第二上接觸面水平設置，與下接觸面平行設置；第一上接觸面和下接觸面之間設置為成型凹槽；成型區背面設有入水管和出水管。

作為一種優選的技術方案：塊體背面靠下方內部設置有冷卻水通道，該通道與外部入水管和出水口相連，模塊依靠冷卻水通道對模塊和焊縫進行冷卻；塊體背面還設有“工”字型溝槽，外部裝置通過此溝槽向模塊施加壓力使之工作面緊貼鋼板坡口，同時也使模塊沿著焊縫向焊接方向作水平移動。

作為一種優選的技術方案：模塊整體采用純紫銅材質，模塊主體呈長方體；坡口楔塊呈三角形。

作為一種優選的技術方案：本發明配備有焊槍，槍口距離待焊鋼板上表面30毫米，使焊絲從焊槍的槍口伸出25毫米長，焊絲的前端頭抵近待焊鋼板上表面的中間部位。

作為一種優選的技術方案：實際操作時保證送絲速度、熔池液位升降速度和模塊右向移動速度處于一種動態平衡，使焊接過程連續穩定進行。

作為一種優選的技術方案：保護氣管中通入的為CO₂氣體以保護焊接熔池。

作為一種優選的技術方案：上下待焊鋼板所形成的成型焊縫處呈60⁰角，設有起弧楔塊，配合使用有銅擋排；成形焊縫是焊接過后自然形成的焊縫。

本發明的有益效果：在大興鋼結構焊接中實現橫焊縫一次焊接成型，省工省時，效率高，提高焊接質量，人工勞動強度小；本發明結構簡單、操作方便，為大型鋼結構施工企業提供技術支持。

附圖說明

圖1所示為橫焊縫一次焊接成形水冷強制成形模塊正面結構圖；

圖2所示為橫焊縫一次焊接成形水冷強制成形模塊背面結構圖；

圖3所示為橫焊縫一次焊接成形水冷強制成形模塊焊接熔池剖面圖；

圖4所示為橫焊縫一次焊接成形水冷強制成形模塊焊接過程圖；

圖中：1塊體、2成型凹槽、3第一上接觸面、4下接觸面、5熔池凹槽、6熔池側壁、7坡口楔塊、8第二上接觸面、9焊接缺口、10進氣口、11保護氣管、12出水管、13入水管、14溝槽、15通道、16焊槍、17上鋼板、18焊絲、19熔池鐵水、20紫銅擋排、21下鋼板、22起弧楔塊、23成形焊縫。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

如圖3和圖4，首先將塊體1的坡口楔塊7插入由被焊接鋼板組成的橫焊縫，并通過溝槽14將塊體1壓向鋼板并貼緊之，同時也將起弧用的起弧楔塊22壓在成型凹槽2下面；這樣，由塊體1焊接工作面上的各個部分與起弧楔塊22、上鋼板17、下鋼板21組成半封閉狀態的焊接熔池區域；

將焊槍16深入塊體1上缺口9的內部，槍口距離下鋼板21上表面30毫米，使焊絲18從焊槍16的槍口伸出25毫米長，焊絲18的前端頭抵近下鋼板21上表面的中間部位；

將CO₂氣體從保護氣管11接入，將冷卻水從入水口13接入，從出水口12導出；

再將紫銅擋排20安放在焊縫的背面，一方面協助焊縫背面成形，另一方面防止鐵水向焊縫背面流淌；

準備就緒后，就可以起弧焊接，隨著電能輸入和焊絲18的高速填充，高溫熔化的鐵水在熔池區和成形區的燃燒、集聚，上鋼板17與下鋼板21處于熔池部分的母材隨之熔化形成熔池鐵水19；隨著熔池鐵水19逐漸填滿熔池區和成形區，模塊開始沿著橫焊縫方向向右移動，移動的速度正好與焊絲18填滿熔池的速率相匹配。也就是在焊接過程中，隨著焊絲18填充焊縫和燃燒熔化，熔池液面也隨之上升，但隨著模塊的右移，焊縫空間也隨之擴展，鐵水又會流淌到擴展的焊縫空間，致使熔池液位下降。協調好送絲速度、熔池液位升降速度和模塊右向移動速度三者關系，使三者處于一種動態平衡，就可以使焊接過程連續穩定進行。CO₂的介入是為了保護熔池液面不受空氣氧化。隨著冷卻水的對塊體1的冷卻作用，使處于成型凹槽2 的鐵水冷凝成形，成形焊縫23是焊接過后自然形成的焊縫。

最后所應說明的是，以上實施例僅用以補充闡釋本發明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的廣大技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行修改或者同等替換，都不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。