基于窄间隙TIG旋转电弧的9%Ni钢自动立焊技术研究

发布时间：2020-03-27 06:23

【摘要】：为了实现液化天然气储罐立缝位置的自动焊接,本文提出了 LNG储罐立缝位置的焊接方法及焊接装备方案。采用一种窄间隙TIG旋转电弧焊接新工艺,将钨极打磨成非轴对称的尖端,利用电机控制钨极旋转,使电弧周期性加热窄间隙坡口两侧,用一种全新的思路解决窄间隙焊接中侧壁熔合问题。焊接装备方面,设计加工了新型窄间隙TIG旋转电弧焊枪,可以实现无线回转导电,具备自动送丝功能,实行双路气保护方式;采用真空吸附的挂壁小车配合焊接小车,控制焊枪立缝位置的焊接行走,防止9%Ni钢磁化,同时保证焊接过程的稳定。搭建窄间隙焊接中电参数及图像信号的采集平台,通过同步采集的电信号及图像信号分析焊接过程中电参数随电弧旋转变化规律。电弧在旋转过程中,由于钨极尖端与侧壁母材距离的改变,焊接电流和电弧电压随其周期性稳定的变化,确保对侧壁有充足的热输入。探究不同焊接参数下电弧形态,实验结果表明:钨极非轴对称尖端角度为45°、旋转速度适中,焊接电流较大时,电弧对侧壁加热区域较大,有利于侧壁良好熔合;分别对16mm厚SHT490钢和24mm厚9%Ni钢进行单层单道的焊接实验和窄间隙坡口对接实验,实验证明这种新工艺能够解决16mm和24mm厚板窄间隙焊接中侧壁熔合的问题;并且由于电弧循环旋转,对熔池具有搅拌作用,使焊缝表面成形也非常平滑美观。这种窄间隙TIG旋转电弧焊接新工艺可以实现16mm和24mm厚板多层单道的焊接。最后对立缝位置焊接工艺研究。改进焊接装备以实现立焊要求,进一步分析立焊过程中送丝等问题,通过合理设计焊接工艺参数解决了立焊时熔池流淌问题,保证立焊时窄间隙侧壁熔合良好。
【图文】：

焊枪,整体模型,钨极

可以利用脉冲磁场控制电弧周期性摆动，，来实现侧壁熔合，但磁控技术不适合焊逡逑接９％Ｎｉ钢磁性材料。逡逑山珊等人设计了一种窄间隙ＴＩＧ焊枪，如图１－２所示，整个焊枪枪体厚度为逡逑８ｍｍ，双气罩充分保护恪池及焊缝，同时可以冷却钨极，设计Ｖ型水路对焊枪逡逑进行水冷。焊枪枪身进行绝缘处理，防止焊枪与破苦内侧发生起弧。钨极夹持采逡逑用螺钉固定，可以实现钨极角度的调整，从而实现窄间隙坡口内多层多道的焊接，逡逑以解决侧壁熔合不良问题。采用Ｖ型水管进行冷却Ｐ６，２７］。逡逑该窄间隙焊枪通过多层多道的方式实现窄间隙的焊接，其焊接效率比单层单逡逑道低；其次，由于其焊接时，需要把整个气罩深入坡口，严格限制了坡口间隙，逡逑不能进行超窄间隙的焊接。其通过把钨极夹持一定角度来实现多道焊，在焊接过逡逑程中

示意图,钨极

第一章引言逡逑ＫＸｏｂａｙａｓｈｉ等人提出了一种高效ＴＩＧ焊接方法，发明了一种双钨极焊枪，逡逑其焊枪的双钨极结构如图１－３所示，该焊接方法可以保证一定的侧壁熔深和较高逡逑的熔敷效率。如图１－４采用两个脉冲电流分别给两个电极供电，在窄间隙坡口中，逡逑并列的双电弧可以保证侧壁熔合，同时该方法可以实现高的熔敷效率［２８＿３Ｑ］。虽逡逑然通过双钨极解决了窄间隙侧壁熔合的问题，但是其代价却是使用两台焊接电逡逑源，造成资源的浪费，成本提升，并不适合实际工业生产。逡逑Ｅｔｅｃｔｒｏｄｅ邋２逡逑％逦＾邋ｍｅ逡逑＼ｉ邋ｎｍ逡逑＿邋ｔ窬一应逡逑，Ｓ邋％ｉ＿＿ｌｓ0ｌａｔｏｒ逡逑／逦＼逦”逦ＨｏｆｔＡＪ－Ｌ．逡逑Ｗｉｍ逦—逡逑＊逦Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ邋１逦逦逡逑图１－３双钨极逦图１４焊接方法示意图逡逑张仁军在窄间隙焊枪钨极两侧安装旋转陶瓷片，通过绝缘的陶瓷片约束电逡逑弧，防止电弧在侧壁发生攀爬，有效的控制加热坡口底部及底部侧壁，从而解决逡逑了侧壁熔合。通过该技术能够将坡口间隙减小到５．５ｍｍ以下。该方法通过外逡逑加旋转陶瓷片
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG409;TE972

【参考文献】